中国储能网讯：负极材料是锂离子电池的四大关键材料之一，约占整个电芯成本的15%。目前，负极材料仍以石墨类为主，但锂离子电池的发展方向是高容量、高倍率、高安全性。高容量的主要途径是使用克容量更高的正、负极材料，石墨类负极材料日渐不能满足下游电芯日益增长的性能要求，所以需要新型的负极。

新型的负极材料层出不穷，如钛酸锂、不定型碳、硅碳复合材料、锡基合金、金属合金、石墨烯等。新型负极材料各具特色，目前还没有哪一种具有绝对优势，各企业、机构还在对各种新型材料进行研发。

石墨类负极材料3－5年内仍是主流

高工锂电产业研究所(GBII)调研统计表明，2013年全球负极材料总产量达到5.85万吨。全球负极材料供应呈现两大发展趋势，即区域集中和企业集中趋势。

从区域看，全球负极材料产业基本集中在中日两国，两国占据全球负极材料产量的95%以上。2013年中国负极材料企业实现产量3.98万吨，全球比重达68.03%。负极材料产量主要集中在中日两国，GBII认为原因主要有：日本是锂离子电池的先驱者，拥有核心材料的关键技术；中国拥有大量的石墨矿产资源，国家大力推动锂电产业发展。

从企业看，产能和产销量亦日益向少数几家核心企业集中，中日两国6家核心企业市场占有率高达70%左右。日本负极材料的主要供应商是日立化成，日本碳黑，日本JFE，三菱化学等，其中前三者以人造石墨为主，三菱化学以天然石墨为主。中国负极材料主要供应商是深圳贝特瑞和杉杉科技，其中深圳贝特瑞以天然石墨为主，而杉杉科技以人造石墨为主。

高工锂电产业研究所( G B I I ) 统计，2 0 1 3年中国负极材料出货量达3 9 8 0 0吨，同比增长40.7%。目前负极材料仍以石墨为主，2013年国内石墨类负极材料占总产量的8 3 . 4 1 % 。石墨负极材料分为人造石墨和天然石墨， 其中人造石墨2013年出货19000吨， 天然石墨出货1 4 2 0 0吨(表一、图一)。

石墨类负极材料的价格近几年呈现持续下降的趋势，而且预计未来几年这一趋势仍将维持。预计未来3年负极材料均价会维持5%－10%的年均跌幅(图二)。价格逐年下降，负极材料的毛利率随之下滑，2013年国内负极材料的毛利率在15－20%之间。

据高工锂电产业研究所(GBII)分析，石墨类负极材料均价之所以持续下跌，原因有：1、电芯价格下降，导致负极材料价格被迫下降；2、国内石墨类负极材料厂家增多，竞争加剧，很多新进者以低价策略获取市场；3、贝特瑞等大厂涉足上游石墨矿产资源，进一步提高自身定价能力，给小厂造成压力。

石墨类负极材料的理论克容量为372mAh/g,市面上性能较好的石墨负极材料已经能达到360 mAh/g，克容量逐渐趋于极限值。虽然石墨作为负极材料具有克容量较低、循环性偏差等劣势，但鉴于石墨类负极材料的高性价比，其不会立即被新型材料取代。

高工锂电产业研究所(GBII)认为，未来3年，石墨类负极材料仍然是负极材料的主流，且每年以15%左右的速度增长。一是因为新型负极材料技术不成熟，还需要很长一段时间进行性能改进；二是因为新型负极材料的价格较高，石墨类负极的价格优势明显；三是负极材料需要与正极材料、电解液等搭配使用，而目前正极材料的比容量普遍较低。

新型负极材料在积极研发中

锂离子电池的发展趋势是高容量、高倍率、高安全性，高容量的主要途径是使用容量更高的材料。石墨类负极材料克容量逐渐趋于极限值，其不能满足下游电芯日益增长的性能要求，所以需要新型的负极材料。

目前业内关注得比较多的新型负极材料有钛酸锂、硬碳、硅碳复合材料、锡基合金、石墨烯、金属合金等。

综合来看，在未来3－5年内，以上几种非石墨类负极材料可能量产的有钛酸锂、硬碳、硅碳复合材料。

钛酸锂(Li4Ti5O12)

