在由SMM、重庆市江津区人民政府、上期所共同共同主办的2023 SMM第十二届金属产业年会-SMM锂电负极及石墨碳素产业年会上，中南大学冶金与环境学院二级教授周向阳针对锂离子电池负极材料的未来发展思考作出分享。他表示，负极行业目前新老玩家不断加码，产能逐渐释放，未来行业竞争将日趋残酷，石油焦将成兵家必争之地，高性价比产品是行业发展的需求，快充与长循环负极是未来的发展重点，极致降本与新技术开发是负极企业活下去的关键。
锂电负极材料简介
锂电负极的重要性
锂电负极是构成锂电的主材，负极材料约占锂电池成本的10%。负极材料的晶体结构、粒度分布、元素含量、振实密度等指标直接决定了锂电池的能量密度、首次效率、安全性、循环寿命等性能。
商业化正极最高容量在200mAh/g左右，提高负极容量是提高电池能量密度的有效手段。如负极容量提升到1200-1500mAhg-1，电池能量密度可提升近两倍。
锂电负极的分类
负极材料可分为碳素类负极与非碳素负极两大类
目前商业化的主流负极：
①人造石墨负极；②天然石墨负极；③硅基负极（硅碳与硅氧负极）。
锂电负极的发展历程
锂电负极材料行业经历了“中间相碳微球材料为主、日企主导市场”、“石墨材料为主、国内企业崛起”以及“新型负极材料暂露头角、国内企业主导市场”等三个阶段。
起步阶段：1997-2001，当时中间相碳微球为，市场主要为日本企业占据，而国内行业参与者少。
国产化阶段：2002-2010，随着锂电在3C 数码产品领域中广泛应用，人造和天然两类负极快速发展、并迅速国产化。
快速发展阶段：From 2011，3C与新能源汽车的发展，推动了包括石墨、硅基负极以及钛酸锂等负极的快速应用与发展。
锂电行业发展前景
锂电的发展可助力“双碳”目标实现
双碳目标，2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的目标十分明确。
锂电发展可助力国家能源安全战略实施
锂电发展与国家能源安全息息相关，2018年查明石油资源存储量35.83亿吨；中国石油表观消费2019年达6.96亿吨；对外依赖度从1993年1%左右上升至2019年70.8%。
能源安全问题亟待解决，中国能源对外依赖度高达70%以上。
锂电主要应用领域
新能源汽车：
全球市场插电式混合动力、纯电动汽车已开始步入应用普及的发展阶段。
预计至2050年，燃油汽车绝大部分被新能源汽车所代替。
储能锂电池：
储能锂电池现在仍处于起步阶段，受益于家庭储能、电信基站、风能、太阳能等新兴能源储能需求，储能市场发展迅猛。
电子消费品：
大数据、云计算、物联网、智能装备等消费领域对锂离子电池的需求日趋旺盛。
锂电出货处于上升通道
《中国锂离子电池行业发展白皮书（2023年）》数据显示，2022年，全球锂离子电池总体出货量957.7GWh，同比增长70.3%。从出货结构来看，全球汽车动力电池（EV LIB）出货量为684.2GWh，同比增长84.4%；储能电池（ESS LIB）出货量159.3GWh，同比增长140.3%；小型电池（SMALL LIB）出货量114.2GWh，同比下滑8.8%。
2022年，中国锂离子电池出货量达到660.8GWh，同比增长97.7%，在全球锂离子电池总体出货量的占比达到69.0%。
锂电未来前景明朗
锂电的未来前景
未来十年，锂离子电池仍然是新能源汽车和储能领域的主要电池技术路线；
《中国新能源汽车行业发展白皮书（2023年）》预测，2030年全球新能源汽车的销量将达到5212.0万辆；另一方面，随着双碳目标的推进，储能行业的发展也将极大地拉动对锂离子电池的需求。
2025年和2030年，全球锂离子电池的出货量将分别达到2211.8GWh和6080.4GWh，其复合增长率将达到22.8%。而近年来，锂电负极的出货量也在持续攀升。
锂电行业的现状分析
碳酸锂期货方面，因市场对远期碳酸锂需求并不看好，广期所碳酸锂期货价格处于探底企稳过程中。
主要电池厂开工率与动力电池产能分析
① 宁德时代：根据2023年上半年年报显示：今年上半年宁德时代动力电池销售收入与去年同期比有所增长，但是其产能利用率显著下降。今年上半年宁德时代电池产能利用率为60.5%，去年同期为81.25%，产能利用率减少超20个百分点。
② 据不完全统计，2022年至今50多家电池企业对外公布的亿元以上的投资项目超过125个，总投资预算超过1.4万亿元，产能规划超过2500GWh，而这些规划需3,000万辆电动汽车才能消化。
③ 中国科学院院士欧阳明高此前也预计2025年中国电池产能可能达到3000GWh，而出货量仅1200GWh，产能过剩明显。
新能源汽车装机量现状分析
据乘联会数据显示，动力电池装车率处于逐年下降的趋势；从2021年底的83%下降到今年8月的48%，趋势明显；动力电池2021-2022年增速低于整车增速，2023年与整车增速持平；动力电池过剩明显，未来竞争更加激烈。
电动车汽车对应的电池需求情况
