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锂电池负极材料的行业深度分析

一、概述

1、负极材料:锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、电池外壳组成。负极材料是锂离子电池的重要原材料之一,对于锂离子电池起关键作用。在充电过程负极材料中不断地与锂离子发生反应,将锂离子“擒获并存储”起来,亦将外部的功以能量的形式存储在电池中。在电池的放电过程中,锂离子从负极转移到正极,电池对外做功。因此,锂离子与负极材料的可逆反应能力决定着锂离子电池的储能效应,锂离子电池性能的提高在一定程度上取决于对负极材料性能的改善。

 

 

2、分类:锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料。碳材料包括:石墨类、无定形碳等。目前锂离子电池中应用较多的是石墨类负极材料,比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括:硅基负极材料、钛酸锂负极材料等。硅基负极材料中可以分为SiO负极材料、硅碳负极材料等。其他类型负极材料还包括钛酸锂、软碳、硬碳等,这些(钛酸锂、软/硬碳)也是钠离子电池的主要负极材料。

 

 

二、行业发展历程2000年以前,日本企业垄断负极材料生产,主要应用材料先后从Sony公司研发的石油针状焦、HONDA公司研发的中间相碳微球发展到三菱化学研发的改性天然石墨。2002年贝特瑞成功打破日本垄断实现天然石墨国产化,并在后续发展中逐步实现人造石墨和硅基负极的研发和量产。2005年,由日立化成公司和JFE化学公司主导研发的人造石墨被上海杉杉成功国产化,人造石墨凭借较高性价比成为了当下主流材料。伴随着市场对需求的增长,硅基负极成为了负极材料未来的主要发展方向。

三、行业现状及趋势

1、人造石墨主角地位难撼动,硅基负极为未来发展方向:就当前的市场而言,在大规模商业化应用方面,负极材料以人造石墨为主。人造石墨的负极材料的理论容量为310-360mAh/g,随产业日趋成熟,目前高端石墨已接近理论容量,提升空间较小。而硅材料的常温理论克容量为3580mAh/g,高温理论克容量为4200mAh/g。同石墨相比,硅基理论克容量接近其十倍。据研究,负极材料克容量越高,电池的整体质量则越低,相应的质量能量密度则越高,当质量能量密度要求达到280Wh/kg,就必须使用硅基材料作为负极。随电池能量密度的提升,其在电动汽车上的续航里程也将有效提高。所以在此背景下,克容量高的硅基负极材料成为各大负极厂商重点研究对象。

2、负极材料行业壁垒高:负极材料行业在技术、客户进入以及资金上具有较高壁垒。

3)中国是负极材料主要产地:2021年,全球负极材料产量为88.27万吨,主要由中国、韩国和日本生产,其中中国产量高达81.59万吨,占比达92%,是负极材料最主要的产地。

4、竞争格局:国内形成“四大多小”竞争格局:中国是负极材料主要产地,负极行业高度聚集,国内竞争格局逐步走向“四大多小”。从全球竞争格局来看,2021年贝特瑞、璞泰来、杉杉股份市场占比分别为14.3%/11.9%/11.7%,且市场份额相对较为稳定。2021年中国占全球负极材料市场的比重为86.10%,远高于其他国家。从国内竞争格局来看,国内竞争格局略微有所变化,“四大多小”趋势逐步明显。

       2021年贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、凯金能源占比分别为21%/12%/12%/11%。凯金能源占比逐步向第一梯队靠近。

四、产业链分析从锂电池负极材料产业链来看,上游为原材料,中游为制造加工商,下游为应用领域。


五、市场规模及预测

1、游锂电需求维持高增,2021-2025年负极材料成长空间近2倍。根据数据显示,2021年中国负极材料出货量达72万吨,同比增加97%,预计到2025年,全球负极材料需求量达223万吨,其中国内出货量达208万吨,相比2021年有近2倍成长空间,CAGR达30%以上。

2、21年国内人造石墨出货量超60万吨,同比增加97%,占比84%,同比持平,随着负极厂商人造石墨产能的加速投产,预计到2025年国内人造石墨出货量达179万吨,占比进一步提升至86%;2021年国内天然石墨出货量超10万吨,占比达14%,随着消费类电池需求的增长以及比亚迪等部分动力厂商加大采购天然石墨,预计2025年天然石墨出货量近24万吨,占比11%。

3、基负极市场迎来快速增长,出货量预计大幅增加。根据数据显示,2021年国内硅基负极出货量达1.1万吨,同比+83%,占负极材料出货比例为1.5%。随着特斯拉4680电池的量产以及大圆柱电池的推广应用,预计2025年中国硅基负极出货量达5.5万吨,相比2021年有超4倍的成长空间,2021-2025年CAGR达50%,占比预计提升至2.2%。由于硅基负极通常以低于10%的掺硅比例掺杂到石墨负极中使用,因此预计2025年掺杂后的硅基复合材料出货量预计达45万吨以上(按硅碳、硅氧各占50%测算),占负极材料总出货量比例达20%以上。


发布时间:2023/10/18 16:22:45 查看:212次

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