钛酸锂(Li4Ti5O12)是由金属锂和低电位过渡金属钛组成的复合氧化物。

钛酸锂的特点有：安全性比较高，充放电时具有极高的热稳定性；长寿命，零应变材料，循环寿命达三万次；可快速充电；耐候性强，能在-40℃－60℃充放电。

目前国内生产出售钛酸锂的厂商有6家。现在使用钛酸锂负极材料生产动力电池的厂商有微宏动力系统(湖州)有限公司和银隆新能源。重庆恒通电动客车使用的动力电池由微宏动力供应。银隆集团于2010年入股收购拥有全球领先的钛酸锂技术的纳斯达克上市公司奥钛纳米技术有限公司。

钛酸锂(Li4Ti5O12)平均电压平台较高(1.55V)，导致比容量较低(理论值为175mAh/g)，限制了其在3C等方面的应用。钛酸锂电池在循环过程中产气现象严重，存在一定的安全隐患，此外钛酸锂(Li4Ti5O12)负极材料价格很高。

因此， 鉴于高成本、低克容量及产气问题未彻底解决， 钛酸锂(Li4Ti5O12)负极材料真正走向产业化大规模应用还需时日。

硬碳

硬碳是高分子聚合物的热分解产物，具有很高的可逆比容量，一般为500－700mAh。

硬碳的优点主要有：1.优异的倍率性能；2.无明显的充放电平台，可以便于SOC电量的估算；3.材料特别稳定，充放电过程基本不膨胀，因此可以满足长循环的需求。

硬碳的缺点主要有：1.成本较高，远高于石墨；2.首次效率低，不可逆容量损失太大；3.压实密度低；4.加工较难；5.高温性能会比石墨差。

吴宇化学的硬碳在市面上得到较好应用，国内贝特瑞、杉杉科技等材料厂商也有研发硬碳。结合硬碳材料的特点，它相对更适合用于混合动力汽车用动力电池。目前已有HEV动力电池厂商采用硬碳作为负极材料。如本田推出的思域HEV,日产风雅HEV。

硬碳在动力电池上具有一定的优势，日本的硬碳应用技术比较成熟，而国内硬碳的应用几乎是空白。总体来说，硬碳用于动力电池比较合适，但要实现国内产业化应用，还需很长一段时间。

硅碳复合材料

硅碳复合材料是由硅和石墨复合而成的。硅的克容量特别高， 达3700mAh/g，为石墨的十倍左右。在充放电时，硅会出现严重的体积膨胀，膨胀率达400%。硅的循环型较差、倍率较低，所以硅很难单独作为负极材料使用，通常需要与石墨进行复合、改性，然后才有可能作为负极材料。

现在硅碳复合材料的改性方法主要有纳米化和复合化。国内外很多企业对硅碳复合材料展开了研发。国内负极材料厂商，如贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸、大连丽昌、北京有色金属研究总院均有研发、布局硅碳复合材料。国外的日本信越、日本吴宇化学、美国安普瑞斯也有研发类似产品，日本方面现在能提供小批量样品。

据2013年12月新闻报道，贝特瑞的新型负极材料——硅碳复合负极材料已获得三星认证通过，目前正在筹备扩大生产规模。美国安普瑞斯拥有高容量硅负极的核心技术，2012年安普瑞斯入驻中国南京。据安普瑞斯的工程师透露，安普瑞斯2014年的重点目标之一，是实现硅负极的规模生产。

总结

综合来看， 钛酸锂循环性能突出、安全性高，但其循环过程中的产气问题还需进一步解决，且克容量较低，限制其在3C领域的应用，只能用在对体积没有要求的储能或动力汽车上。其价格也较高，钛酸锂产业化还需要很长一段时间。

硬碳克容量较高，循环性不错，但其与国内正极材料、隔膜等体系吻合度不是太高，且价格较贵，所以硬碳在国内大批量使用还需时日。

硅碳复合材料的克容量优势明显，其膨胀、循环可以通过复合化、纳米化加以改进，但现在技术仍然不成熟，还需进一步改进提高，预计在5年内硅碳复合材料的使用量会有所突破。

由于出色的高性价比，石墨类负极材料在接下来3－5年仍占据市场主流，需求量以15%左右的速度增长，而新型负极材料还处于研发导入期，产业化进程不会太快。