负极材料

负极材料,第1张

负极材料是在锂离子电池中电位较低的那个电极。他负责接收正极脱出的锂离子。

通用的负极材料是石墨,保守的估计石墨在负极中的比重有90%以上。锂离子电池能够商用正是由于引入了石墨材料。它在负极接收锂离子形成嵌入化合物,这与传统电池的氧化还原反应有很大的差别。

石墨负极并不是天然石墨,目前为止大家也没用好天然石墨。商用的石墨材料都是经过石油沥青高温处理得到的,也就是我们说的人造石墨。

石墨作为负极其实是有一些问题的,比如电位接近锂金属电位导致容易析锂。这限制了锂离子电池的快充,为了解决这个问题,大家把石墨做小,二次颗粒以及包覆残炭,将动力学提升。目前的快充都可以做到5C以上了。

石墨预计很长时间内还是会做为锂离子电池负极的,虽然目前提出了硅等概念,但是硅的问题实在是没法用于3C,具体原因自己后面会做总结。

后记,目前的石墨产能还是不足,面对10倍的需求在前端表现出明显的缺口,设备,石墨化等等都是机遇,值得大家关注。

石墨负极由于其较高的理论比容量(372 mAh/g)、较低的工作电位(~0.1 V vs. Li/Li+)和较好的结构稳定性(体积变化<10%) 等优点,仍然是目前锂离子电池市场应用最多的负极材料。然而,石墨材料由于其层状结构决定锂离子必须从材料的端面嵌入,然后扩散至颗粒内部,致使传输路径较长,不可逆容量也较大,较慢的嵌锂过程阻碍了锂离子电池的快充应用。再者,石墨的嵌锂电位与锂金属沉积电位差异太小,且动力学条件较差,在充电速度过快的情况下,石墨负极侧由于较大的极化会将石墨的嵌锂电位降低至0 V以下,会造成金属锂在负极表面析出,容易造成有限锂源的损失、电池内阻的增大、容量的衰减等,从而加剧界面的不稳定性,导致循环性能衰降速度急剧增加,严重影响动力电池的使用寿命。另外,析出的锂金属会以枝晶的形式生长,从而会刺穿隔膜,造成电池内部短路,引起严重的安全问题等。

硅的电压平台比石墨高了一点,充电时析锂的可能性不大,安全性能上,较石墨有很大的优势。且,硅是地壳中丰度最高的元素之一,来源广泛,价格便宜。但,硅碳跟其他几个比,快充没那么好,硅碳的快充要解决缩短距离等:

周末最热的 财经 类事件,莫过于广汽的“石墨烯”电池,媒体说号称“8分钟充80%,能跑1000公里”,这“爆炸性”的新闻直接导致周五尾盘新能源 汽车 +石墨烯板块的异动,周末出来不少质疑的声音,在中国电动车百人会论坛(2021)上,中国科学院院士欧阳明高表示:“如果有人告诉你,这个车能跑1000公里,几分钟能充满电,还很安全,成本又很低。以目前的技术来讲,他一定是骗子。”

由于上周蔚来 汽车 发布150kWh固态电池吓坏了整个新能源电池板块,如果这次这个“石墨烯”电池又是一次技术跃升,那锂电池部分个股是不是会凉凉?这才是广大投资者最担心的问题(不少人重仓新能源板块,大家宁愿相信“石墨烯”电池是一个彻头彻尾的骗局)。周末我也查阅了很多资料,结论和大家的可能都不一样,我给大家分享一下我的研究:

1、媒体过度解读,为了吸引眼球无底线提升技术层次。

广汽官方原文是这样说的:“广汽石墨烯基超级快充电池目前已进入实车量产测试阶段,首款搭载的车型是AION V,初定今年9月可以批量生产。”看到区别吗?原文是石墨烯基超级快充电池(石墨烯基电池),并不等于石墨烯电池。

我向母校中搞材料研究的师兄了解过石墨烯,其实石墨烯是由碳分子网状结构组成的,组成的石墨烯材料非常薄,其本身是不能存储电能的,它主要用来把电池的两极的材料分开,电子可以非常轻易穿过,也就是电池的内阻会非常小,也就是为什么其充放电速度快的原因。石墨烯电池的主要优势在于其使用寿命和充电速度。现在一般研究的“石墨烯电池”,指的是石墨烯材料应用于电池负极,电池中仍以锂离子迁移、脱嵌或化合实现电化学能量的储存和释放。因为石墨烯材料的应用并没有从本质上改变电池性能,此类电池的主要材料体系也没有发生变化,正极依旧是三元、磷酸铁锂或者锰系等,负极是石墨系或者金属氧化物系,还有电解液和隔膜。所以为什么广汽集团周五股份出现异动,锂电池没有像固态电池那次出现大幅杀跌。

2、充电8分钟,跑遍全中国?

