锂电池包负极材料分类及市场潜力分析

负极材料主要影响锂电池包的首次效率、循环性能等。新能源汽车领域的日趋火爆，吸引着国内外大量企业前赴后继奔赴“战场”，锂电池包负极产业市场占有率不断提高。

一、锂离子电池工作原理

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。锂电池充电时，正极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内负极表面电离成锂离子和电子，并在正极处合成锂原子。

二、锂电池包负极材料分类

国内现有负极材料产品主要为碳材料和非碳材料，其中碳材料又可以分为石墨类碳材料和无定型碳材料，石墨类碳材料应用比较多的是天然石墨和人造石墨;而非碳材料方面主要包括锡基材料、硅基材料、氮化物、钛基材料，其中硅基材料和钛基材料在市场上有少量应用。

目前的锂电池包负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。

三、锂电池包负极材料市场行情

从技术角度来看，未来锂电池包负极材料将会呈现出多样性的特点。现阶段，石墨材料是负极材料的主流，未来石墨烯、钛酸锂、硅碳复合材料未来其良好发展前景。

2016年中国负极材料产量12.25万吨，同比增长68.27%。当前的增速主要由于：1)国内动力电池产量同比增长超过200%，带动负极材料的需求;2)中国数码市场增速虽放缓，但仍小幅增长。

四、硅碳材料优点和缺点

石墨类负极作为主要的负极材料，应用已经非常广泛，但是石墨类负极材料容量已做到360mAh/g，已经接近372mAh/g的理论克容量，再想提升其空间已很难实现。而硅与碳化学性质相近，硅在常温下可与锂合金化，生成Li15Si4相，理论比容量高达3572mA·h/g，远高于商业化石墨理论比容量，在地壳元素中储量非常丰富，成本低、环境友好，因而硅负极材料一直备受科研人员关注，是最具潜力的下一代锂电池包负极材料之一。

但是，由于硅在充放电过程中容易产生体积膨胀(~300%)，这限制了硅负极的商业化应用，并且价格和成本比较高。硅体积膨胀会导致颗粒粉化，循环性能差，活性物质与导电剂粘结剂接触差。

五、硅碳材料的市场潜力

硅碳负极优异的电化学性能吸引了许多负极材料厂商投入到硅碳材料的研发和生产当中，国内包括国轩高科、宁德时代、比克电池、比亚迪、天津力神等都已经开始布局相关产品。

硅碳负极具有非常广阔的市场空间。负极材料技术相对比较成熟，且其集中度较高，产能由日本向中国转移比较明显。目前负极材料以碳素材料为主，占锂电池包成本较低，在国内基本全面实现产业化。从区域看，中国和日本是全球主要的产销国，动力电池企业采购负极主要来自于日本企业。硅碳负极材料是未来锂电池包负极材料最具应用潜力的，可见硅碳负极材料的市场容量有多大。

六、硅碳材料市场短期内不会大规模爆发

供应端方面，由于硅碳负极的价格非常高，对于生产环境的要求也非常高，短期内产能很难得到释放。应用端方面，与硅碳负极相匹配的电解液和正极材料体系还不成熟，硅碳负极的大规模应用也比较困难，目前为止只有少部分圆柱厂商的18650产品得到了量产应用。预计到2020年后，随着国内方型锂电池包逐渐开始使用硅碳负极，硅碳负极的市场需求才会快速增长。

总结：技术创新固然可喜，但寻找性价比更高、储藏量更大、具有更多定价话语权的新锂电池包原材料，才是提升行业终端降本增效能力的治本之法。