ABEC 2022丨中科星城王志勇：锂离子电池快充石墨负极开发进展分析

ABEC | 2022中国（广东·东莞）电池新能源产业国际论坛现场

电池“达沃斯”-电池网8月31日讯（肖何 梁小婧 广东东莞 图文直播）8月30—31日，全球电池行业盛会——ABEC | 2022中国（广东·东莞）电池新能源产业国际论坛在广东东莞举行。本届论坛由广东省东莞市人民政府、ABEC（电池“达沃斯”）组委会主办，东莞水乡特色发展经济区管理委员会、中关村新型电池技术创新联盟、东莞产城投资运营有限公司、海融网、电池网、我爱电车网、能源财经网、电池百人会联合主办，来自全球电池新能源产业链的“政、产、学、研、金、服、用”各界代表出席，围绕“新赛道蝶变跃升 新势力加速整合 新生态赋能中国”这一主题，在交流与分享中，实现精准对接，价值对话，资源整合，共享双碳新机遇。

中科星城研究院负责人、博士王志勇

31日上午，湖南中科星城石墨有限公司研究院负责人、博士王志勇在论坛上做了题为《锂离子电池快充石墨负极开发进展》的主题演讲，分享了负极材料发展现状、快充石墨技术特征、快充负极设计与关键技术等，电池网摘选了其部分精彩观点，以飨读者：

“车用动力电池和储能电池，是贡献中国锂电池市场出货量高速增长的主力军”，王志勇在论坛上分享的数据显示，得益于动力和储能电池市场的高速增长，2021年中国锂电池负极材料出货量78万吨，同比增速86%。从负极材料产品结构来看，人造石墨负极出货量占比超过80%；特别是在中高端应用领域，例如车用动力电池、数码消费电子、长寿命储能方向等，人造石墨负极材料都占据绝对主导地位。

锂电池的未来发展方向仍然是高能量密度、高倍率、高安全、长寿命，将进一步推动人造石墨出货量保持快速增长。关于下一代负极材料技术发展方向，王志勇介绍，主要是朝着高比能、快充、超长寿命、高性价比四个方向发展。

其中，快充石墨工艺路线主要是原料—破碎—形貌优化—二次颗粒化—石墨化—包覆。

王志勇表示，快充石墨负极的设计，需要综合考虑原料、颗粒结构及表面包覆改性的影响，尽可能降低颗粒界面阻抗，改善扩散特性，同时减少能量密度和长期性能损失。

表面层改性技术（CAT）过程中，随着碳氧官能团的形成，沥青在高温碳化过程中形成硬碳结构，碳层更加无序；CAT处理之后，沥青的残碳提高，包覆层更稳定；CAT处理之后，在其他性能不变的情况下，快充性能提升明显。

二次颗粒结构重组方面，骨料颗粒通过特殊的预处理之后，颗粒表面被一层均匀的液体粘结剂包裹；粘结剂和骨料通过独特的造粒工艺，在表面活性剂的作用下团聚成球，再通过低温热处理固化为均匀的球形颗粒；球形二次颗粒形貌圆润，骨料呈现极高的无序排列，极大的降低了OI值、提升了倍率充放电特性。

颗粒表面增强技术（SET）方面，石墨化过程中颗粒表面会形成一层高结晶的表面硬壳，导致压实偏低。石墨颗粒被处理之后，表层硬核被修饰，表面形成无定形态的多孔层，从而提升压实，提升快充和析锂性能。

颗粒表面碳层包覆方面，从固相到液相再到气相，碳包覆技术持续迭代，优势互补。

固相包覆原料是传统沥青&改性沥青做包覆剂，采用沥青粉碎，高速混合工艺。其优势是成本低廉，工艺简单；不足之处是包覆不均匀，易团聚；常应用与低端常规&轻度快充负极。

液相包覆原料有低软化点沥青、石油炼化副产物、高分子合成树脂，采用预处理为液态后动态包覆工艺。其优势是包覆均匀，碳源可选范围广；不足之处是成本较高，环保要求高；常应用于高端&高倍率快充负极。

气相包覆原料为低沸点碳氢化合物，采用气氛炉、3D高扩散动态炉的CVD包覆工艺。其优势是包覆非常均匀可控，成本较低；不足之处是技术门槛高，控制系统复杂；常应用于中高端&高能量密度快充负极。

“有专家说，人造石墨都需要石墨化，负极材料出货量这么大，主流又是人造石墨，那是不是石墨化会成为瓶颈？”在成本方面，王志勇表示，“的确，石墨化是重资产的投入，又是高能耗行业，受政府政策的监管，包括能评、环评指标的限制，石墨化产能的扩张增速是赶不上石墨的，这也是为什么在过去的一年石墨化产能出现严重供应不足，石墨化加工价格也大幅上升。从一两年前的1.3-1.4万元/吨，飙升到2.6-2.7万元/吨，个别高端产品和轻料甚至达到3万元/吨，翻了一番。但这种情况也不会持续太久，因为现在很多主流的头部企业已经扩充自己的石墨化。”

论坛上，王志勇介绍，湖南中科星城石墨有限公司为湖南中科电气股份有限公司（简称：中科电气，股票代码：300035）的子公司，成立于2001年，2017年并入中科电气体系，是专业从事锂电池负极材料研发与生产的高新技术企业。

中科星城以新能源汽车动力类锂电池负极材料为主攻方向，同时覆盖消费类及储能市场，产品包括天然石墨、人造石墨、以及硅炭、硅氧、软碳、硬碳等新型负极材料。

据中科电气发布的最新业绩报告，今年上半年，公司锂电负极板块实现营业收入18.76亿元，同比增长167.77%；实现负极材料出货量4.84万吨、确认收入数量4.55万吨，同比分别增加104.54%、93.23%；获得发明专利6项，另有70项正在申请并获得受理的专利（其中61项为发明专利）。

在产能方面，据中科电气披露，公司相关新增产能建设项目正按计划积极推进当中，待全部建设完成后，公司负极材料产能将具备44-45万吨/年，负极材料石墨化加工产能将具备39.5万吨/年（含参股子公司集能新材料石墨化加工产能3万吨/年），石墨化自给率将近90%。

在客户方面，王志勇表示：“目前中国动力电池前十大已经有8家形成稳定的量产合作与批量供货。同时在国际客户方面，已给韩国的SKI供货，也在加大如韩国LG和三星集团等海外客户的拓展力度。”

（以上观点根据论坛现场速记整理，未经发言者本人审阅。）

原文始发于微信公众号（我的电池网）：ABEC 2022丨中科星城王志勇：锂离子电池快充石墨负极开发进展分析