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新型锂电负极材料:硅基负极产业及个股梳理

信息来源:batterykey.com   时间: 2024-09-12  浏览次数:38

  一. 锂电负极材料概览

  锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四大部分组成。

  其中,负极材料主要起到能量储存与释放的作用:

  在电池充电过程中,负极材料捕捉锂离子并将能量存储在电池中;放电过程中,锂离子从负极转移到正极,电池对外做功。

  锂电池正极材料、负极材料、电解液、隔膜成本占比约为40%、15%、15%、30%。

  二. 负极材料分类

  负极材料主要分为碳基材料、非碳基材料

  (1)碳基材料:包括石墨、硬碳、软碳石墨烯等

  石墨应用最为广泛,包括人造石墨、天然石墨:人造石墨循环寿命优势突出,天然石墨价格优势突出。

  (2)非碳基材料包括钛酸锂、硅基、钛基、锡基、合金材料等。

  硅基负极材料目前尚处于商业化初期,为未来主要发展方向,

  三. 硅基负极概览

  电池能量密度,即电池容量与体积的比值,由正极和负极材料共同决定。

  长期以来,锂电池的负极材料主要采用天然石墨或人造石墨。

  石墨负极材料的理论比容量为372mAh/g,目前实际产品达到360mAh/g,已趋于理论最大值,基本达到极限水平。

  而硅负极的理论克容量可达4200mAh/g,远超石墨材料。

  硅碳负极、硅氧负极材料工艺相对成熟,综合电化学性能较优,是目前最为主流的硅基负极材料。

  四. 硅基负极性能

  4.1 硅基、石墨负极性能对比

  4.2 优势

  (1)理论比容量高:现阶段硅碳负极实际克容量大约在450-600mAh/g之间,约为传统石墨负极的1.3倍。

  (2)快充性能优异:满足快充所需要的高倍率性能要求。

  (3)硅元素储量丰富。

  4.3 缺陷

  (1)体积膨胀率高。

  由于硅基负极的材料特性,在充放电过程中会产生膨胀和收缩,其最大体积膨胀率高达300%,远高于石墨负极的10-12%。

  因此,硅基负极对于电芯结构、材料搭配中的安全性、稳定性有更高要求;目前实际应用的硅基负极通常采用硅和碳复合材料组成。

  (2)循环寿命低。

  目前硅基负极的循环寿命为300-500次,远低于石墨负极的1500次以上。

  硅基负极电池寿命表现较差,因此在新能源汽车领域商业应用并不顺利;但由于智能换机周期更短、更换电池容易且便宜,因此障碍较小

  五. 硅基负极产业链

  (1)上游包括二氧化硅、硅合金、碳源气、锂盐、无机溶剂、助剂等材料。

  (2)中游为硅基负极材料,目前已商用的包括:碳包覆氧化亚硅、纳米硅碳、纳米线、无定型硅合金等。

  (3)下游应用于各类电池,包括动力电池、储能电池、消费电池。

  六. 硅基负极材料厂商

  目前切入硅基材料产业的厂商有:

  (1)主流负极材料厂商:璞泰来、杉杉股份、翔丰华

  (2)硅材料厂商硅宝科技、多氟多、博迁新材

  德福科技:主营电子铜箔和锂电铜箔,公司新品能够缓解高硅负极电池充放电循环问题,供货H公司高端手机新品。

  硅宝科技:有机硅新材料厂商,产品包括有机硅密封胶、硅烷偶联剂。公司年产能3000吨硅碳负极产线已有订单突破。

  (转自:伏白的交易笔记)

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