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新能源汽车市场需求增大,导电剂有望迎来大规模增长

参考中国报告网发布《2017-2022年中国新能源汽车行业竞争现状及竞争战略分析报告

        1. 导电剂

        在国家政策密集出台的刺激下,我国新能源汽车产销量近年高速增长。同时随着用户对新能源汽车续航里程要求的提高,以及动力锂电池能量密度的突破,未来锂电池市场规模将逐步上升。作为锂电池的关键组成部分,伴随着新能源车行业快速发展和锂电池的需求的增加,导电剂有望迎来大规模增长。

2012-2016 年度中国新能源车销量(单位;辆)
  
数据来源:中国统计数据库

2012-2016 全球锂电池市场 规模(单位;GWh)
  
数据来源:中国统计数据库

        2. 锂电池的导电桥梁——导电剂 

        锂电池正常的充放电过程,需要锂离子、电子的共同参与,这就要求锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体,但是这样的话电子在粒子间的导电性就较差,光靠活性物质本身的导电性是远远不够的。

        为了保证电极具有良好的充放电性能,在极片制作时通常加入一定量的导电物质,在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用,以减小电极的接触电阻加速电子的移动速率,同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率,从而提高电极的充放电效率。这些被添加进去的导电物质称为导电剂。

锂电池的组成部分与对应材料

 

 资料来源:中国报告网整理

        导电剂对电池的性能影响主要包括以下 4 个方面:电导率、导电剂的含量、导电剂的粒度及导电剂的分散程度。导电剂的出发点就是增加电极材料的导电性,所以导电剂材料的电导率是至关重要的一个因素。此外导电剂的添加量也不是越小越好,所谓物极必反,要结合电池的材料容量等多因素综合决定。导电剂的粒度和分散性要求最主要是为了均衡电极的导电效果。

导电剂性能影响因素及作用


 资料来源:中国报告网整理

        (1)  不同导电剂性能对比 目前,常用的锂电池导电剂有导电炭黑、导电石墨,纳米碳纤维(VGCF)和碳纳米管(CNT)。

        相对于常用的锂电池导电剂,石墨烯无论是在电导率、比表面积、颗粒大小还是分散性能方面,都表现出巨大的优势。相关研究证明,在导电添加剂用量为 1-6  wt%的范围内,石墨烯导电剂的电阻率均仅为同浓度的导电碳黑 1/40-60,仅为同浓度碳纳米管 1/10 左右。

        在 10C、电池容量为 0-133mAhg-1 时,石墨烯的放电电压也明显高于导电碳黑。结合之前对导电剂作用机理的分析,看好石墨烯作为锂电池导电剂的光明未来。

现有导电剂参数对比


 资料来源:中国报告网整理

        (2)  价格分析 目前石墨烯的生产成本较高,根据石墨烯产业联盟的统计数据,2015 年石墨烯导电剂的价格为  230  美元/千克,与碳纳米管导电剂价格大致相同。随着石墨烯生产工艺的进一步成熟,相关资本的涌入以及国家政策的大力支持,石墨烯导电剂将突破成本瓶颈,预计到 2020 年,石墨烯导电剂价格将降至  100 美元/千克,石墨烯导电剂的价格优势逐渐突显。根据我们的测算(参加表 24),预计 2020 年导电剂市场规模为45.9 万吨,按照 100 美元/千克的石墨烯导电剂价格计算,则石墨烯导电剂的市场有450.9 亿美元。

各类导电剂预期价格变化(单位:美元/千克)


 数据来源:中国统计数据库

        3. 石墨烯基锂电池产品 

        (1)  东旭光电——“烯王” 2016 年 7 月 8 日,东旭光电发布“烯王”石墨烯基锂电池。通过将石墨烯粉体加入到正极材料中,从而提高正极的导电性。东旭光电在发布会上宣称,在 10C 条件下,此款石墨烯基锂电池能 6 分钟充满,是传统电池的 24 倍;寿命达到 3500 次,而磷酸铁锂电池仅为2000 次左右;能够适应-30-80 摄氏度的工作环境。公司预计 2018 年底量产。

        (2)  华为——高温长寿命石墨烯基锂离子电池华为中央研究院瓦特实验室在第 57 届日本电池大会上,宣布在锂离子电池领域实现重大研究突破,推出业界首个高温长寿命石墨烯基锂离子电池。可以将锂离子电池上限使用温度提高 10℃,使用寿命是普通锂离子电池的 2 倍。高温环境下的充放电测试表明,同等工作参数下,该石墨烯基高温锂离子电池的温升比普通锂离子电池降低 5℃;  60°C 高温循环 2000 次,容量保持率仍超过 70%;60℃高温存储 200 天,容量损失小于 13%。

东旭光电“烯王”石墨烯基电池
  
资料来源:互联网

华为高温长寿命石墨烯基 锂电池
  
资料来源:互联网
资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(GQ)

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