根据乘联会的乘用车销量对应的电池需求呈现较强走势，考虑到8月的同期电池需求2325万度，目前的3182万度的8月销量需求已经很高，8月创历史新高位。
新能源汽车销售情况
据经济观察报数据显示，国内来看，1-8月，新能源汽车国内销量464.7万辆，同比增长32%；从出口数据来看，新能源汽车出口72.7万辆，同比增长1.1倍。未来依然美好，但竞争会很激烈！
锂电负极行业竞争将日趋残酷
新老玩家不断加码，负极产能逐渐释放。行业竞争将日趋残酷，目前多地取消优惠电价政策，推高石墨化成本，而石墨化供给增多又导致石墨化价格下降严重，国内负极石墨化代工价格下滑厉害；目前报价在10000元/吨左右，市场内卷严重。且同质化现象严重，品质差异化不明显。
锂电负极的未来发展思考
石油焦将成兵家必争之地
全球延迟焦化装置产能增长放缓
由于装置竞争力下降，全球延迟焦化装置产能增长速度呈放缓趋势，近五年产能复合增长率仅在0.64%，石油焦产量近五年复合增长率在-1.52%。2022年全球延迟焦化装置在57017万吨，石油焦产量在12490万吨。
近五年增速放缓主要原因是渣油加氢上马替代延迟焦化装置产能所致，2022年中国延迟焦化装置产能13320万吨，较2021年下降160万吨或1.19%。
渣油加氢增速迅猛
近五年中国渣油加氢产能复合增长率达到11.63%，延迟焦化装置产能复合增长率仅在0.44%，2022年渣油加氢产能9302万吨。
受渣油加氢装置优势影响，主营以投产渣油加氢为主，延迟焦化新增放缓。
受投资成本以及氢气制约，独立炼厂深加工仍以维持现有延迟焦化装置为主。
需求终端呈现不均衡格局
主力行业方面，铝用碳素行业需求稳步增长，近五年平均消费增速4.44%。
新兴行业高速发展，负极材料受新能源汽车行业带动表现亮眼，近五年平均消费增速高达62.81%，尤其21年开始受政策提振明显，增幅较往年扩大。
在消费结构方面，铝用碳素依然是第一大消费领域。而负极行业占比虽小，但占比提升最大，且这一趋势将在未来进一步显现。
高性价比产品是行业发展的需求
常规产品：切入降本技术，大规模降本
未来产品：切入前沿技术在实现极致性能的同时，降低成本。
快充与长循环负极是未来的发展重点
极致降本与新技术开发是负极企业活下去的关键
开发差异化原料、开发差异化装备、开发短流程工艺、开发制造新技术，实现一体化和规模化发展。
原辅料降本
开发新的生产原料
将其他行业的碳素引入负极制造：①寻找海外廉价焦源，如：委内瑞纳焦，俄罗斯焦；②用廉价焦用作填充与导电等材料。
新装备降本
开发大容量造粒与连续造粒设备
引入立式釜造粒原理；引入颗粒融合方式。
开发新型预碳化装备
用其他行业的成熟炉型替代隧道窑；开发连续预碳化。
优化石墨化装备与技术
优化母线方案，优化配电方案；余热回收，缩短冷却时间、回收热能。
开发新的高温碳化技术与装备
连续高温碳化装备与技术的开发：全新炉窑与加热以及防物料氧化技术的开发；降温催化碳化技术的开发。
开发新的坩埚制造装备
开发新的人造负极制造技术
基于低温局域石墨化的负极低成本研制（原理创新）
要点：局域石墨化，能耗降低70%
开发天然石墨负极的降本技术
装备开发
①开发新的球化技术与装备，提高球化率；
②采用新型高温碳化装备与技术，取代现行的辊道窑或推板窑；
③开发新的包覆技术取代现行的固相包覆，如：采用流态化包覆技术。
硅基负极发展前景的思考
硅氧单体歧化设备的放量；纳米硅如何低成本、高安全、无环保问题制备。
三代硅氧规模化预锂装备开发以及抑制产气可靠包覆层的形成；CVD法多孔碳的可控制备以及硅的可控分解。
大圆柱技术何时突破以及成本的下降，是硅基负极起量的关键；否则，硅基负极有可能走石墨烯发展的老路！
硅基负极为何规模化应用进度如此慢？
（1）性能缺陷明显
1）首效较低，循环性能较差;
2）膨胀大，注定了其难单独使用，目前合适添加量5-10%；
（2）应用领域受限
1）圆柱电池天生适配硅负极，数码产品领域有一定前景；
2）在长循环应用严苛的动力领域应用难度大；
3）能量密度要求高的小动力领域有市场，但这是个小领域。
（3）性价比依然是拦路虎
1）为了5%性能的提升、增加10%成本的事，除非万不得已才会干！
2）硅氧预嵌锂/镁的成本不低，用户端接受难度大；
3）G-14的CVD法性能良好，但安环成本、原料成本不低。
硅氧预锂/预镁真的有必要吗？
（1）硅氧缺陷明显是事实，“第一代”碳包覆品可以满足常规要求
宸宇富基”开发了单体宏量制备技术，产出近200kg/炉次。
碳包覆后样品未发生明显团聚，发生歧化反应生成硅峰。
制备的碳包覆氧化亚硅具有纯度高，粒度分布窄，比表面低的特点。
预镁/预锂性能有提升，但真的有价值吗？
制备的预锂样品具备高容量和较高首效的特点；
预嵌成本并不低，另外，没有人可以保证解决了产气问题。
CVD法制备硅碳的方法能一统天下吗？
CVD法产品性能优势明显，但价格不低。
我们改进的CVD法可使硅均匀分撒在碳基体中，获得较高首效；该法在环评、安评等方面要求高，SiH4的原料供给与储运也许考虑。
