在“双碳”政策驱动下,全球各国纷纷加大新能源汽车普及力度,新能源汽车销量不断攀升,数据显示:2022年全球新能源汽车销量达到1082.4万辆,同比增长61.6%。 新能源汽车产销暴增,推动锂电池需求的迅猛增长,作为锂离子电池必不可少的关键材料,负极材料的市场规模也不断扩大。据悉,2015~2021年间,全球负极材料市场规模持续增长,年复合增长率接近20%。 锂电负极材料是锂电池四大主材之一,在锂电池中起到能量储存和释放的作用,主要影响锂电池的首次效率、循环性能、电池容量、能量密度、安全性能等,目前以石墨负极为主流。现阶段商业化石墨负极材料比容量已接近理论值极限,提升空间很小。随着市场对新能源汽车续航里程的要求不断提高,发展克容量更高的新型负极材料,提升锂电池的能量密度成为必要。 表 石墨负极材料与硅基负极材料对比 硅材料由于具有极高的能量密度(理论比容量为4200mAh/g,是石墨负极材料的 10 倍),通过改性可实现高容量和较长的使用寿命,有望成为下一代高能量密度锂电池的负极材料研发的主流方向。
一、 贝特瑞 贝特瑞新材料集团股份有限公司成立于2000年8月,是一家锂离子二次电池用正负极材料专业化生产厂家,核心产品为锂离子电池负极材料、正极材料及石墨烯材料,其中,负极产品包括天然石墨、人造石墨、硅基等新型负极材料。据了解,作为国内率先规模量产硅基负极的企业,目前已经进入了松下-特斯拉、三星供应链。
图 贝特瑞的硅碳和硅氧负极材料 二、 杉杉股份 宁波杉杉股份有限公司成立于1992年,是全球技术规模领先的锂电材料综合供应商,业务涵盖锂电池正极材料、负极材料和电解液等。其中,锂电池负极材料产品包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、复合石墨及硅基负极材料。
图 杉杉股份硅氧/硅碳负极产品 来源:杉杉股份官网,信达证券 三、 璞泰来 璞泰来成立于2012年11日,致力于成为全球领先的新能源电池关键材料及自动化设备的综合解决方案提供商,主营业务涵盖负极材料及石墨化、膜材料及涂覆、自动化装备等。
图 璞泰来硅碳和硅氧负极材料 四、 胜华新材 胜华新材料集团股份有限公司成立于2002年,是国内电解液溶剂龙头企业。在一体化布局电解液的同时,胜华新材也在不断丰富锂电材料产品矩阵,目前已布局硅基负极材料、动力电池添加剂、新型导电剂等锂电材料。
官网:http://www./index.html 五、 翔丰华 深圳市翔丰华新能源材料有限公司成立于2009年6月,是一家集研发、生产和销售锂离子电池用高端石墨类、硅碳类负极材料和石墨烯等新型碳素材料为一体的高新技术企业。
图 翔丰华硅碳和硅氧负极材料 六、 硅宝科技 成都硅宝科技股份有限公司成立于1998年,主要从事有机硅密封胶等新材料的研发、生产,同时积极布局新能源、锂电池材料行业,大力发展硅碳负极材料,逐步形成双主业发展模式。
图 硅宝科技硅碳负极材料 图 2021年12月2日,硅宝科技“5万吨/年锂电池用硅碳负极材料及专用粘合剂项目”正式落地眉山 七、 天目先导 溧阳天目先导电池材料科技有限公司成立于2017年,专注于锂离子电池高端纳米硅基负极、固态电解质、石墨负极、钠离子负极等材料的研发、生产和销售。官网资料显示,天目先导的产品已进入全面量产阶段,年产能达8000吨,能够满足能量密度高于300Wh/kg及700Wh/L的高性能锂离子电池的需求。
图 天目先导第二代氧化亚硅负极材料(高首效) 图 天目先导纳米硅碳复合负极材料 八、 凯金能源 广东凯金新能源科技股份有限公司成立于2012年,专注于碳负极、硅负极等锂离子电池负极材料的研发、生产和销售。
图 凯金能源硅负极材料 九、 杰瑞股份 杰瑞股份成立于1999年,主要从事油气田设备、技术工程服务及油田开发,是民营油服领域龙头企业,2010年在深交所上市。
十、 中科电气 湖南中科电气股份有限公司成立于2004年4月,主营业务涵括磁电装备及新能源锂电池负极材料。其中,锂电池负极产品包括天然石墨、人造石墨、以及硅炭、硅氧、软碳、硬碳等新型负极材料。
图 中科电气负极产品研发多方向同时布局(部分研发项目及性能) 来源:公司公告,华福证券 十一、 国轩高科(002074) 国轩高科成立于2006年,是国内最早从事新能源汽车动力电池自主研发、生产和销售的企业之一。公司主要产品为磷酸铁锂材料及电芯、电池组等,广泛应用于纯电动汽车、储能等领域。
十二、 新安股份 作为国内除草剂草甘膦和有机硅单体生产龙头企业,新安股份近年来不断将现有产能和技术向新能源材料领域延伸,在硅基负极材料方面,新安股份硅碳负极项目目前处于中试阶段。
