中国储能网讯：针状焦作为一种高端石油焦，是由炼油副产品油浆深加工而来，对用好有限的石油资源、实现提质增效有着重要意义。

近年，新能源产业，尤其是锂电池产业快速发展，针状焦产品在传统的金属冶炼行业外又开辟了一大新兴市场，即作为动力电池和储能电池负极材料的原材料被广泛使用。目前新能源产业发展迅速，为以针状焦为主要原料的石墨负极产品带来增量，预计在2030年前针状焦市场规模增长超过36%。但该产业也存在不少潜在风险，针状焦生产企业应当紧跟市场，以下游客户为中心，生产客户需求的产品；注意负极厂商的分布范围，提前规划和布局原料、生产、物流供应以降低成本；关注竞品的替代情况及颠覆性技术发展情况，适时调整战略。

本版文字由 中国石化经济技术研究院 许以欣 提供 图片由 王建慧 提供

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•什么是锂离子电池负极材料？

近年来，受政策鼓励和市场选择双重影响，新能源行业，尤其是新能源汽车和储能行业实现了长足发展。其中，锂离子电池的发展势头最为强劲。

在锂离子电池产业链中，负极材料是重要组成部分。在电化学反应中，负极材料是锂离子的载体，负责在充电过程中储存锂离子，并在放电过程中释放锂离子，从而实现电能的储存与转换，其性能直接影响锂离子电池的容量、能量密度、充电效率、循环性能及安全性等核心指标。

•什么是针状焦？

针状焦是一种人造石墨材料，为一种外观银灰色的多孔固体，有明显纤维状或针状纹理走向，具有低热膨胀系数、低硫、低灰分、低金属含量及易石墨化等优点。

根据所使用的生产原料不同，针状焦分为油系和煤系两种。由于油系针状焦具有明显的环保优势，且技术实施难度较小、生产成本低，成为主流针状焦品种。现阶段，国内油系针状焦的生产均以延迟焦化工艺为基础。

•针状焦如何应用于锂离子电池负极材料？

一般情况下，锂离子电池的正极活性物质是磷酸铁锂或者镍钴锰酸锂，负极则采用石墨。而生产石墨负极的原料主要是石油炼制副产品石油焦和针状焦。其中，针状焦结晶度更高，更易被石墨化，故更加受电池厂商，尤其是注重稳定性的动力电池厂商青睐。目前，市面上80%以上的负极材料使用人造石墨。但随着电池行业不断发展及绿色低碳转型，使用天然石墨及硅等其他材料的负极在各自领域也表现出竞争力。

锂离子电池石墨负极材料迎来快速增长

新能源产业快速发展使锂离子电池迎来增量市场，需求量迅速增加，增速和市场规模都已远超传统消费级电池市场，带动负极石墨材料的需求水涨船高。

锂离子电池与传统铅酸、镍氢、镍镉充电电池相比，在能量密度、寿命、环保性等方面均存在优势，工业化成功后很快占据蓄电池市场的主导地位，并且随着电子产品和新能源汽车性能提升，高性能锂电池的需求一直在攀升。正极材料由于成本占比最大、对电池性能影响最深远，科研机构和企业研究较深入。目前已有多种材料被证实具有商业价值，如钴酸锂、磷酸铁锂和三元锂。不同正极材料性质有所差异，其产品根据各自不可替代的特点，应用于不同场景。相比而言，负极材料的种类和选择较少。锂电池发展初期，曾尝试使用金属锂作为负极，金属锂是理论上能量密度最大的负极材料，但剧烈的电化学反应让电池在几个循环后就失去充放电能力。科学家不断探索新负极材料，在容量和循环性能中寻找平衡点。1985年，日本化学家吉野彰制作出第一个锂盐-电解质-碳负极的现代锂离子电池原型，因此获得2019年诺贝尔化学奖。现今人们仍在不断摸索新的电池结构，但在锂电池中大规模商业化应用的负极材料仅石墨一种。

近年来，新能源产业快速发展，锂离子电池迎来增量市场，需求量迅速增加，增速和市场规模都已远超传统消费级电池市场，带动负极石墨材料的需求水涨船高。根据工业和信息化部的数据，2023年我国锂电池产量超过940吉瓦时，比上年增长25%，其中动力和储能电池出货量分别为675吉瓦时和185吉瓦时，占锂电池下游应用90%以上的市场份额。据中国汽车工业协会统计，2024年，全国新能源汽车销售1286.6万辆，比上年增长35.5%，占汽车新车总销量的40.9%。中国汽车动力电池产业创新联盟数据显示，2024年我国动力电池累计装车量548.4吉瓦时，比上年增长41.5%。据国家能源局数据，截至2024年底，全国已建成投运新型储能项目累计装机规模达73.76吉瓦，较2023年底增长超过130%。新能源汽车和新型储能行业双繁荣带动锂离子电池负极材料快速增长。

