2、锂电池负极材料

                                      图9：锂电池负极材料

1）负极材料是锂离子的受体，主要分为碳类材料与非碳类材料。碳类材料被量产的锂离子电池广泛应用，具有安全无毒、循环寿命长、成本低廉的优点，但质量比与能量比均较低导致功率较小。非碳类材料体积能量密度高，可以达到很大功率，但是目前稳定性较低，制作成本较高，仍有许多技术困难亟待克服。

2）从负极产品结构来看，2020年人造石墨产品市场占比达到84%。天然石墨占比出现下滑，主要是因为2020年主流电池企业采购天然与人造石墨混合材料，降低纯天然石墨的采购。2021年中国天然石墨的占比相比2020年有所提升，主要原因在于2021年中国人造石墨负极石墨化环节由于能耗等多种因素导致短缺从而使得天然石墨的占比有所回升，预计这一趋势仍将持续。

3）负极材料工艺流程

                              图11：钠法制备FePO4工艺流程图

（1）锂离子电池负极材料中人造石墨占据着80%以上的负极材料市场份额；天然石墨、中间相碳微球(MCMB)、无定形碳、硅或锡类仅占据小部分市场份额。锂电池负极材料工艺流程以人造石墨为例，人造石墨基本的工艺流程是一致的，造粒和石墨化是人造石墨制备的核心环节，预处理（破碎）和筛分环节工艺较为简单，各厂商间无明显差异，主要步骤包括预处理、造粒、磨球、石墨化（即热处理，使原本分布杂乱无章的碳原子整齐排列，关键技术环节）、混料、包覆、混料筛分、计重、包装入库，所有的操作是精细复杂的。部分设备与正极设备通用或原理相似；目前石墨化阶段有一些厂商采用外包模式，但是后续新建项目都是一体化基地，包括石墨化，因此有一个朝着一体化发展的趋势。

（2）硅基负极材料

                                 图12：硅基负极材料生产流程简图

a.硅基负极的原材料主要由硅材料和石墨构成。硅在常温下与锂合金化，理论比容量高达4200mAh/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上，因此硅基负极优势明显，且不存在析锂隐患，安全性能好于石墨类负极材料，储量丰富，是非常由潜力的下一代锂电池负极材料。但是目前由于硅基材料的固有缺陷，比如工艺复杂等，因此商业化程度不高。

b.目前的硅基负极应用中，国际材料厂商领先，国内厂商在跟进，起步比较晚，仅有少部分企业实现了量产，大部分仍处于中试或者试验阶段，从专利来看，贝特瑞布局较早，数量大于杉杉及璞泰来。贝特瑞于2006年开始布局硅基专利，占据先发优势。因此硅基负极行业属于一个刚开始发展的情况。

c.从未来发展来看，硅基负极未来市场前景广阔。一方面是因为石墨负极已达理论天花板，向硅基负极体系升级成为主要方向；另一方面硅基负极在特斯拉方面已有应用，预计在2023年迎来放量，带动硅负极增长。

(3)天然石墨材料

                               图13：天然石墨制备工艺流程图
*天然石墨材料关键工艺：

a.球形化:目前球形石墨的生产已经产业化，球形石墨的加工机理是：首先把天然鳞片石墨粉粉碎成适宜的粒度，然后再进行去棱角化的加工处理，使之最终形成椭球形或类球形的外形，同时利用分级装置将球形颗粒与去棱角化过程中剥离下来的细粉分离开来，便可得到正态分布的球形石墨；

b.除磁性物质:磁性物质的含量影响天然石墨的质量，目前行业对天然石墨磁性物质的含量要求为≦0 .1ppm，在生产中有筛分除磁工序，但天然石墨经过筛分除磁工序后磁性物质的含量往往多于行业标准，达不到技术要求，因此需在碳化破碎工序中添加除磁装置；

c.表面包覆:包覆的常规方法是将固体或液体包覆剂与物料简单物理混合，然后把物料放在坩埚中，在静止的状态下升温使包覆剂自动流平形成包覆层并碳化。