新技术系列专题Ⅱ：负极的技术进步都有哪些？-长江证券免费下载

新技术系列专题Ⅱ——负极的技术进步都有哪些？长江证券研究所电力设备与新能源研究小组2022-07-06 01硅碳：能量密度提升的利器02快充：产业趋势明朗的升级03软硬碳：钠离子引发的变化目 录•证券研究报告 •评级看好维持 图：负极材料技术路线演绎资料来源：鑫椤资讯，GGII，长江证券研究所人造石墨硅碳负极掺锂/锂金属天然石墨当前阶段：人造替代天然软碳/硬碳未来2-3年起硅碳开始产业化应用影响较小，材料变化不大硅碳 = 90-95%的人造石墨+ 5-10%的硅未来5-10年起固态为锂金属（锂含量提升）影响较大，但周期漫长未来2-3年起钠离子电池影响较小，钠离子应用范围有限01技术路线：人造天然之争，到硅碳、软硬碳变化➢负极材料在5-10年的技术路线变化为天然石墨-人造石墨-硅碳负极（钠离子为硬碳），材料体系变化不大，且迭代稳步推进；➢固态电池（10年后）会导致负极中锂含量提升，与现有材料体系有较大的差别，因而存在远期产品形态的变革。 01硅碳：能量密度提升的利器 性能优势：石墨掺硅能带来比容量的显著提升01图：不同掺硅比例对应比容量不同（mAh/g）资料来源：《锂离子电池硅碳负极材料的制备及电化学性能研究》郑典模，长江证券研究所图：石墨负极与硅负极的比容量对比资料来源：中国粉体网，《锂电池硅碳负极材料的研究进展》张成鹏，长江证券研究所➢负极的比容量反应的是储锂电能力，石墨负极上限为372mAh/kg，而硅定理论比容量达到4200mAh/g，但由于硅负极存在的膨胀性问题，目前产业内最佳的策略是制备硅碳混合掺杂负极材料，因而硅碳负极的比容量提升是循序渐进的。➢掺杂的硅负极有硅碳、硅氧两种路线，硅碳即单质硅为基体再与碳材料复合，硅的添加比例在1-5%左右，优点在于容量及首充效率高，但循环性能较差；硅氧将纯硅和二氧化硅合成一氧化硅制备负极材料，牺牲了一定容量提升循环性能，但首充效率低。30050070090011001300石墨10%硅碳负极 15%硅碳负极 20%硅碳负极 30%硅碳负极 40%硅碳负极LiC6—372mAh/gLi15Si4—4200mAh/g约为C比容量的10倍 技术路径：硅氧相对易产业化，硅碳负极逐步推进01图：硅氧材料储锂过程示意图资料来源：《高比能量锂离子电池硅基负极材料研究进展》谭毅，长江证券研究所表：硅氧&硅碳材料性能对比情况资料来源：长江证券研究所➢硅氧负极因循环及比容量优势率先产业化应用：硅氧负极主要指氧化亚硅SiOx材料，储锂过程中生成纳米Si、Li2O及锂硅酸盐，生成的Li2O及锂硅酸盐主要抑制...