负极材料主要包括哪些种类_负极材料主要包括哪些

据了解，负极材料是锂电池的四大关键材料之一(决定锂电池能量密度的主要因素之一，约占锂电池成本的10%-15%)，行业竞争对手主要集中在中国和日本(占全球份额的95%以上)。虽然高端产品主要是日立和三菱，但相关产业已经呈现出从日本向中国转移的趋势。负极材料主要分为碳负极和非碳负极。碳负极可分为石墨、硬碳和软碳负极，石墨可分为人造石墨、天然石墨和中间相碳微球。非碳负极包括钛酸锂、锡合金负极和硅合金负极。受技术和成本的限制，主流的阳极材料主要是天然石墨和人造石墨。人造石墨主要用于大容量车载动力电池、倍率电池和高端电子产品锂离子电池，天然石墨主要用于小尺寸锂离子电池和通用电子产品锂离子电池。

阳极材料主要包括活性物质(石墨、MCMB、CMS)、粘合剂、溶剂、基底等。Gumalong树脂与橡胶相容性好，能起到软化、补强、增粘、分散等作用。一般用作溶剂型增粘剂、增塑剂或软化剂，广泛用于橡胶、轮胎、三角带、传送带、油漆、油墨、防水、软管等行业，或用于树脂改性沥青。乙烯焦油是乙烯裂解原料和产物在蒸汽裂解过程中高温冷凝的产物，属于易燃危险品，是有机化学合成的重要原料。有学者在网上公开了将乙烯焦油提炼为锂电池涂层专用沥青的方法。——乙烯焦油经沉降后加热至80-120 ,然后提纯并保持减压闪蒸，即可得到高导电、高隔热的锂电池涂层专用沥青。用于制备锂电池时，可以改变石墨材料的外观结构，改变石墨材料的倍率性能，提高石墨材料的低温性能，改善石墨与电解液的相容性，降低比表面积。

古马隆树脂的分类

Gumalong树脂可分为固体和液体两大类。固体和液体都有增塑剂和增粘剂(或增粘剂和粘合剂)的作用，固体也可用作增强剂)。液体有一定的污染，也可以作为再生胶的再生剂。所以冰山雪花应该是固体古马隆树脂做的。推荐阅读：《硅橡胶胶水的特点|硅橡胶胶粘剂行业应用》

古马隆树脂的优点

1.能显著提高合成橡胶的粘度，减少硫化后的剥离现象；

2.可以溶解硫磺，减少喷霜的发生，降低加工时焦烧和储存时自硫的几率；

3.塑化效果好，压延挤出半成品的表面质量提高，加工工艺变得容易；

4.与重油或高芳烃油配合使用，可提高丁苯等橡胶的耐磨性和拉伸强度；

5.提高炭黑在胶料中的分散度；

6.与橡胶相容性好；

7.它含有酚基，因此可以提高胶料的耐老化性能；

8.软化点越高，增强效果越好，抗压强度、撕裂强度和柔韧性也越高。

9.当与其它增塑剂一起使用时，更有利于优化胶料的性能。

古马隆树脂的用途

1.古马龙树脂可与各种干性油混合制成涂料，加入各种古马龙树脂和颜料可制成各种颜色的涂料。Gumalon生产的涂料广泛用于车辆、船舶和桥梁的表面涂层。Gumalong大大提高了漆膜的光泽度、硬度、耐水性和耐碱性，降低了生产成本；

2.Gumarone树脂适合作为天然合成橡胶的添加剂。Gumarone可以改善成型操作，增加产品的硬度和弹性。由于提高了强度

3.Gumalon树脂具有良好的附着力，是胶粘剂和压敏胶带中的良好增粘剂。Gumalon可用于生产胶合板、壁纸和皮革，提高了胶粘剂的耐水性。Gumalong在凝固过程中收缩小，可用于铸造行业。

4.Gumalon树脂具有耐水性、耐熔性和耐干燥性。在油墨中加入古马龙树脂可以显色、快干、增亮，提高印刷性能，因此可以用来制作各种印刷油墨。

5.该涂料主要使用高软化点的古马龙树脂。在涂料中加入古马龙树脂，可以增加涂料的光泽度，提高漆膜的附着力、硬度、耐酸性和耐碱性。

电池涂层材料的主要成分是古马隆树脂，但无定形碳涂层是由各种含碳材料碳化得到的。

涂层材料是升级石墨阴极所必需的，轨迹可以延伸。石墨负极通过包覆可以提高倍率性能和循环性能，是石墨负极产品升级换代的必备材料。我们预测2025年阳极涂层材料需求有望超过30万吨，对应市场空间约50亿元。另外，油基阳极涂层材料的技术路线是可纺沥青，只需改变原料配比和工艺，即可作为沥青基碳纤维的原料。沥青基碳纤维具有弹性模量高、导热性好的优点，未来还有很大的增长空间。预计2025年全球对沥青基碳纤维的需求为1.7万吨，对应的市场空间约为50亿元。

