中國(guó)粉體網(wǎng)訊  作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用。隨著新能源汽車的發(fā)展，在動(dòng)力鋰離子電池追求高能量密度和低成本的趨勢(shì)下，市場(chǎng)對(duì)負(fù)極材料性能提出了更高的要求。以硅基負(fù)極、金屬鋰負(fù)極、金屬氧化物負(fù)極等為代表的新型負(fù)極材料的研發(fā)正在如火如荼地進(jìn)行，同時(shí)這也反映了未來(lái)負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的新趨勢(shì)。2023年10月25日到26日，第二屆先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇在廣東東莞隆重召開，會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專家學(xué)者做客對(duì)話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期為您分享的是中國(guó)粉體網(wǎng)對(duì)北京化工大學(xué)宋懷河教授的專訪。

中國(guó)粉體網(wǎng)：目前整個(gè)負(fù)極材料市場(chǎng)存在產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過(guò)剩狀態(tài)，您對(duì)什么負(fù)極未來(lái)市場(chǎng)有什么看法嗎？

宋教授：現(xiàn)在鋰電池發(fā)展非常迅速，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地拓展。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域是在不斷擴(kuò)大的，鋰電池的市場(chǎng)也是不斷擴(kuò)大的，所以從這方面看，市場(chǎng)對(duì)負(fù)極材料的需求量是逐年提升的，尤其是這幾年提升的速度非常迅速。當(dāng)然，現(xiàn)在負(fù)極材料市場(chǎng)面臨著一個(gè)產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，我覺(jué)得從以下幾個(gè)方面來(lái)分析：

一是，一個(gè)新的材料或者新產(chǎn)品出來(lái)以后，就會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，這也是事物發(fā)展的必由之路，我覺(jué)得有競(jìng)爭(zhēng)才可能使性能更好的產(chǎn)品脫穎而出。

二是，在我們面對(duì)產(chǎn)能過(guò)剩這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，把質(zhì)量比較高的、性能非常穩(wěn)定的這種有特色的產(chǎn)品能夠推出來(lái)，那么它具有的競(jìng)爭(zhēng)力就會(huì)提高。看哪個(gè)產(chǎn)品、誰(shuí)家的產(chǎn)品更有競(jìng)爭(zhēng)力。利用這個(gè)時(shí)期，我們其實(shí)可以進(jìn)一步地對(duì)負(fù)極材料的生產(chǎn)技術(shù)和裝備進(jìn)行更新?lián)Q代，進(jìn)一步提高我們的生產(chǎn)技術(shù)，也可以對(duì)負(fù)極材料的性能進(jìn)行改進(jìn)，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

三是，就產(chǎn)品類型來(lái)講，國(guó)內(nèi)盡管負(fù)極材料生產(chǎn)量非常大，但相對(duì)來(lái)講同質(zhì)化的現(xiàn)象是比較嚴(yán)重的，而鋰電應(yīng)用的細(xì)分市場(chǎng)是非常廣闊的，所以，希望大家能夠針對(duì)細(xì)分市場(chǎng)，做出一種差異化的產(chǎn)品來(lái)避免惡性的價(jià)格戰(zhàn)和惡性的競(jìng)爭(zhēng)。我覺(jué)得在這個(gè)時(shí)期，需要廠家更好地來(lái)考慮怎么進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代、怎么進(jìn)行迭代、怎么做出一些有特色的針對(duì)不同市場(chǎng)的需求的產(chǎn)品來(lái)。

中國(guó)粉體網(wǎng)：對(duì)于石墨負(fù)極的改性，您覺(jué)得需要從哪些方面入手呢？

宋教授：石墨負(fù)極改性相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較大的概念，對(duì)石墨來(lái)講，現(xiàn)在市場(chǎng)用的，一個(gè)是天然石墨，市場(chǎng)份額不到20%，另一個(gè)是人造石墨，占據(jù)市場(chǎng)80%以上的份額，但是它們都存在改性的問(wèn)題。

天然石墨在整個(gè)石墨負(fù)極中，其克容量是非常高的，目前基本上能做到它的理論值，但是它在結(jié)構(gòu)上存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性和充放電倍率等需要進(jìn)一步提高。

對(duì)長(zhǎng)周期循環(huán)的性能要求需要對(duì)天然石墨進(jìn)行改性處理，目前常用的改性技術(shù)是表面包覆。對(duì)于表面包覆，我們常用瀝青來(lái)進(jìn)行包裹，取得很好的效果。可能還存在一些更好的包覆材料，對(duì)包覆膜的炭的前驅(qū)體、類型、結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，可以更好地改進(jìn)天然石墨。

