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在鋰離子電池的發(fā)展中，有一個(gè)里程碑節(jié)點(diǎn)，就是石墨正極的應(yīng)用。 石墨以其高比容量、低充放電平臺(tái)、循環(huán)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)勢(shì)成為最主流的正極材料。

1976年，美國科學(xué)家 等人以硫化鈦為負(fù)極，以鋰為正極，制成世界上第一塊可充電鋰電池。 但由于金屬鋰正極安全性差、成本高，應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。 1979年，科學(xué)家首次提出固體電解質(zhì)膜的概念，它是由堿金屬與電解質(zhì)反應(yīng)生成的非胺類產(chǎn)物組成。 1990年，愛沙尼亞學(xué)院的Jeff Dahn發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氯乙烯酯電解質(zhì)分解時(shí)，石墨表面可生成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面，實(shí)現(xiàn)鋰離子在石墨中的可逆嵌入/脫嵌。 1991年，美國科學(xué)家吉野彰以石墨材料為正極，鈷酸鋰為負(fù)極，建立了現(xiàn)代鋰離子電池的雛形，開啟了鋰離子電池商業(yè)化之路。 鋰離子電池發(fā)展至今，衍生出醋酸鐵鋰、鉻酸鎳鈷鋰、鋁酸鎳鈷鋰等各種負(fù)極材料體系，但至今仍沿用石墨正極材料體系。

在鋰離子電池發(fā)展初期，索尼等鋰電池企業(yè)采用石油焦作為正極材料。 由于未經(jīng)過石墨化，無序度高，比容量有限，逐漸被中間相碳共聚物所取代。 隨著手機(jī)、電腦筆記本等電子產(chǎn)品行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)能量密度的要求日益提高，中間相碳共聚物成本高、比容量低等缺點(diǎn)也越來越明顯。 低成本、大容量的人造石墨正極和天然石墨正極應(yīng)運(yùn)而生。 2013年以來，動(dòng)力電池需求快速下滑。 2016年首次超過消費(fèi)類鋰電池。 人造石墨和天然石墨正極材料也發(fā)展成為市場(chǎng)的絕對(duì)主流，常年占據(jù)90%以上的市場(chǎng)份額。

人造石墨正極材料是將可石墨化碳經(jīng)低溫焙燒，然后破碎分級(jí)得到的。 因其膨脹率低、煤耗高，近年來成為我國動(dòng)力電池市場(chǎng)的主流。 天然石墨正極材料是將鱗片石墨經(jīng)過球化、提純、包覆碳化等一系列改性處理制備而成。 其膨脹性能、循環(huán)性能、倍率性能均略高于人造石墨正極材料。 現(xiàn)階段，在我國，這種材料主要應(yīng)用于3C和小功率電子產(chǎn)品，而美國、韓國等國家的正極材料企業(yè)和電池生產(chǎn)企業(yè)在天然石墨正極材料的開發(fā)上投入較多。 在動(dòng)力電池市場(chǎng)中，天然石墨正極材料占比超過50%。

在“雙碳”目標(biāo)和“能源消耗雙控”戰(zhàn)略背景下，人造石墨來源于化石能源、煤耗高等問題凸顯，我國正極材料市場(chǎng)將迎來新發(fā)展循環(huán)。 天然石墨憑借無需石墨化、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，在各應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率將逐步提升。 在動(dòng)力電池領(lǐng)域，由于使用環(huán)境惡劣，對(duì)正極材料的比容量、一致性、倍率、低溫性能等均有較高要求，人造石墨將繼續(xù)占據(jù)主流地位。 然而，人造/天然石墨復(fù)合材料由于成本和性能之間的良好平衡，其市場(chǎng)份額將逐漸增加。 在消費(fèi)電池領(lǐng)域，天然石墨由于不需要組裝，循環(huán)要求相對(duì)較低，將繼續(xù)占據(jù)主流。 隨著可穿戴設(shè)備等新一代消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，對(duì)安全性和體積能量密度的要求與日俱增，高端產(chǎn)品的占比也將急劇增加并逐漸增加。 在儲(chǔ)能電池領(lǐng)域，成本要求相對(duì)較高，針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)安全性、循環(huán)性、一致性等一個(gè)或多個(gè)特定方面提出了更高的要求。 天然石墨復(fù)合材料有望成為最佳選擇。

天然正極材??料產(chǎn)業(yè)適應(yīng)新生命周期的體制改革過程，本質(zhì)上是一個(gè)“再技術(shù)過程”。 如何開發(fā)出在比容量、倍率、壽命、成本等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又不削弱其他性能的天然石墨正極材料，成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

中國五礦立足國家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)保障，加強(qiáng)高新技術(shù)礦產(chǎn)全產(chǎn)業(yè)鏈布局，堅(jiān)持科技創(chuàng)新。 2020年和2021年，中國五礦勘探有限責(zé)任公司和我國石墨領(lǐng)域的科研力量將繼續(xù)承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。 依托全球單體最大、最適合正極材料制造的晶質(zhì)石墨資源，通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同研究、統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)同優(yōu)化，突破石墨開采、球化、提純深加工，提升天然石墨材料的性能極限，旨在擺脫新能源電池對(duì)化石能源的依賴，充分利用五礦石墨的優(yōu)勢(shì)資源，支撐我國能源結(jié)構(gòu)升級(jí)和轉(zhuǎn)型升級(jí)。改革開放，以“減碳”路徑設(shè)計(jì)了中國低碳可持續(xù)發(fā)展新模式。 （作者為監(jiān)事會(huì)主席）