2021年中科电气公司磁电装备与锂电负极双主业分析报告-三个皮匠报告

1、负极材料是锂离子电池的关键材料之一，占锂电池成本约 10%，锂离子电池负极主要由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合而成后均匀涂抹在铜箔两侧经干燥、滚压而成，起到可逆地脱/嵌锂离子并储存能量的作用，是锂离子电池中起氧化反应的电极，对锂离子电池充放电效率、能力密度等性能起到决定性作用，是锂电池关键材料之一。 SEI 膜的形成对电极材料性能具有至关重要的影响。SEI 膜是指在锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成的一层覆盖于电极材料表面的钝化层，其具有固体电解质的特征。首次充放电过程中由于 SEI 膜的形成消耗了部分锂离子，不可逆地降低了电池的充放电性能，

2、同时 SEI 膜具备有机溶剂不溶性，能够有效避免溶剂分子的共嵌入，提高电池的循环性能和寿命。由于电池的充放电是通过锂离子在负极的嵌脱过程而完成的，锂离子的嵌入过程必然经由覆盖在碳负极上的 SEI 膜，因此负极材料的选择及其 SEI 膜的形成对电极性能具有重要影响。负极材料可以根据活性物质的不同分为碳系与非碳系两大类。其中，碳系负极材料具体可以分为石墨、硬碳、软碳和石墨烯等，石墨又可以进一步分为天然石墨、人造石墨和中间相碳微球;非碳系负极材料包括硅基材料、锡基材料、钛基材料和金属锂(全固态锂电池负极材料)等。石墨是主流负极材料，硅基材料是下一代负极材料首选。由于石墨材料在导电率、比容量、首效、循环寿命、安全性、成本等方面具有综合优势，因此目前绝大多数负极材料采用石墨(天然石墨与人造石墨)。石墨的理论比容量为 372mAh/g，而市场上的高端石墨材料已经可以达到 360-365mAh/g，因此相应锂离子电池能量密度的提升空间已相当有限，相比之下硅有较高理论比容量、低的脱锂电位，且具有环境友好、储量丰富、成本较低等优点，因此硅基负极材料被认为是下一代高容量锂离子电池负极材料的首选。

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