貝特瑞龐春雷：預計在2030年之前，鋰電池負極材料仍然以石墨和硅為主
【電池中國 11月30日
上海訊】11月28-30日，由武漢逸飛激光股份有限公司總冠名的“第八屆動力電池應用國際峰會(CBIS2023)”在上海舉辦。本屆峰會由中國化學與物理電源行業協會、電池中國網主辦，動力電池應用分會、東陽光、無錫先導智能裝備股份有限公司等承辦。本屆峰會主題為“服務·合作·共贏一一擁抱‘新全球化’大時代”，來自國內外新能源汽車、動力電池、儲能產業鏈超1000位代表共話全球化背景下產業發展。
江蘇英聯冠名的“重塑全球鋰電供應鏈”專場論壇上，貝特瑞新材料集團股份有限公司產品線總經理龐春雷發表了題為“貝特瑞負極開發進展”的主題演講。
以下為演講內容：
大家上午好，我是來自貝特瑞的龐春雷，我報告的題目是鋰離子電池負極材料開發方向和供應鏈策略，報告分為四個方面，首先介紹一下貝特瑞的情況，第二個分析一下負極材料的市場需求，另外介紹一下負極材料的開發進展情況，最后是全球化供應鏈策略，這里主要是對IRA法案的一個分析。
貝特瑞控股股東是中國寶安集團，貝特瑞從2000年成立以來一直致力于新能源材料的開發和產業化的應用，公司有三大業務板塊，分別為負極材料、正極材料、以石墨烯為代表的先進新材料。
貝特瑞發展至今總資產達到309億元，員工人數在8000人以上，目前貝特瑞全資或者控股的公司有27家，參股的公司有20家，公司的產品在3C電池、儲能電池、動力電池、散熱領域均有比較廣泛的應用。
公司正負極材料近幾年有突飛猛進的增長，銷售量和市場份額有逐步的提升，左邊是2023年上半年中國負極材料市場的占比情況，貝特瑞市場份額占有率是26%，具有明顯的優勢，貝特瑞連續10多年在全球市場份額占有率是第一。
正極材料方面我們聚焦于三元材料的開發和產業化應用，上半年我們的三元材料的市場占有率14.79%，這些優異的市場表現源于我們的技術優勢以及我們對創新不斷的追求。
市場分析部分，基于對行業信息的關注和搜集的情況，首先介紹一下產業鏈的背景和趨勢。在中歐美示范效應下，碳中和已成為全球的共同目標，全球各國也紛紛制定了燃油車的禁售時間表，有國家最早從2024年開始禁售燃油車。
根據市場的需求，全球新能源汽車的需求量到2030年有可能會達到4700萬輛以上，全球新能源汽車滲透率在2030年可能會超過20%，甚至會達到80%的情況，在政策和市場的雙輪驅動下，新能源汽車發展進入快車道。
根據權威機構的預測，隨著全球鋰電池裝機量的持續增長，預測到2030年將會達到6100GWh，占主要的是動力電池，可能在3000GWh以上，相應的負極材料需求量也會達到732萬噸，其中動力領域占比可能會超過60%。
目前負極材料行業的現狀是處于階段性產能過剩。2023年，由于終端市場需求預不及預期，負極材料行業面臨明顯產能過剩。根據統計，負極材料的有效產能已經達到了318萬噸，而實際產能利用率只有53%，其中負極的關鍵工序石墨化的產能超過了340萬噸，而實際的需求量大概只有170萬噸，產能利用率預計是低于50%的。
在這種情況之下，2023年1-10月份，主要的負極材料包括人造石墨、天然石墨月度均價均有了大幅的降低。其中低端的人造石墨月度均價最高下降了33.2%，高端天然石墨價格也下降了24.6%。隨著鋰電池其他零部件的價格下降，整個鋰電池的綜合成本得到大幅的降低。但是由于整個的產業產能過剩的情況，產業鏈各環節企業的利潤率也是在持續的下滑。
技術趨勢方面，鋰離子電池能量密度提升和成本下降是兩個主要的方向。針對不同的應用領域可能有不同的性能要求的區別，比如動力類要求快充、儲能類要求長循環等等。鋰離子電池性能的提升，主要是以優化電池體系為主，尤其是以正負極材料為主的主材。
預計到2030年，鋰電池負極材料仍然是以石墨和硅為主，后續也有望在固態電池領域規?；瘧?。
為了滿足不同應用領域的需求，新型的電池技術開發也是非常有必要的。其中，鈉離子以其成本低、環境友好、安全性高等優點最近也是受到了非常大的關注，有望大規模應用于儲能領域。鈉離子電池的負極材料目前是以硬炭材料為主流。我們認為鈉離子電池應該是與鋰離子電池共同發展相互補充的一個關系。
固態電池也是鋰離子電池一個比較有潛力的發展方向。固態電池的負極材料目前用的比較多的主要是石墨、金屬鋰，以及以硅為代表的相關材料體系。短期內固態電池比較有應用前景的負極可能是以石墨和硅負極。雖然固態電池面臨一些問題和挑戰，比如界面阻抗大，加工性能差等，短時間內尚不能應用于市場，但是產業界對它的期待還是非常的高，抱有很大的期望。
第三部分介紹一下負極材料開發進展情況。鋰離子電池能量密度主要是以正負極材料決定的。不同的正極材料比容量差異性要小一些，而負極材料的選擇相對多一些。負極材料主要分為以下四個部分：嵌入型負極、合金類負極、轉化型負極和金屬鋰負極。