软化点高是趋势，产品有溢价。涂层材料的区别主要在于软化点。软化点越高，阳极涂层材料的性能越好。我们认为，未来高温阳极涂层材料的占比有望继续提升。高温涂层材料的产品价值更高。以新德新材为例，其2021年每吨高温产品毛利约为8元/吨，中高温、中温、低温平均每吨利润分别为6.6k、6.8k、7.2k元/吨，因此单位利润不同。

技术壁垒在于诀窍，领先者有很强的先发优势。我们认为阳极涂层材料的行业属性趋向精细化工，产品趋向高软化点。许多参数(如温度、压力、反应时间等。)都参与了涂层材料的制备过程，设备需要自己设计。同时，下游需求要求定制化供应和产品的稳定性。行业领先的生产经验和客户联合开发经验丰富，具有强大的先发优势。

报告内容

涂层沥青：升级石墨阴极的必备材料，下游需求高。

包覆沥青是一种具有特殊性能的沥青材料。碳化后得到非晶碳涂层，可以修饰石墨中的孔洞、沟槽、裂纹等缺陷，提高材料的电化学可逆容量和循环性能。

包覆工艺：将石墨粉和包覆剂(沥青、树脂)混合、固化、热解和碳化得到块状包覆材料，然后将其粉碎至合适的粒径，以制备电池负极材料。涂层主要起以下作用：

(1)可以防止电解质的共嵌入现象，从而有效降低石墨的不可逆容量；

(2)碳包覆能有效防止石墨层在充放电过程中剥离和粉化，提高石墨材料的循环稳定性；

(3)对于比表面积大的石墨，无定形碳可以填充到孔隙中，从而提高石墨材料的振实密度，降低其比表面积；

(4)提高锂离子电池的热稳定性。

下游锂电池需求高。储能带动锂电池产业链快速发展。预计2025年全球锂电池装机容量有望超过2000Gwh，带动中游锂电池材料快速增长。

我们预测2025年锂离子驱动阳极出货量将达到270万吨，涂层阳极占比90%。基于损失率

涂层材料竞争格局好，新德新材一家独大。从供应来看，目前涂层材料竞争格局良好。根据信德新材料规格，其2020年市场份额为27%-39%，其他厂商规模较小。我们还没有完全统计涂料生产企业目前的产能和未来可能新增的产能。从趋势和总量来看，供过于求的风险较小。

行业属性：壁垒在于诀窍，赛道可以延伸。

产品存在差异：软化点是包覆沥青的核心参数，差异主要来自分子含量。沥青软化点是沥青最基本的性能指标之一，是指沥青试件受热软化而下陷的温度。不同软化点的主要区别在于分子含量。高软化点具有较高的碳含量和较低的氧含量，甚至在碳化之后。

软化点越高，涂覆后阳极材料的性能越好。高软化点的涂层材料和更均匀的涂层是提高阳极材料性能的关键。对比不同软化点的测试性能，在高倍率条件下，高软化点正极材料的放电容量较高，且随着软化点的升高，第一周的放电容量和首次效应均呈增加趋势。

高软化点产品有溢价，预计未来渗透性会提高。顺德新材料的涂层材料根据软化点的不同分为低温(110-170)、中温(170-220)、中温(220-270)和高温(270-280)四大类。顺德新材料高温涂层材料销量从2019年的37%增长到2021年。高温涂层材料产品有溢价。2021年高温产品每吨毛利约8k元/吨，中高、中高、低温产品分别为6.6k元/吨、6.8k元/吨、7.2k元/吨。

工艺流程：精细化工属性强，专有技术是技术壁垒。涂层材料的反应过程涉及许多参数控制，并具有一定的诀窍。首先要对乙烯焦油进行筛选提纯，然后进行静态蒸馏、聚合、氧化、二次蒸馏、二次聚合等。设计参数包括底部和顶部温度、真空度、反应压力、反应时间等。并应不断调整反应参数，以达到最佳的产品参数。

投资成本的成本构成。投资成本偏向资产。每万吨涂覆沥青碳纤维生产线投资约1.6亿，其中每万吨设备投资约5600万。原材料占比较高。公司采用石油基可纺沥青路线，主要原料为古马隆树脂、道路沥青、乙烯焦油。2021年每吨原材料、人工、人工的制造成本分别为5732、271、954元/吨，占原材料成本的70%以上。

副产品橡胶添加剂提供附加值。在生产阳极涂层材料的过程中存在副产物。Gumalong树脂的主要生产环节是萘馏分，是乙烯焦油裂解的副产物，橡胶助剂是在涂料汽提蒸馏过程中产生的。根据新德新材历史上披露的产量数据，生产一吨阳极涂层材料产生1.2吨橡胶助剂，销往国外的橡胶助剂提供进一步的产品增值。

