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锂电级导电炭黑是当前主流导电剂,产品基本依赖进口,国产替代迎良机

发布时间:2022-09-07  来源:立鼎产业研究网  点击量: 2680 

——炭黑是一种传统导电剂,可以在锂电池中参与构建短、长程导电网络,显著提升电池电学性能。表面包覆是炭黑的重要作用机理,炭黑经过充分分散后可以通过NMP&PVDF胶液的成膜作用,在活性物质表面形成一层均匀的包覆层,从而1)提高活性材料表面的电导率,提升锂电池的倍率性能;2)分隔溶剂与活性主材,减少产气,减少主材极化,从而提升循环性能;3)增大极片孔隙率;4)提升极片粘结强度。

当前炭黑已在中国应用多年,因其性价比较高,且分散相对简单,是市场主流导电剂,2021年,炭黑导电剂在中国动力电池导电剂的应用占比为60%

2021年中国动力电池中导电剂占比


资料来源:GGII

——一般来说,结构值、比表面积和金属杂质三个因素是影响导电炭黑性能的主要因素。导电炭黑在锂电池中呈一串串葡萄状,填充在正负极电芯的空隙里,葡萄串越大,即结构越大,在极片中形成导电网络的能力也越强。反映在测试指标上,即吸油值越大,结构越大,一般要求高于250。比表面积越大,导电剂与正极活性颗粒的接触面积更大,更有利于充放电过程中的电子传输,但是分散难度也随之增加,且循环稳定性下降。金属杂质含量过高会导致电池的自放电,造成安全隐患,一般要求控制在20ppm以内。

导电炭黑的主要物化指标及对导电性的影响


资料来源:公开资料

——国内炭黑行业小厂较多,且过去厂商主要专注于满足普炭下游轮胎行业的发展需求,并未在特种炭黑领域深耕;另一方面,过去锂电导电炭黑市场规模较小,并未引起厂商足够重视。再加上锂电级炭黑技术壁垒较高,核心反应炉的研发需要一定的技术积累,因此,目前中国锂电级炭黑导电剂基本依赖进口。当前,市场上的主流锂电级导电炭黑包括乙炔黑、SP、科琴黑等,主要来自于日本电化(Denka)、法国益瑞石(Imerys)和日本狮王(Lion)等企业。

市场主流导电炭黑厂商及性能


资料来源:公开资料

目前市场上主流导电炭黑SuperP Li 基本由法国益瑞石位于比利时的工厂提供,根据一季报,公司计划投资8000万欧元在比利时新建一条导电炭黑生产线,该产线计划于2023年四季度运营,且已和下游长期客户完成绑定签约。20222月,卡博特完成了对东海碳素(天津)公司的并购交割,卡博特计划对工厂原有产线进行改造,新建3.52万吨导电炭黑生产线,一期1.76万吨,预计今年8月开工,202312月竣工投产。国内企业方面,目前焦作和兴拥有2.4万吨/年乙炔黑产能,并计划再扩建1.9万吨,但其中4000吨于今年7月刚获得环评批复,15000吨仍处在环评公示阶段。

2024年前,导电炭黑新增供给有限。而随着近几年新能源车和储能设备的爆发,导电剂出货量大幅提升,供需失衡的背景下,我国龙头炭黑企业亦开始布局锂电级导电炭黑,导电炭黑国产替代迎来发展良机。

2021年我国锂电级导电剂出货量大幅提升


资料来源:GGII


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标签:炭黑 锂电

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