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锂电池厂家解读锂离子电池负极材料工艺成本分析

来源:九游app手机版  日期:2019-09-30 15:54  浏览量:

  锂电池厂家解读锂离子电池负极材料工艺成本分析。负极材料对锂电池性能起决定性作用的关键材料。负极的比容量和工作电压直接决定锂电池的能量密度,是最重要的电池材料之一。由于原材料品味和收得率的不同以及石墨化环节的差异,增加了电芯厂压价的难度。通过解读锂离子电池负极材料工艺成本分析,工艺创新优化和产业链整合,成本有进一步下降空间。

锂电池负极材料.jpg

  锂离子电池负极材料工艺成本分析

  锂离子电池由四大主材构成:正极材料、负极材料、电解液、隔膜,其中负极材料是作为锂离子脱嵌的载体存在的。当然,能够作为锂离子电池负极材料的物质有很多,包括碳材料、含碳化合物以及非碳材料。碳材料中的石墨是应用最广、性能最稳定和电解液适配性较好的负极材料。

  1、正极(阴极)材料:锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。

  2、负极(阳极)材料:目前,对锂离子电池负极材料的研究较多有:碳材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂、过渡金属氧化物等。但是主要应用于产业化的是碳材料,其中石墨类碳材料技术比较成熟,在安全和循环寿命方面性能突出,并且廉价、无毒,是较为常见的负极材料。而人造石墨通过对天然石墨的氧化进行表面改性,提高了石墨的电性能,是目前最常用和用量最大的负极材料。

  目前国内产品价格在6万/吨-10万/吨之间;日本产品价格在10万/吨-15万/吨之间,卖到中国12万/吨-20万/吨。

  3、电解液:在锂离子电池的性能和稳定性方面,电解液一直居于中心位置。锂盐是电解液制造的重点,锂盐目前几乎被日本几家企业垄断。目前国内一些企业也号称生产出锂动力电池使用的电解液或锂盐,但是否能批量用在动力电池上,还有待商榷。不过,目前国内已有多家上市公司在实施锂离子动力电池用电解液的产业化工作。

  目前国内采购日本产品价格在35万/吨-40万/吨,其实成本为10万/吨。

  4、隔膜:锂离子动力电池隔膜是一种具有纳米级微孔的高分子功能材料,是电芯的重要组成部分,它起到将正、负极隔开,并且具有电子绝缘性和离子导电性;同时还具有“热关闭”的特性。隔膜的性能决定了电池的界面结构、电解液的保持性和电池的内阻等,进而影响电池的的容量、循环性能、充放电电流密度、安全性等关键指标,但是隔膜制备的关键技术被日本掌握。国内虽有部分厂家,包括一些上市公司在重点实施研发和产业化工作,但是离用于锂动力电池的大规模产业化尚有一段距离。

  目前国内采购日本产品价格在20~55元/m2。但是,目前国内从日本进口的隔膜也非日本的主流产品。

  锂离子电池对负极材料的要求

  负极材料作为锂离子电池的核心部件,在应用时通常需要满足以下条件:

  ①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;

  ②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;

  ③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;

  ④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;

  ⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;

  ⑥环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染。

  一直以来,大多数负极厂商都是将石墨化环节进行外包,而大部分负极厂商都分布在广东、上海、福建等沿海省份,在这些地区建设石墨化基地的电力成本太高,所以负极厂商更希望将石墨化委外给电价较低的内陆省份的碳素厂。近几年来,为了降低成本并控制产业链的上下游,开始有负极厂商自建或收购石墨化基地,不再依赖于外部。

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