关于新的锂离子阳极技术,仍然有很多令人兴奋的地方。
下一代硅阳极材料正逐步走向商业化,有望提高能量密度和倍率能力。
锂金属和无阳极解决方案仍在探索中,而铌氧化物等选择也对快速充电电池产生了一些兴趣。
尽管如此,石墨良好的整体性能和低成本意味着它有望保持在锂离子行业的主导地位。
石墨需求保持稳定尽管新阳极材料正在不断发展,但在过去30年中用于锂离子阳极的材料石墨预计在中期内仍将是锂离子电池中使用最广泛的阳极材料。
IDTechEx预测,到2029年,锂离子石墨阳极的需求将大幅增长,超过200万吨。
天然或合成石墨两种广泛的石墨用于锂离子阳极,天然的和合成的(或人造的),每种都有自己的优点和缺点。
天然石墨通常比合成石墨成本更低。
它也可以提供稍高的初始容量,但也往往具有较低的循环寿命、C速率能力和初始库仑效率。
相比之下,合成石墨比天然石墨更贵,因为石墨化的能量要求更高,而且更难研磨成球形颗粒,但它也往往提供更长的循环寿命和略高的初始库仑效率。
然而,这两种类型的石墨在性能和成本上可能存在重叠,它们之间的差异也在缩小。
除了石墨的类型之外,各种电池设计因素,如阴极选择、电解质添加剂、涂层、颗粒尺寸和分布、电极平衡,以及石墨产品的规格和质量,都将对最终的电池性能、成本和循环寿命产生重大影响。
合成石墨和天然石墨继续与广泛使用的混合物一起使用。
IDTechEx估计,合成石墨和天然石墨的销量大致持平。
然而,由于成本压力和高能源价格,在过去几年中,天然石墨略有转变。
不断变化的风景?与其他原材料一样,增加天然石墨的产量以满足对锂离子电池快速增长的需求已被证明具有挑战性。
美国能源部和欧盟委员会已将天然石墨列入其最新的关键原材料/矿物清单,部分原因是锂离子电池在运输电气化和固定存储应用中发挥着重要作用。
中国在石墨阳极生产方面的主导地位也带来了供应风险,尽管中国以外的锂离子石墨阳极生产正开始从北美的Syrah Resources、Northern graphite和Nouveau Monde,或欧洲的Talga Resources、SGL Carbon和Vianode(合成)等公司发展起来。
除了使材料供应多样化外,提高可持续性和ESG指标将是新石墨生产的重要因素。
降低能源消耗和嵌入式排放将成为一个越来越重要的指标。
欧洲尤其如此,《欧洲电池条例》将对2千瓦时以上的锂离子电池实施碳足迹标签和声明。
这可能有利于天然石墨及其较低的能源消耗,尽管净化过程中的颗粒物排放和酸性废物流也需要仔细管理。
可再生能源的低成本和低碳能源可能有助于提高合成石墨在这方面的竞争力,尽管它仍将依赖化石原料。
这些要点有助于进一步突出天然石墨和合成石墨之间的精细平衡。
最终,动态的锂离子石墨阳极市场和锂离子需求的高增长率将确保对合成和天然石墨阳极材料的持续需求。