IDTechEx исследует развивающуюся среду графитовых анодов в литиевой промышленности

Jul 04, 2023

IDTechEx исследует развивающуюся сферу применения графитовых анодов в литий-ионных батареях.

По-прежнему существует большой интерес к новым технологиям литий-ионных анодов. Следующее поколение кремниевых анодных материалов постепенно приближается к коммерциализации, обещая улучшенную плотность энергии и производительность.

Продолжаются исследования литий-металлических и безанодных решений, в то время как такие варианты, как оксиды ниобия, также вызвали некоторый интерес для аккумуляторов с быстрой зарядкой. Тем не менее, хорошие общие характеристики и низкая стоимость графита означают, что он, по прогнозам, сохранит свое доминирование в литий-ионной промышленности.

Спрос на графит остается стабильным

Несмотря на продолжающиеся разработки в области новых анодных материалов, графит, материал, используемый в течение последних 30 лет в литий-ионных анодах, по прогнозам, останется наиболее широко используемым анодным материалом в литий-ионных батареях в среднесрочной перспективе. IDTechEx прогнозирует, что спрос на литий-ионные графитовые аноды значительно вырастет и превысит 2 млн тонн к 2029 году.

Натуральный или синтетический графит

Для литий-ионного анода используются два основных типа графита: природный и синтетический (или искусственный), каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Натуральный графит, как правило, является более дешевым вариантом, чем синтетический. Он также может предложить немного более высокую начальную емкость, но также имеет тенденцию иметь меньший срок службы, способность C-рейта и начальную кулоновскую эффективность.

Напротив, синтетический графит дороже природного графита из-за более высоких затрат энергии на графитацию, а также из-за того, что его труднее измельчить в сферические частицы, но он также имеет тенденцию обеспечивать более длительный срок службы и немного более высокий начальный кулоновский КПД. Однако характеристики и стоимость этих двух типов графита могут частично совпадать, и различия между ними также сокращаются.

Помимо типа графита, на конечную производительность элемента существенно влияют различные факторы конструкции элемента, такие как выбор катода, добавки к электролиту, покрытия, размер и распределение частиц, баланс электродов, а также характеристики и качество графитового продукта. стоимость и срок службы.

Как синтетический, так и природный графит по-прежнему используется, причем широко используются смеси. По оценкам IDTechEx, существует примерно одинаковое соотношение продаж синтетического и природного графита по тысячам тонн. Однако за последние несколько лет произошел небольшой сдвиг в сторону природного графита из-за ценового давления и высоких цен на энергоносители.

Меняющийся ландшафт?

Как и в случае с другим сырьем, увеличение производства природного графита для удовлетворения быстро растущего спроса на литий-ионные батареи оказалось сложной задачей. Министерство энергетики США и Европейская комиссия включили природный графит в свои последние списки важнейших материалов и минералов, отчасти из-за важной роли литий-ионных аккумуляторов в электрификации транспорта и стационарных хранилищах.

Доминирование Китая в производстве графитовых анодов также представляет собой риск для поставок, хотя производство литий-ионных графитовых анодов за пределами Китая начинает развиваться такими игроками, как Syrah Resources, Northern Graphite и Nouveau Monde в Северной Америке или Talga Resources, SGL Carbon и Вианод (синтетический) в Европе, среди прочего.

Помимо диверсификации поставок материалов, важными факторами для нового производства графита станут улучшение показателей устойчивого развития и ESG. Снижение энергопотребления и выбросов будет становиться все более важным показателем. Это особенно актуально в Европе, где Европейский регламент по батареям предусматривает введение маркировки и деклараций об углеродном следе для литий-ионных батарей емкостью более 2 кВтч.

Это может способствовать использованию природного графита и его более низкому потреблению энергии, хотя выбросы твердых частиц и потоки кислотных отходов в процессе очистки также требуют тщательного контроля. Более низкая стоимость и низкоуглеродная энергия из возобновляемых источников могут помочь повысить конкурентоспособность синтетического графита в этом отношении, хотя он по-прежнему будет зависеть от ископаемого сырья. Эти моменты помогают еще больше подчеркнуть прекрасный баланс между натуральным и синтетическим графитом.