负极材料是决定锂电池性能参数的重要材料之一,硬碳负极材料是以高分子聚合物为前驱体经高温热解得到的难石墨化碳材料为原料制成的负极材料。硬碳具有层间距大、孔隙结构丰富、低温倍率性能优、电解液兼容性好等特点,是锂电池负极材料中最具发展前景的品类之一,可广泛应用在通讯设备、消费电子、电动汽车、电能存储等领域。
现阶段,锂电池负极材料以石墨为主,其制备工艺成熟,但受结构限制,其性能已经趋于极限,可进步空间小,难以满足日益提升的下游市场要求。与石墨负极材料相比,硬碳负极材料可逆比容量高、倍率特性优、低温性能好、充放电速度快、安全性高、使用寿命长,性能优势明显。为提升产品性能,硬碳负极材料成为锂电池负极材料行业重点研究的领域之一。
根据新思界产业研究中心发布的
《2020-2024年硬碳负极材料行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,2016-2019年,我国锂电池负极材料出货量年均复合增长率达到31%,呈现高速增长态势;2019年,我国锂电池负极材料出货量超过26万吨。受益于我国电动汽车产业蓬勃发展,我国锂电池负极材料市场增长势头强劲。我国锂电池负极材料以人造石墨为主,若硬碳负极材料能够实现替换,其未来市场空间巨大。
硬碳负极材料主要包括树脂碳类(如酚醛树脂、环氧树脂等)、有机聚合物热解碳类(如PFA、PVC、PVDF等)、炭黑类、生物质碳类等。在全球范围内,技术较为成熟、处于领先地位的硬碳负极材料生产企业主要集中在日本地区,代表性企业是住友化学、吴羽化工。在我国市场中,以杉杉股份为代表的负极材料生产企业也在加快硬碳负极材料研究步伐,已经取得了一定成绩。
但现阶段,能够进行商业化生产的硬碳材料多为普通硬碳,其可逆比容量低,极片压实密度低,首次效率差,在负极材料实际应用中效果较差,因此市场普及率低。在未来发展中,硬碳负极材料还需不断进行性能优化,率先实现技术突破的企业,将在市场竞争中处于优势地位。
新思界
行业分析人士表示,锂电池的应用领域不断拓宽,市场对锂电池的充放电速度、使用温度、循环寿命、安全性等要求不断提升,特别是在电动汽车领域,对锂电池续航能力要求高。在此背景下,锂电池负极材料性能需不断提高,硬碳负极材料优点明显,未来市场潜力巨大。但现阶段,我国硬碳负极材料行业技术尚不成熟,尚有瓶颈问题没有解决,未来还需不断加大研发投入。