针状焦应用从冶金扩大至新能源产业

在新能源产业蓬勃发展之前，针状焦主要终端应用是制作石墨电极。随着针状焦石墨化研究不断深入，其在冶金产业之外的应用场景被打开，逐渐开发成为生产锂电池负极石墨的原材料。

针状焦全称针状石油焦，是一种结构和性能较为特殊的石油焦。针状焦由多环芳烃化合物脱除杂质和原生喹啉不溶物后经液相碳化制得，外观具有金属光泽，内部为层状结构，具有取向性好、导电、导热性好的特点。石油焦是炼油的副产品，为延迟焦化单元生产，其中普通石油焦对进料几乎没有限制，原料可包括减压渣油、催化油浆等一切重油。但针状焦对原料有一定要求，常以优质催化油浆为原料，且在焦化反应前对原料进行预处理，以满足对芳香烃和饱和烃含量的要求。

在新能源产业蓬勃发展之前，针状焦作为具有优异物理化学性能的炭素材料，已经形成了一套完整的产业链。其主要终端应用是制作石墨电极。石墨电极是短流程电炉炼钢的重要元件，品质直接影响炼钢成本、效率和加工质量。对石墨电极的研究，客观上促进了高端针状焦产品的发展。随着针状焦石墨化研究不断深入，其在冶金产业之外的应用场景被打开，逐渐挖掘出作为生产负极石墨原材料的潜力。石墨负极又随着新能源产业的腾飞而快速发展，针状焦石墨化市场进一步扩大，产业链需求推动创新链，针状焦，尤其是用于制作负极材料的高端针状焦被逐渐重视。

石墨负极材料市场规模仍有较大增量

在新能源产业不断发展的推动下，石墨负极产品市场规模预计仍有较大增量。其中主要贡献者是以新能源汽车为主的动力电池产品，其次是随光伏/风电等绿电产业发展的储能电池产品。

相比之下，曾在数年前占据主导地位的用于3C数码产品蓄电池的消费级电池产品，市场占比由于规模并未扩大反而下降。

历史数据显示，动力电池出货量与新能源汽车销量呈现较好的线性关系。新能源汽车自2019~2020年开始呈爆发式增长趋势，渗透率不断提高，2024年实现持续提升。除了政策鼓励因素，汽车驾驶体验不断提高、汽车与智能化驾驶更适配及低廉的驾驶成本等因素，使得新能源汽车产品在与传统化石能源汽车对比中占据优势，且该优势预计在中长期将得以保持。

储能电池需求也推动了锂离子电池快速增长。风光等清洁能源具有时空分布不均匀的特质，随着我国清洁电站装置的投放，电网调节和调度电能的能力显得愈加重要，储能站的建设已成为必要选项。与新能源汽车发展趋势类似，储能行业也经历了爆发式增长。预计2030年我国储能电池产量将增至369吉瓦时，较2023年增长99%。

消费级锂离子电池曾是锂电池消费主力，主要应用产品包括笔记本电脑、手机和照相机等。近年来，随着电子消费品新增需求量的饱和及产品更新换代趋于稳定，产量数据基本平稳。当前消费级电池主要应用产品包括照相/录像机、笔记本电脑和智能手机，其中照相/录像机产量呈下降趋势，而笔记本电脑和手机分别在2012年和2016年达到高点，之后产量周期性波动；智能手表、智能眼镜、智能门锁等智慧家居和高端电子产品将保持增长，但单产品对电池容量需求较小，增量贡献有限。

在包括动力电池和储能电池的新能源产业强势发展的带动下，锂离子电池产销量将爆发式增长。预计2030年总出货量可达1771吉瓦时，较2023年增长约88%。随着电池总出货量基数变大和行业成熟化，电池市场增速将逐步放缓并进入平稳增长期。石墨负极材料需求也将随锂离子电池需求总量增长而增长。预计至2030年石墨负极总需求将超过244万吨，其中人造石墨负极材料需求增长至195万吨。在负极、高端产品中占比不变的情景下，针状焦原料需求将增至99万吨，增长率将超过36%。

下游需求主要是以新能源汽车为主的动力电池产品，其次是随光伏/风电等绿电产业发展的储能电池产品，用于3C数码产品蓄电池的消费级电池产品市场占比有所下降。

针状焦在电池负极产业 面临竞品挑战

天然石墨负极材料具有较大的成本优势且导电性、导热性、润滑性和可塑性更优；硅基负极材料在充放电中可保持较为稳定的结构，提供良好的接触介质，改善锂离子在负极界面处的传输过程。

