中国粉体网讯 作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。随着新能源汽车的发展，在动力锂离子电池追求高能量密度和低成本的趋势下，市场对负极材料性能提出了更高的要求。以硅基负极、金属锂负极、金属氧化物负极等为代表的新型负极材料的研发正在如火如荼地进行，同时这也反映了未来负极材料产业化的新趋势。在第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛期间，我们邀请了业内专家学者做客对话栏目，进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对湖南大学刘洪波教授的专访。
中国粉体网：目前石墨负极材料的开发已经越来越接近它的理论比容量的极限，您认为石墨负极材料在哪些方面还有提升的空间？对于人造石墨和天然石墨还有哪些有待突破的技术？
刘教授：石墨负极材料有一个理论的天花板，也就是372mAh/g，现在石墨负极材料的容量基本上已接近这个数值了，所以这方面还有没有可能突破？现在纯炭材料突破的可能性还是有的，比如说通过界面、通过造孔进一步地增加一些储能空间都是有可能实现的，但是要避免它的成本增加过多。另外石墨与一些非炭负极复合，比如说硅，或者是像氧化铁这样的一些负极来复合提升容量，技术进步可能更快。我觉得从工程上来讲，去花太多的功夫提高容量可能有时候会得不偿失，因为现在的负极价格已成为一个很主要的制约因素。
对于天然石墨和人造石墨而言，它们的技术突破的领域不完全一样。人造石墨现在的主流的方向是技术上走差异化的道路，因为容量大家很少再去更多地去突破它，但是我们可以快充、长循环，还有就是高倍率等。我在报告里面还提到均质性的问题，怎么能够做得更均质？因为石墨化炉它各个部位的温度是不一致的，这些温度不同的材料混在一起，它必然会造成材质的不均匀。
均质性对于高循环应用的负极材料更加重要，因为高循环未来可能会成为负极材料的主流的攻关方向。从手机等3C电子到电动车，循环性能翻了一倍，手机要求500次就可以，但是电动车要求1000次，储能领域现在工信部已经规定循环要大于5000次，而且这还是最低要求。所以我觉得循环是未来石墨负极材料要主攻的一个方向。其次就是要降低成本，储能也必须要低成本，因为它的大规模的需求。
中国粉体网：整个负极材料市场处于产能结构性过剩的状态，您如何看待未来几年石墨负极材料的市场前景？
刘教授：负极材料是新能源汽车和储能用锂离子电池的一种不可或缺的材料。未来，虽然有一些材料可能会取代石墨负极材料的一部分市场，比如说硅碳负极，但是硅碳负极到目前为止它的循环性能也没有解决得很好，所以说如果要大规模地来取代，特别是在储能里面目前来讲还看不到前景，汽车里面可能会取代一点。
可以说，石墨负极材料应该在未来相当长的时间里面（我想这个时间不会低于10年）仍然还会占负极材料市场的主流，特别是性价比较高的人造石墨还会占主流；天然石墨由于它的循环性能要提高很难，会增加它的成本，如我们可以做一些结构和表面的改性，但是如果把成本提得太高了，它的优势就丧失了。
对于人造石墨而言，因为降成本的方法很多，我在报告里面讲到的石墨化过程的降成本，包括连续石墨化，包括现有石墨化炉的结构优化与工艺过程优化，降成本的空间还是很大的。现在已经有一些企业的人造石墨负极的价格低于天然石墨了。
中国粉体网：面对硅碳负极这类新型负极材料的挑战，石墨负极它目前的竞争力体现在哪些方面？
刘教授：石墨负极的竞争力主要体现在综合性能比较好，包括倍率、循环、安全性，这些方面都挺好。虽然硅的容量高，但是其它性能都很差，比如循环不好、倍率也不是很好，还有安全性的问题。所以说硅碳负极应该会形成一定的市场，但不会取代得太多。
现在的市场主流是石墨与硅碳混合工艺，这取决于硅碳的循环性能是否能进一步提高，如果循环性能不提高，可能混在里面只是短时间起提高容量的作用。比如说人造石墨可以做到5000次循环，而硅碳提高到1000次循环，但后面的4000次循环它的容量很快下来了，反而起了负作用。
我觉得未来在电动车领域，像人造石墨循环1000次、硅也1000次，这样两个就可以匹配了。因此说混合的方式必须要匹配。特别是我们做电池，它不像有些材料用一次就行了，而是要循环再来用的。循环用的过程当中，如果说不匹配的话，到后面就不行。因为锂电池的负极材料，它一衰减起来就很快，到了临近寿命的那个阶段以后，它衰减起来就是崩溃式的衰减，而不是那种渐进式的慢慢的衰减。现在大家都比较关注硅碳负极，它还有一个降成本的问题，目前掺大约5~10%到石墨里面，成本增加并不高，但掺入量太大不仅成本上来了，而且与目前的正极材料还无法匹配。
我比较倾向于，今后硅碳要跟石墨“复合”起来，而不是混合，就是它复合在石墨颗粒的表面或者孔洞里面，然后再包覆，这样每个颗粒都是一致的，均质的，容量随循环次数一起下降。显然，这种“复合”对石墨负极产业不会产生颠覆性的冲击。
中国粉体网：请介绍一下您在科研与产业的结合方面的进展情况。
刘教授：近几年我主要的工作是围绕石墨负极材料降成本在做工作。主要是做催化石墨化和连续石墨化，前者通过添加催化剂来降低石墨化的温度，从而达到节能降耗的目的。我们现在做的结果大概是可以降500度左右，这是很不容易、也非常有意义的。哪怕是降200度、300度，石墨化的能耗都可以大幅度降下来。
后者与前者有较高的相互关联性，石墨化过程中不光有电耗，还有很多的一些材料的消耗，包括石墨化装备制造的难易程度。石墨化温度降下来以后，石墨化炉特别是连续石墨化炉，就不要在那么高的温度下长期运行了，制造过程中对于装备的苛刻程度也没那么高了，就更容易实现连续化。
现在负极材料的生产过程中，石墨化是它主要的成本构成，我们就必须要在这个地方想办法来把成本给降下来。其实很多产业它做到一定的程度以后，它本身的技术已经不是它的主要因素，就说石墨负极材料，想要再提高它的性能，有时候已经到了一个瓶颈期，到了它性能的天花板了，你要想再提高可能会费很大的劲去把它的性能稍微提高一点，有时候还不如另外走一条路，比如说用另外的材料来替代，像硅这种材料，如果能够把循环还有其它性能都做上来，当然很好。但是我们现在看它的发展，大规模取代石墨还不到时候，因为不仅性能亟待提高，而且生产成本更需要下降。
（中国粉体网采访、编辑/平安，经刘教授审阅）
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