天然石墨對(duì)我們國(guó)家來(lái)講，是一個(gè)儲(chǔ)量非常大、性能非常好的一種優(yōu)勢(shì)資源。天然石墨成本相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，我們需要考慮的是，如何提高它的綜合的性能，然后應(yīng)用到鋰電池方面，這需要我們?cè)傧曼c(diǎn)功夫。

對(duì)于人造石墨，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)高溫的石墨化處理，目前，石墨化技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展是非常快的。

第一個(gè)問(wèn)題是，怎么對(duì)高溫石墨化處理制備人造石墨的技術(shù)本身的能耗、電耗及污染情況進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn)升級(jí)，降低能量的消耗、降低它的噸成本。

另一個(gè)問(wèn)題是，針對(duì)不同類型的應(yīng)用場(chǎng)景，我們?cè)趺磳?duì)人造石墨進(jìn)行進(jìn)一步的處理。比如針對(duì)快充、低溫性能或者儲(chǔ)能電站用的長(zhǎng)周期鋰電池等場(chǎng)合，對(duì)人造石墨改性的效果或者對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求是不一樣的，所以就需要針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行改性。

中國(guó)粉體網(wǎng)：您可以介紹一下石墨與其儲(chǔ)鋰性能的關(guān)系嗎？

宋教授：石墨儲(chǔ)鋰是鋰離子嵌入到石墨層間，形成Li-C層間化合物的過(guò)程。它是一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)——六個(gè)碳共價(jià)一個(gè)鋰。經(jīng)過(guò)計(jì)算，其理論的儲(chǔ)鋰容量為372mA·h/g，這也是石墨材料容量的天花板。

中國(guó)粉體網(wǎng)：您覺(jué)得面對(duì)硅基負(fù)極等新型負(fù)極材料的挑戰(zhàn)，石墨負(fù)極的競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在哪些方面？

宋教授：這幾年，硅基負(fù)極材料發(fā)展非常快，從第一代的硅氧碳負(fù)極材料，到現(xiàn)在的硅碳負(fù)極材料，到后續(xù)的第三代的氣相沉積硅包碳/碳包硅結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料。硅基負(fù)極中盡管硅的理論值非常高，但是他的劣勢(shì)也比較明顯，例如體積膨脹、循環(huán)穩(wěn)定都是非常差的。目前真正用的硅氧、硅碳，添加量都是非常低的，改性以后還要跟石墨材料進(jìn)行復(fù)配，其添加量現(xiàn)在也不會(huì)超過(guò)10%。所以說(shuō)，以后比較長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期，石墨材料還是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的，應(yīng)該還是作為鋰電池負(fù)極材料的主流。

當(dāng)然，現(xiàn)在第三代硅材料性能提升得非常快，大家也正在廣泛地關(guān)注和試驗(yàn)，它不僅具有高的容量，循環(huán)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)得也非常高，在某種程度上，它的循環(huán)穩(wěn)定性甚至可以做到堪比人造石墨材料，現(xiàn)在可以達(dá)到1000次以上，是一個(gè)非常好的進(jìn)展。

在產(chǎn)業(yè)化上，如果硅碳材料性能的提升在某種程度上可以比肩石墨材料，那么石墨材料的使用就會(huì)減少，石墨負(fù)極就會(huì)產(chǎn)生很深的危機(jī)感，需要大家進(jìn)一步提高關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，繼續(xù)提高石墨材料的綜合性能。

中國(guó)粉體網(wǎng)：請(qǐng)問(wèn)天然石墨和人造石墨在實(shí)際應(yīng)用中有什么區(qū)別嗎？

宋教授：在實(shí)際應(yīng)用中，天然石墨的克容量比較高，但是它的循環(huán)和倍率性能相對(duì)來(lái)說(shuō)要差一些，經(jīng)過(guò)改性處理后它的循環(huán)性能比人造石墨的還是要低。所以，天然石墨一般應(yīng)用在消費(fèi)電子領(lǐng)域，例如手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)型電子器件。

人造石墨來(lái)源于瀝青、石油焦、針狀焦、瀝青焦等原料，經(jīng)過(guò)前處理和石墨化處理，其結(jié)構(gòu)比較容易調(diào)控，結(jié)構(gòu)多樣。所以人造石墨可設(shè)計(jì)性更強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域比天然石墨更廣泛，不僅用在傳統(tǒng)的3C市場(chǎng)，還有動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域。

（中國(guó)粉體網(wǎng)采訪/喬木、編輯/蘇簡(jiǎn)，經(jīng)宋教授審閱）