十三、 金硅科技 湖南金硅科技有限公司成立于2020年,是一家专业研发、生产和销售高性能锂电池用石墨、硅基负极材料及其前驱体的高新技术企业。
图 金硅科技氧化亚硅负极产品种类及参数 十四、 信越化学 信越化学主营半导体、有机硅和高分子等产业,硅氧负极专利数行业领先。SiO(一氧化硅)等硅基材料作为高容量、高功率锂离子电池的正极材料,信越通过独有的方法,成功地赋予了SiO粒子导电性,使其作为高容量、高输出锂离子电池的负极材料得到了实用化。
图 KSC 系列锂离子电池用硅基负极材料 十五、 日本昭和电工(日立化成) 昭和电工在锂电行业主要从事以电极用添加剂、负极材料、铝塑膜等业务为主。其中,负极材料一直是昭和电工布局的重点方向:在2017年昭和电工一举收购德国SGL集团后,成为全球最大的人造石墨电极生产商;2020年昭和电工收购了日本负极材料生产商日立化成。日立化成是目前全球最大的硅碳材料公司之一,其主打硅基负极材料由人造石墨和10%的硅碳材料复合而成,比容量超过550 mAh/g。
十六、 韩国大洲电子 韩国大洲成立于1981年,是韩国最大的硅负极供应商,通过在三维纳米结构中均匀控制硅微粒和硅酸盐纳米颗粒,得到硅复合氧化物,然后加入到现有碳基负极材料中(5~25wt%),将负极容量从350mAh/g大幅提升至400~600mAh/g,产品品牌为DMSO,包含DMSO Hxx和DMSO HCE 8516两个系列。
图 大洲电子DMSO Hxx和DMSO HCE 8516系列产品规格 十七、 美国Group 14公司 SCC55™与石墨完全兼容,即使混合比例为 20%,也能在 1000 次循环后将能量密度提高 30%。 2021 年 4 月在华盛顿启动了其第一家BAM工厂,年产硅碳复合负极材料SCC55™ 120 吨。为了满足全球电池制造商和汽车原始设备制造商 (OEM) 快速增长的需求,Group14 正在全球范围内积极建设 BAM 工厂,目前正规划在韩国(与 SK Inc 合资)、美国华盛顿建设另外 2 家 BAM 工厂,每年将生产 12,000 吨或更多的 SCC55™。 官网:https://nology/en 图 SCC55™ 可为锂电池提供与石墨负极相媲美的高首次循环效率,并优于市场上其他技术(例如氧化硅 (SiOx))的解决方案。 十八、 美国Amprius 美国安普瑞斯(Amprius)公司成立于 2008 年,是一家开发超高能量密度锂离子电池及其硅纳米线负极的公司,以其100%硅纳米线技术闻名。通过在集流体表面原位生长出定向排列的硅纳米线形成硅纳米阵列负极,避免了常规硅颗粒在脱嵌锂过程大的体积变化导致失效问题。硅纳米线(阵列)负极结构在脱嵌锂过程中体现了很好的可逆性,也有着非常突出的电化学性能,硅纳米线的克容量达到3400mAh/g,首次效率达到94%以上,且具有阵列结构的硅纳米线无论从机械稳定性还是电化学过程的传质都非常有利。 图 Amprius硅纳米线负极结构及其克容量和循环性能 2022年11月8日,博赛利斯(南京)有限公司位于合肥庐江的2万吨新型硅负极材料生产基地项目一期投产,产能400吨/年纯HESO材料,预计2025年初全部达产。 图 纯HESO材料产能规划 十九、 美国Sila Nano Sila Nano成立于2011年,定位为“只做电芯负极材料,不做电芯”,专注研发硅负极材料。与目前主流的将部分硅掺入石墨中的负极技术不同,Sila Nano的目标是将负极中的石墨100%替换为硅,即“全硅负极材料”。
图 Sila硅负极材料 图 Sila硅负极材料将显著提升锂电池的能量密度 (Wh/L) 二十、 美国Enevate Enevate成立于 2005 年,是致力于推动硅基负极在新型锂离子电池中应用。Enevate的XFC-Energy TM负极使用了 70% 以上的纯元素硅。自支撑式和整体式阳极不含粘合剂且多孔。Enevate 的以硅为主的负极材料具有约 3,000 mAh/g 的可用比容量,几乎比当今电动汽车中使用的传统石墨电池高出一个数量级。Enevate 硅负极初始库仑效率为 93%,循环过程中的库仑效率与传统石墨电池相似。
图 XFC-Energy TM负极 二十一、 加拿大NEO Battery NEO Battery Materials Ltd. 总部位于加拿大温哥华,专注于用于电动汽车和储能应用的锂离子电池材料。
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