对于快速充电,会迅速消耗电池的循环寿命,同时带来安全风险,在低温或者高温条件下会更加严重。8分钟充80%的电量,充电功率必须是非常高的,如此一来,电路的各个组件,包括外界的充电桩和车上充电系统,都会难以承载这样的巨大功率。那么这个真的是骗人的吗?也不对!

早在2020年5月 13 日,广汽集团新能源部门对外宣布,石墨烯电池的量产研发工作将从实验室走向实车,今年底将在广汽新能源车的埃安部分车型上,搭载相关石墨烯电池技术成果。结果显示,这款超级电池不仅可以“8分钟将电池充电至85%”,其寿命和安全性也均已达到使用标准。看!人家宣传8分钟充80%已经是谦虚了,去年的时候对外公告是85%。

而且拥有这技术的也不止广汽一家,中科大官网报道,中美科学家联手合作研发的新型黑鳞锂电池充电9分钟可以充入80%电量。基于黑鳞复合材料的电极片具备优异的性能,试验测试显示它能在9分钟内充入80%的电量,2000次循环之后依然有90%的电荷容量。凭借这些性能,这种新型材料如果可以规模量产,有望制造出能量密度可达350瓦时的快充锂电子电池,电动车的行驶里程可达1000公里。

好奇的小伙伴会问,为什么提到电动 汽车 充电效率时,常常是充到80%容量所需的时间,而不是充满?

原来电池充电是分阶段的,从0%-90%左右是恒流充电,也就是电压随着电池电压提升而提升。然后进入恒压充电模式,电压为比电池最终电压略高一点,电流会逐渐减小。最后进入涓流充电模式,小电流维持充电状态,而且充电从0%到80%,对电池损耗较少,当充电到100%,对电池损耗会倍增,简单的说,电池容量从0%-80%会很快,然后80%-100%会消耗更长的时间。所以8分钟充80%的成绩,没有颠覆性意义。

3、快充真的就好吗?

事实上无论快充还是慢充,都得遵守能量守恒定律,不可能凭空创造能量,也就是说快速充电必须配备高功率大电流充电的充电桩。快充好处很简单,充电速度可以快很多。缺点是电池发热严重,影响电池组寿命,锂电池充电电流过大还会产生气体积存等问题。普通充电可以有效延长电池寿命的。在现有技术水平下,如果只用快速充电的话,电池预期寿命大概在3年左右。如果同一款电池采用普通充电,放电到半满就充的话,寿命可以提升一倍到5-6年。而且每一次充电,锂电池完全充满或者说完全放电(正常范围内)都会加剧正负极析锂(不可逆的化学变化),也会影响寿命。

综上所述,我觉得广汽集团的新产品不是在吹牛,更不是骗子,毕竟人家官方已经准备量产了,但并非如大家想的那样神乎其技,天下无敌,有颠覆性 科技 要诞生(如果真的牛,公司股价不可能在这半年里没有表现),其本质还没有摆脱锂电池的大框架,更没有革掉锂电池技术的命,所以投资者不需要对这个消息过分担忧。

最后看看周五的行情数据,指数看似窄幅震荡波澜不惊,实际上深圳市场均出现了一次深 V反弹,这个深V反弹是止跌信号吗?具体解读请看下文:

【数据分析】

1、整体数据分析:跌3%个股226家,涨3%个股941家,实体涨停75家,当天跌停11家,做多力道503,做空力道240,属于箱体震荡系统(DAY 8)。

2、仓位参考方面:市场整体心态33,属于低位心态,位置处于震荡周期。电脑建议明天总仓位维持6.8成。

3、热点纵览方面,前5风口涨停数在4-22家,主线风口:新能源。市场核心龙头是宜宾纸业,成绩8板,概念造纸。

4、短线周期分析:从追板成功率看,今天的成功率高,从个股方面看,炸板收益率高,封板收益率差,上榜收益率差,图形横向缠绕,代表观点紊乱,强势股短线走势或无序。

5、盘中热点追踪:无板块延续(比较罕见无接力)

09:27 银行--09:34 有色--09:40 煤炭--09:45 银行--13:38 锂电池--14:22 汽车 --14:35 石墨烯

END

【观点一览】

指数观点:从统计数据看,系统位于震荡箱体区(数据1),仓位小幅降低(数据2),短线风口新能源,无板块出现延续(数据3、5),封板成功率高、收益率差(数据4)。数据不及预期的情况比较多:数据1中做多力量没有翻红、数据4中热点有明显的亏钱效应,数据5更是没有板块延续。结合指数宽幅波动后微涨微跌,感觉做多力量较弱。 从数据看,市场已从上涨行情步入震荡行情,执行高抛低吸策略比一味看多或一味看空更有市场,在未发现市场见顶信号前可尝试波段区间操作策略。

综上所述,区间里涨高了的板块,建议逢高减仓,区间里跌多了的板块,建议逢低吸纳,也就是近期涨势过猛的超跌反弹板块,可以执行高抛策略,近期跌势过猛的抱团板块,也可以尝试逢低吸纳。


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