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多孔材料有哪些优势特点( 二 )

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2.2新型负极材料：硅基负极简介及发展路线
硅基负极材料主要优势在于其超高理论比容量(4200mAh/g) 、 低脱嵌锂电位(0.3V-0.5V) 、 硅资源储量丰富 、 低成本 、 对环境友好等特点。硅材料的低电导率和易体积膨胀的问题，是目前硅基负极材料面临的主要挑战。
2.3硅基负极材料技术优化路线
通过对材料设计和电池体系两方面进行优化，硅基负极性能将进一步提高，逐渐达到产业化标准。材料优化方面，硅材料纳米化增加了硅的比表面积，缓冲材料体积膨胀产生的压力，从而维持充放电后活性材料的完整性 ； 同时缩短锂离子的扩散距离，提高离子迁移率，有利于提升倍率性能。表面包覆 、 构筑空腔 、 合金化都有效的解决了硅体积膨胀的问题。硅基负极复合改性提升了硅的导电性并加强材料机械强度，维持结构稳定，从而增强循环稳定性。
2.4硅基负极材料制备工艺
硅碳负极和硅氧负极结合了硅 、 碳的双重材料优势，其特点为高克容量 、 高导电 、 低膨胀 、 循环稳定。硅材料解决了碳材料克容量上限问题。碳材料导电性较强，两种材料复合提高了硅负极的导电率。碳材料在循环过程中体积变化小于10%，抑制了硅材料体积膨胀的缺陷，从而保证电极结构和电池的循环稳定性。
2.5负极企业加快布局硅基负极
硅基负极材料搭配高镍三元材料电池体系正成为未来高端长续航锂电池发展趋势，负极厂商积极研发并布局硅基负极材料，以满足未来市场需求。负极龙头企业贝特瑞 、 杉杉股份均计划建设万吨级硅基负极产能基地。
2.6特斯拉4680电池硅基负极材料应用
4680电池产能释放，有望带动硅基负极需求。特斯拉在2020年BatteryDay上就披露公司将在4680电池中采用硅基负极。考虑性能和成本改善的一步到位，特斯拉从原始冶金硅本身出发，自主设计电极中的粒子与包覆方法，减少负极中的SiO层能够使电池维持比功率并拥有更高的循环寿命。仅颗粒包覆技术一项就可使车辆续航里程增加20%，并将每千瓦时的生产成本降低5%。
2.7新型负极材料：硬碳的性质与性能
硬碳指难石墨化碳，是一类以高分子聚合物为前驱体经高温热解得到的碳材料，一般在1000℃左右热解树脂制备得到。作为新型负极材料的一种，硬碳可逆比容量可达500-700mAh/g，与石墨相比，硬碳具有更大的层间距和更丰富的孔隙结构，具有极佳的低温倍率性能和优异的电解液兼容性，使其成为最具潜力的负极材料之一。
2.8硬碳在电池领域的应用
随着新能源汽车产业的发展，电池生产厂家不断探索负极体系。日本日立和GS汤浅公司 （ GSYuasa ） 以及韩国LG均采用了硬碳材料作为动力电池的负极材料，应用于EV和HEV。国内电池材料厂家也在积极研发并小规模生产了部分硬碳产品。
3.石墨负极材料行业现状与发展趋势
3.1负极材料价格走势
受上游原材料价格上涨 、 能耗双控政策 、 石墨化产能限制等因素影响，自2021年一季度起天然石墨和人造石墨负极价格快速上行。低 、 中 、 高端天然石墨及人造石墨负极都经历了不同程度的涨价，低端天然石墨负极材料价格从1.65万元/吨上涨至2.70万元/吨，增幅为63.64% ； 低端人造石墨价格从2.10万元/吨攀升至4.00万元/吨，涨幅高达90.48%。
3.2人造石墨出货量显著增长
目前负极材料市场依旧保持以人造石墨为主，天然石墨为辅的产品结构。2021年我国人造石墨出货量为60.5万吨 、 同比涨超100%，占总出货量的84% ； 天然石墨出货10.1万吨 、 同比增长73.8%，占比为14% ； 其他负极材料出货量为1.4万吨。

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