[摘要]近期,锂电池负极材料的发展备受瞩目,基于此,《动力电池》杂志专访了上海杉杉科技有限公司(以下简称上海杉杉科技)的技术总监乔永民先生,了解目前公司发展的概况以及2015年上海杉杉科技对负极材料市场未来发展的看法。
近期,锂电池负极材料的发展备受瞩目,基于此,《动力电池》杂志专访了上海杉杉科技有限公司(以下简称上海杉杉科技)的技术总监乔永民先生,了解目前公司发展的概况以及2015年上海杉杉科技对负极材料市场未来发展的看法。
自成立伊始,公司就一直致力于锂离子电池负极材料领域的研发,以“材料推动能源革命”为自己的使命,立志成为“锂电负极材料技术的领导者”,作为国内第一家专门从事锂离子电池负极材料研发、生产与销售的高新技术企业,经过十年多的发展,公司产品结构从单一的中间相炭微球发展成为拥有中间相、天然石墨、人造石墨、复合石墨、其他负极材料(软炭,硬炭,钛酸锂,合金材料)五大系列二十几个产品多元化的产品结构,产品广泛应用于中、高端锂离子负极材料领域,预计2015年公司总产能可完成15000吨目标。
小编:2015年杉杉在动力电池负极材料的研究方向和销售情况是怎样的?以及对未来中国锂电池市场的判断?
乔永民:2015年以来,天然石墨材料的需求量总体上升了约10%,人造石墨材料的需求量上升了15%-20%。目前,高能量密度动力电池负极材料已成为市场的主流和研究的热点,动力电池负极材料需求进一步比例上升,已占到总销售量的40%左右。市场上天然石墨负极材料的所占的市场份额将逐年下降,而人造石墨材料所占的市场份额的比例将提升,并且这种变化趋势是不可逆的,将成为本行业生产的“新常态”。这主要是因为在国家政策层面上,侧重于对人造材料的应用与推广,另一方面是因为“天然石墨材料不需要石墨化工序”已成为一种趋势。 乔总表示,人造石墨材料将逐渐成为市场的主流。大力推广“人造石墨材料的石墨化”将是杉杉未来的发展方向。未来5年内,锂电池进一步保持快速增长的势头,其中动力电池增长较快,在电池中占比将达到40%以上。中国负极材料市场份额进一步增加,会占到70%左右。
小编:如何通过负极材料来改善锂电池的倍率性能和低温电化学性能成为一项业内关注的技术热点,这方面杉杉有什么样的创新?
乔永民:这项技术采用降低人造石墨的石墨化度来改善其倍率性能及低温电化学性能。以低石墨化度人造石墨作为锂离子电池负极材料的重要组成部分,通过石墨化度可控技术、高通孔率介孔碳与人造石墨的复合技术以及二次颗粒造粒技术,得到具有特殊结构的碳类复合。
杉杉自成立以来就专注于人造石墨的技术创新,通过原材料的筛选和材料的表面改性工艺进一步提高材料的倍率和温度特性。
小编:目前的电池技术远未成熟,电池容量与各项性能仍有很大提升空间,除了制造工艺上的不断优化,现阶段(2015-2020年)主要还是依赖上游原材料的性能改善,负极材料性能提升、成本降低模式创新是不是决定企业生存能力的关键?
乔永民:当前电池技术的主要制约于两个方面:能量密度的提升,功率密度的提升。从电池工艺和和材料性能的角度,同国外电池行业相比,还有一定的差距,因此还有改进和优化还有提升的空间。
从负极角度讲,未来5年石墨还是负极材料的主流,随着行业的洗牌,与正极、电解液类似,价格逐步降低和透明化,同行企业之间的技术差异在缩小,规模化竞争是未来的必然趋势。一是技术上创新,才能领先占有市场,取得领先地位。二是工艺上创新,才能有效地降低成本,提高市场竞争力。
小编:石墨材料在锂电池中的应用中,从负极材料到大型电池块的热管理有什么样的难点?
乔永民:“一致性”,无论小型电池还是大型电池,从石墨负极材料角度讲,都无本质性的差异,对于大型电池,热管理问题显得更为重要和突出,要求材料更高的杂质控制,更好的一致性和稳定性,降低电池组的热失控风险。
小编:硅炭负极材料在高容量电池中的应用趋势?动力锂离子电池用硅炭负极材料未来发展方向在哪里?
乔永民:进一步提高锂电池容量是未来大势所趋。硅炭负极是当前当前锂电材料研究中唯一能大幅度提高锂电池能量密度并有望实现产业化的材料。在保证高容量的前提下能保持材料的循环寿命,这是整个电池行业需要解决的难题。一旦技术取得突破,同时解决电池一致性问题,可顺利实现动力电池的推广。
小编:其他新型负极材料(如高比容量TiO2等负极材料)的创新面临哪些挑战与机遇?
乔永民:其它新型负极材料金属氧化物方面普遍存在以下的问题
1)电位高,与正极材料钴酸锂等组成电池后,工作电压相对石墨体系3.6V降低到2V左右,能量密度大幅度降低,与锂电高能量密度发展方向不符合;
2)导电性差,首次效率低,循环性能不好,这是材料的主要问题,通过引入石墨烯等也不能得到根本的解决;
3)还存在体积效率,循环性能差;
4)材料为活性较高的金属,很容易发生价态变化,制备及品质稳定有相当大的难度。
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