中國粉體網(wǎng)訊 2023年2月9-10日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“先進負極材料技術與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”于山東青島隆重召開。會議期間，針對石墨負極材料的產(chǎn)業(yè)化技術及市場現(xiàn)狀，我們邀請到來自湖南大學的劉洪波教授做客“對話”欄目，進行訪談交流。

劉洪波教授

中國粉體網(wǎng)：劉教授，據(jù)了解您主要從事炭石墨材料的基礎理論研究與應用技術開發(fā)。相較于非碳材料，您認為鋰電池負極中的碳材料有何競爭優(yōu)勢？

劉教授：鋰離子電池問世以來，碳材料就是鋰離子電池負極材料的一個主流。這期間也經(jīng)歷一些變化，從中間相炭微球、人造石墨，到天然石墨，再到人造石墨回歸。其中也出現(xiàn)一些非碳負極材料。而這些新的非碳材料，比如硅，也在用碳材料來提高導電性等性能�？梢哉f碳材料在鋰離子電池中的應用是非常廣泛的，包括現(xiàn)在一些正極材料也要用到碳材料進行包覆。

中國粉體網(wǎng)：劉教授，目前石墨負極材料的市場現(xiàn)狀如何？

劉教授：石墨負極材料目前的現(xiàn)狀是中國一家獨大。全球的出貨量中國占90%以上。

石墨負極材料已有三十多年的發(fā)展歷史，天然石墨負極材料的占比曾遠高于人造石墨負極材料，但自2014年以來，由于動力電池對倍率性能和循環(huán)性能的要求較高，天然石墨負極材料的占比逐年降低，目前已不足15%。天然石墨雖然具有成本和比容量的優(yōu)勢，但是強勢回歸后的人造石墨負極材料的循環(huán)性能、安全性能、充放電倍率表現(xiàn)更為優(yōu)秀，近年來市場占有率一直穩(wěn)定在80%以上。

隨著“碳中和”“碳達峰”的提出，以人造石墨為主的負極材料企業(yè)壓力變大，因為石墨化的高能耗、高成本問題凸出。所以近幾年我一直呼吁“走出去”。鋰電池企業(yè)要走出去，負極材料企業(yè)也要隨著走出去，找一些電價相對便宜的地方建石墨化企業(yè)。

此外，近期新能源汽車出口海運存在一些瓶頸。對于新能源汽車，中國目前占據(jù)很大的優(yōu)勢。如果出口受限，這會對整個產(chǎn)業(yè)影響很大，正負極材料都會受到影響。

中國粉體網(wǎng)：劉教授，對于目前主流的人造石墨和天然石墨負極材料，各自需要突破的關鍵技術有哪些？

劉教授：天然石墨負極主要需要突破的就是循環(huán)、倍率性能。尤其是循環(huán)性能，到目前依然沒有很大的突破。這也是自2014年以來天然石墨負極材料產(chǎn)量增加乏力、市場占比逐年下降的原因之一。

人造石墨負極的主要問題是石墨化。石墨化是人造石墨負極材料生產(chǎn)成本最高的工序，占人造石墨負極材料生產(chǎn)成本的50-55%，因此也成為目前降低石墨負極材料生產(chǎn)成本的主攻目標。

經(jīng)過多年的努力，石墨化的成本在下降。但依然是高能耗、高溫的過程。其中高溫對設備也提出了苛刻的要求。所以企業(yè)也在研究開發(fā)降低原材料的成本，降低石墨化的溫度；在裝備上，提高整爐產(chǎn)品的均勻性，進行連續(xù)化石墨提純，包括前段連續(xù)炭化、連續(xù)造粒，實現(xiàn)整個負極材料制造的純連續(xù)，以此降低生產(chǎn)成本及環(huán)境污染。

需要注意的是，高溫預炭化與石墨化聯(lián)動可降低綜合成本。但企業(yè)要注意市場的變化，對于不具備一定實力企業(yè)不要輕易去擴產(chǎn)。

中國粉體網(wǎng)：劉教授，您如何看待石墨負極材料的發(fā)展趨勢？

劉教授：石墨負極材料有很多的優(yōu)點，綜合性能是最好的，成本也是最低的。其他負極材料，比如硅碳，還是有降本的空間的。但從現(xiàn)在的工藝路線來看，降到石墨的成本還是有難度的。所以說石墨負極還是有成本優(yōu)勢、性能優(yōu)勢的。

目前主要的問題是容量。鋰離子插入石墨層間形成LiC6的理論容量為372mAh/g，這一理論值既為石墨負極材料的發(fā)展指明了方向，同時也給石墨負極材料容量的進一步提升設置了“天花板”。

對于容量，可以進行高容量負極材料與石墨負極材料的復合來提高。所以，我覺得未來石墨負極不會沒有它的市場，它的占比仍然會比較大。

中國粉體網(wǎng)：劉教授，最后請您分享一下您近年來的研究成果以及成果轉(zhuǎn)化方面的進展情況？

劉教授：有關成果在報告中也提到一些，包括高容量、高倍率的工作，以及天然石墨與硬碳復合的工作。硬碳具有高于石墨負極材料的倍率性能，超細石墨與硬碳復合可以獲得高倍率性能的負極材料。

最近一段時間我特別關注的是均質(zhì)化的石墨負極。經(jīng)過一定發(fā)展歷程，理想的狀態(tài)就是每個顆粒的性能都是極一致的，盡可能減少每個顆粒間的性能差異。也就是從以前的摻混產(chǎn)品逐漸變成單一的產(chǎn)品。單一產(chǎn)品的綜合性能或者某一性能我要求是可調(diào)控的，但同時又非常穩(wěn)定。這樣對于未來安全性、電池設計、使用過程中可控性等都是比較好的。通過一定控制，做出理想的負極材料。當然，這一想法也要經(jīng)過市場的驗證。

結語

劉教授在報告中提到未來5-10年內(nèi)鋰離子電池負極材料仍會以石墨為主，產(chǎn)能快速擴張的可能仍存在，但更可能出現(xiàn)的是殘酷的市場競爭，無研發(fā)團隊的企業(yè)將面臨較大的危機。同時，石墨負極材料綜合性能提高的難度增大，企業(yè)應更多關注特色產(chǎn)品的開發(fā)，從“高快長低均”的角度發(fā)展新產(chǎn)品，提高市場競爭力。

（中國粉體網(wǎng)采訪/黑金 、文字整理/黑金） 

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