•天然石墨负极材料

在负极材料选择中，人造石墨占据大多数，但不可忽视的是，天然石墨也占据一定的市场份额，且随着电池行业的发展也保持不小增量。

根据矿石种类的不同，天然石墨可分为隐晶质石墨和晶质石墨。隐晶质石墨不具有工业应用价值；晶质石墨包括鳞片石墨和致密块状石墨，其中鳞片石墨是天然石墨产品最重要的原材料。我国是天然鳞片石墨资源最丰富的国家，晶质（鳞片）石墨储量达8100.8万吨，主要分布在黑龙江、内蒙古、吉林、福建、陕西等省区。我国也是天然石墨材料的最大生产国和出口国。2023年，我国天然石墨产量占全球77%，其中，约有76%是晶质石墨。

天然石墨负极材料与人造石墨负极材料在生产流程上有所不同，最大区别在于是否需要进行石墨化工序。人造石墨由于原材料针状焦不具备石墨结构，需要人为制造高温环境促使晶体生长；天然石墨本身具有石墨结构，且较为优质的鳞片石墨本身的石墨化程度甚至高于经过高温处理的人造石墨，因此可以不采用或者以较低要求采用石墨化工序，故而以天然石墨为原料具有较大的成本优势。

虽然天然石墨有着成本上的优势，但是其在石墨负极材料产业的占比远不如人造石墨。原因主要有：一是在目前技术条件下，天然石墨产品的部分关键性能逊色于人造石墨产品；二是天然石墨的供应增长较慢，难以满足快速增长的负极材料需求。

天然石墨与人造石墨相比并非性能完全落后，而是优缺点有所不同。由于天然石墨晶体结构更加理想化，导电性、导热性、润滑性和可塑性都优于人造石墨。但天然石墨比人造石墨含有更多的其他元素杂质，纯化过程技术难度更高，而且天然石墨材料具有更强的各向异性等特征，可能严重影响天然石墨产品的稳定性，在锂离子电池负极应用表现为具有较差的可循环性能和比较低的充放电倍率，而这两点在快速发展的动力电池和储能电池领域，比负极材料的比容量密度更为重要。因此在锂电池厂商综合考量电池性能时，天然石墨负极难以展现其优势，主要被用于对循环性能和快充性能要求不高的低端电池。

尽管当前天然石墨在新能源领域负极材料的应用尚不能和人造石墨相媲美，但差距有缩小趋势。一是随着生产工艺不断进步，天然石墨性能劣势可能缩小。2024年9月，中国五矿集团子公司五矿石墨已攻破高温纯化关键技术，成功开发出纯度达到99.99995%以上的超高纯石墨产品。高纯度天然石墨将可能在保持天然产品优势情况下缩小与人造产品在循环性能上的差距。二是由于不需要高能耗石墨化步骤，天然石墨具有成本和低碳的优势。虽然矿物开采同样会带来粉尘、废液等污染，但其生产的二氧化碳排放指数远低于人造石墨。据加拿大北方石墨公司2021年的研究报告，人造石墨二氧化碳排放强度约为天然石墨的3倍。考虑到全球碳关税、碳市场的不断完善，我国“双碳”目标的推进及地缘政治的不确定性，人造石墨可能面临碳税的政策风险。

•硅基负极材料

硅基材料是电池负极产业又一不可忽视的发展方向。纯硅材料具有比碳材料更高的理论比容量，但在电化学反应中，硅负极很容易产生体积膨胀，使电池材料在循环过程中粉化，造成负极与电解液接触不良，导致电池失效。该现象随着电池循环次数增加会愈加严重，限制了硅负极的应用。目前为解决这一难题，研究人员尝试了各种办法，包括将硅材料非晶化、纳米化及掺杂改性等，其中最为重要的一种办法为制成硅碳（Si/C）复合材料。

Si/C复合材料原理在于碳材料在充放电中可保持较为稳定的结构，且电子和离子电导率均较高。在复合材料中碳原子可作为导电网络提高负极的导电性，在充放电过程中提供良好的接触介质，改善锂离子在负极界面处的传输过程。目前，Si/C复合材料是唯一被商业化应用的硅基负极材料，市场已有较大增长。虽然当前环境下石墨负极，尤其是人造石墨负极蓬勃发展，但各大产品供应商仍在积极开发硅基材料，贝特瑞新材料集团股份有限公司已建成深圳、惠州硅基负极基地，上海璞泰来新能源科技股份有限公司拟于2025年在芜湖建成硅基负极材料工厂。