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锂离子电池行业为耐材行业带来三方面机遇
2022-11-25

2015 年开始,随着动力型锂离子电池产量迅猛增长,我国锂离子电池产品结构发生了显著变化,动力型锂离子电池已经成为锂离子电池行业的主导力量。

锂离子电池组成部分主要有:正极、隔膜、负极、有机电解液电池外壳等。锂离子电池会直接或间接对耐火材料带来哪些方面的影响呢?

一、正极材料对耐材行业的影响

目前商品化锂离子电池的正极材料主要是LiCoO2。随着各种新型锂离子电池正极材料的出现和发展,烧成锂离子电池用的匣钵的需求量也日益加大。随着锂离子电池材料向高电压方向发展,高温高锂钴比越来越被普遍应用,这对匣钵材料的性能也提出了更高的要求。

锂离子电池正极材料合成过程中所用的匣钵一般为刚玉质、莫来石质、石英质和堇青石质耐高温匣钵。不同材质匣钵在锂离子正极材料领域应用的情况不同。

堇青石-莫来石质匣钵主要原料为黏土、堇青石、莫来石,在一些应用领域为了提高其抗侵蚀性会适当引入刚玉、尖晶石等原料。堇青石-莫来石匣钵因其具有优异的抗热震性以及经济性,广泛应用于锂电池正极材料领域。基于碳酸锂/氢氧化锂碱性强,熔点低,对酸性耐火材料均有较强的腐蚀性,铝硅质匣钵的寿命普遍较低。石墨与碳化硅质匣钵具有高导热,耐高温,抗热震性能优异等特点,抗氧化能力差,但在还原气氛下抗碱侵蚀性能较出色。

二、负极材料对耐材行业的影响

1、人造石墨:是当前负极市场的主流,市场占比达85%。目前,负极材料企业中石墨化加工方面主要有外部代加工、自建艾奇逊炉、自建厢式炉、自建连续式石墨化炉四种方式,其中艾奇逊炉是技术主流。

艾奇逊式石墨化炉,它由炉头、炉体及供电系统组成。炉体呈长条形,炉体两端为炉头,其底、顶和侧墙用粘土砖砌筑,内墙用石墨块外墙用碳块砌筑,当安装完电极后,用石墨粉填充密实,以防止电极氧化,并起密封和保温作用。炉底用粘土砖砌筑,两侧墙用粘土砖砌筑,也可用耐火浇注料预制块作为活动墙。

在传统电极艾奇逊炉石墨化炉基础上的改进炉型,在原炉内装入石墨坩埚作为负极材料的载体,炉芯内填充发热电阻料,外层采用保温料和炉墙保温。通电后主要依靠电阻料发热产生28003000℃的高温,间接加热坩埚内的负极材料,最终达到负极材料的高温石墨化。

负极石墨用坩埚分为再生坩埚和石墨匣钵,其中,再生坩埚主要应用于艾奇逊炉工艺的石墨化工序,石墨匣钵主要应用于预碳化和碳化工序。在负极材料行业的高速增长带动下,石墨化炉相关的耐火材料、负极石墨用坩埚市场规模也大幅增长,相关耐材企业也实现快速增长。

2、天然鳞片石墨:天然石墨负极材料占负极材料市场的14%左右。近几年我国球形石墨产量呈现增长趋势,自2017年的11万吨增长到2021年的19万吨;并且随着新建球形石墨产能的建成投产,球形石墨产量仍在增长,天然鳞片石墨的消费正在由传统产业领域转向战略性新兴产业领域。

三、锂离子电池行业为耐材行业带来三方面的发展机遇

1、对相关产品的直接带来发展机遇,比如天然鳞片石墨需求大幅增长,行业投资及建设快速增长;

2、对锂电池细分领域带来的发展机遇,比如堇青石、莫来石、匣钵、坩埚等需求大幅增长;

3、在其他领域带来的发展机遇。比如,陶纤在锂电池热失控防护方向的应用等。

随着新能源汽车的快速发展以及日常生活智能化消费的增加,锂电池应用场景将更加丰富,未来将是其黄金发展期,相关耐火材料企业应该及时关注新技术的发展,抓住发展的历史机遇。

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