中國粉體網訊 2023年2月9-10日，由中國粉體網主辦的“先進負極材料技術與產業高峰論壇”于山東青島隆重召開。會議期間，針對石墨負極材料的產業化技術及市場現狀，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：劉教授，據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。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。可以說碳材料在鋰離子電池中的應用是非常廣泛的，包括現在一些正極材料也要用到碳材料進行包覆。
中國粉體網：劉教授，目前石墨負極材料的市場現狀如何？
劉教授：石墨負極材料目前的現狀是中國一家獨大。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勢，但是強勢回歸后的人造石墨負極材料的循環性能、安全性能、充放電倍率表現更為優秀，近年來市場占有率一直穩定在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”。鋰電池企業要走出去，負極材料企業也要隨著走出去，找一些電價相對便宜的地方建石墨化企業。
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，中國目前占據很大的優勢。如果出口受限，這會對整個產業影響很大，正負極材料都會受到影響。
中國粉體網：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、倍率性能。尤其是循環性能，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成本最高的工序，占人造石墨負極材料生產成本的50-55%，因此也成為目前降低石墨負極材料生產成本的主攻目標。
經過多年的努力，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。所以企業也在研究開發降低原材料的成本，降低石墨化的溫度；在裝備上，提高整爐產品的均勻性，進行連續化石墨提純，包括前段連續炭化、連續造粒，實現整個負極材料制造的純連續，以此降低生產成本及環境污染。
需要注意的是，高溫預炭化與石墨化聯動可降低綜合成本。但企業要注意市場的變化，對于不具備一定實力企業不要輕易去擴產。
中國粉體網：劉教授，您如何看待石墨負極材料的發展趨勢？
劉教授：石墨負極材料有很多的優點，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勢、性能優勢的。
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：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化的石墨負極。經過一定發展歷程，理想的狀態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品逐漸變成單一的產品。單一產品的綜合性能或者某一性能我要求是可調控的，但同時又非常穩定。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，這一想法也要經過市場的驗證。
結語
劉教授在報告中提到未來5-10年內鋰離子電池負極材料仍會以石墨為主，產能快速擴張的可能仍存在，但更可能出現的是殘酷的市場競爭，無研發團隊的企業將面臨較大的危機。同時，石墨負極材料綜合性能提高的難度增大，企業應更多關注特色產品的開發，從“高快長低均”的角度發展新產品，提高市場競爭力。
（中國粉體網采訪/黑金 、文字整理/黑金）
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