嵌入型負極是目前應用的最多，它是鋰離子嵌入石墨層，對材料的結構破壞比較小，因此有比較良好的穩定性，循環性能比較好，但是它的容量是比較低的，不能滿足進一步提升能量密度的需求。
硅負極它的容量是比較高的，但是它的膨脹比較大，所以不能大規模應用，而只能是以添加劑的形式在石墨負極中少量的添加，限制了它的應用。
轉化型負極主要是以一些金屬氧化物，由于它脫鋰的轉化能力比較高，可逆性也比較差，所以沒有進入商業化應用。
金屬鋰負極=其實在20世紀已經有一些應用，但是由于它的安全性比較低，所以受到了一定的限制，隨著固態電池的技術進步，有望重新進入商業化應用階段。
貝特瑞在負極方向主要是專注于石墨和硅負極。隨著我們對新技術和新工藝的追求，目前已經形成了四大類的負極材料：人造石墨、天然石墨、硅碳負極和氧化硅負極。
石墨負極根據不同的應用領域，分為高能量密度型、快充型、長循環型以及極致性價比的石墨。
硅碳隨著我們的技術發展，容量逐步提升。從最初的一代的670毫安時每克到現在的1800到2000毫安時每克。氧化硅首效逐步的在提升，從最初的77%提升到目前的92%，硬炭材料我們也有推廣的產品。
隨著技術的進步以及應用需求的提升，我們在石墨方向主要聚焦于超長循環的石墨，高倍率石墨和低成本石墨的開發。在硅負極方面進一步重點解決低膨脹、低成本以及長循環的問題。
同時也我們也推出一些硅基專用的石墨，更好的發揮硅和石墨的一個性能。
性能和成本是石墨負極比較重要的兩個研發方向。從2012年到2020年，鋰離子電池的平均成本已經下降了82%。作為鋰電池主要負極材料的石墨也需要在保障性能的前提下持續降本，這個是市場的需求。
因而，我們在保證性能的同時也進行了一系列降本技術的開發，比如天然石墨，我們開發了一些新型的浮選技術，從整個產業鏈角度，從前端的浮選、球形化、提純以及碳化等等都開發了一系列先進的技術，成本得到了大幅的降低;在人造石墨降本方面，我們首先是建立了低成本的原料篩選系統，另外開發了新型的造粒技術、石墨化技術以及碳化的技術。
對硅材料的問題大家可能相對比較熟悉一些，因為硅材料它的體積膨脹大，造成不可逆的損失，導電性也比較差，繼而引發一系列的問題，比如結構裂化、SEI膜不穩定、電荷傳導力慢等等，因此限制了它的應用，只能以10%以下的比例來應用。
針對這些問題也有一些改善的思路，包括抑制膨脹、改善循環、提高首效、優化倍率。
抑制方向方面，我們設計一些新型的結構，進行一些微納結構的構建，以及硅的非晶化策略，來降低它的膨脹。
在循環方面進行調控技術開發，以及碳層結構的設計。另外表面修飾的技術開發來來改善它的循環。
優化倍率方向主要是通過提升載流子的傳輸效率來改善。
鈉離子電池主要的優勢是成本低、低溫性能和安全性能較好。目前主流的負極材料是硬炭材料。硬炭材料具有存儲量豐富，儲鈉電位低，循環好等優點。隨著技術性能的提升和開發，包括結構的優化，電解液的優化，以及表面改性等等。目前鈉離子電池的性能也得到了很快的進步，到目前為止貝特瑞已經開發了5款硬炭材料。鈉離子電池性能的持續提升以及低成本的兌現是后面發展的一個重點，包括硬炭材料成本也是需要持續降低。
金屬鋰負極它的優點是容量比較高，但是它的反應活性也比較高，會導致它有比較大的體積膨脹，繼而造成一系列的電池方面的應用困難。近年來隨著研發人員技術設計創新，包括電解液設計，負極結構設計，解決了一些問題，但還需要進一步的持續的開發，貝特瑞在這方面也做了大量的工作。
最后介紹一下供應鏈策略，這個主要是對針對美國IRA法案的分析。這個方案出臺是美國歷史上最大的氣侯法案，2022年8月16日正式公布。今年4月17日，法案實施細則正式適用。它規定了50種關鍵礦物質，明確列舉的有25種，25種里面就包含正負極材料所含有的一些礦物質，比如正極的鈷、鋰、錳、鎳以及負極的石墨。負極材料的石墨是明確規定在IRA法案的關鍵礦物質里面的。而且它在2025年將會適用于FEOC，行業內的人員都在保持高度的關注。如果該法案一旦頒布，對整個全球供應鏈都將會造成巨大的影響。
以天然石墨為例，要求提取或者加工商必須要回避FEOC，比如天然石墨里面的工序主要包括鱗片石墨的提取，球形化的加工，以及負極活性物質的制作，這三個過程中就必須要考慮到FEOC，才能滿足IRA法案的要求。硅元素它并沒有被列為關鍵礦物質，所以對硅的影響相對較小。
貝特瑞也是一直堅持全球戰略，已經在美國、日本、韓國以及歐洲設立了分公司，以更好的服務客戶。除了中國的生產基地，在IRA法案公布之前，我們就已經公布了印尼基地的建設，預計將于2024年底可以進行投產。貝特瑞在歐洲和非洲的基地目前也是在規劃中。通過這種戰略，我們希望能夠積極的應對海外行業法規，滿足合作伙伴的要求，爭取在全球產業鏈中發揮更大的作用。
謝謝大家!
以上為演講速記，內容未經演講者審閱。
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