橡胶助剂市场空间大，产能消化有保障。汽车工业是橡胶助剂最大的下游应用领域。轮胎和汽车是橡胶助剂用量最大的两个下游行业。约70%的橡胶添加剂用于轮胎生产，约20%的橡胶添加剂用于汽车相关，其他行业消耗约10%的橡胶添加剂。我们预计未来对橡胶添加剂的需求将稳步增长。2025年，负极涂层材料预计将产生36.1万吨橡胶助剂副产品，约占橡胶助剂总需求的20%，不会刺激橡胶助剂的供应

碳纤维市场空间广阔。碳纤维优势明显，应用范围广。1)轻量化：碳纤维复合材料重量比钢轻3/4，比铝轻1/3，更节能；2)舒适性：碳纤维柔软，具有拉伸功能，有利于控制整车噪音和振动；3)可靠性：碳纤维具有良好的冲击能量吸收性。预计2025年全球对碳纤维的需求约为22.6万吨。

目前碳纤维主要以PAN为主，沥青还有很大的潜在发展空间。目前主要使用聚丙烯腈基碳纤维，因为其强度较高，成本较低。聚丙烯腈基碳纤维更适合应用于快速增长的领域。目前，聚丙烯腈基碳纤维占市场的90%，而沥青基碳纤维仅占整个市场的8%。从性能上看，沥青基碳纤维与PAN基碳纤维相比有一定优势，未来仍有很大发展潜力。具有高弹性模量、高导热系数、低热膨胀系数、耐冲击、碳化收率高(收率在70%以上，PAN基碳纤维从原丝到成品碳纤维收率只有50%)，原料来源广泛等优点。

预计2025年全球沥青基碳纤维产量约1.7万吨，市场规模约60亿元。2020年，全球沥青基碳纤维产量为9700吨，对应的市场空间约为35亿元。我们预计沥青基碳纤维仍将保持稳定增长。预计2025年将生产17100吨沥青基碳纤维，对应市场空间约60亿元。

资本提案

信德新材料：负极涂层材料龙头。

信德新材料成立于2000年，主要生产锂电池正极涂层材料和碳纤维可纺沥青，通过ISO9001质量认证审核，替代进口产品。公司2017-2021年收入和盈利能力呈上升趋势。

涂料是核心产品，橡胶添加剂增加利润。新德新材在生产负极涂层材料的过程中，会产生副产品橡胶助剂，进一步提升整体附加值。根据历史产量数据对比，我们预计1吨阳极涂层材料将生产1.2吨橡胶助剂。2017-2021年，公司阳极涂层材料和橡胶助剂基本呈稳步上升趋势。

健康的收入结构，与下游优质客户的深度合作。2021年新德新材收入前五名占比60%，前四名为阳极行业龙头。2021年，贝特瑞、杉杉、江西陈子、广东金凯市场份额超过50%，公司还与上述龙头公司签署行业战略协议，与下游优质龙头深度合作。

积极拓展新产品新领域，成长空间不断打开。信德新材坚持R&D，公司有60名R&D人员，占员工总数的16.09%。R&D费用率在同类公司中处于中上游水平。

新产品：新型粘合剂涂层材料。信德新材持续投入资金和人员进行技术研发。在锂电池领域，新型涂层材料和粘结剂都有技术布局。主要包括天然石墨和硅负极粘结剂的产品技术和设备研发，新型硅负极石墨表面涂层材料的布局。

新领域：除自主研发外，公司积极寻求碳材料的技术合作和新的应用领域，与企业、高校、科研院所建立技术合作关系。合作项目包括可纺沥青、全钒液流储能电池用沥青基碳纤维毡项目、碳纤维膜等产品的开发研究。

提高投资以增加产能，强化领先优势。信德新材2019-2021年产能利用率始终处于满负荷状态，产能急需扩容。信德新材拟公开发行不超过1700万股新股，占发行后总股本的比例不低于25%。它将筹集6.5亿英里

涂层材料被制成像裂纹贴纸一样。裂缝补片是以沥青、增塑剂、改性剂、增粘剂和填料为基材，以聚丙烯无纺布或玻璃纤维布为表层材料，加防粘隔离层的复合材料。具有耐热性强、低温柔韧性好、伸长率大、附着力好、常温施工(工艺简单、工期快)、安全环保等特点。

原料

沥青：10#石油沥青，山东付鹏化工；70#石油沥青与中国石化齐鲁石化公司按比例混合。沥青性能指标见表1。增塑剂：1#沥青软化油和2#沥青软化油，由郑州大洋石化公司按比例混合。改性剂：线性SBS，热塑性弹性体，中石化巴陵石化；丁苯橡胶；低温合成橡胶；山东高适；橡胶粉，焦作。增粘剂：C5和C9石油树脂(山东淄博)、萜烯树脂(山东淄博)和Gumalong树脂(河南濮阳)。填充物：滑石粉，辉县亿达建材。辅料：聚丙烯无纺布、玻璃纤维布、PET膜等。它们是商业上可获得的。

改性沥青的制备

10#和70#沥青在130加热至目测无气泡产生，然后融化脱水；向体系中加入增塑剂，以500转/分钟的速度加热搅拌；当温度升至160时加入改性剂，继续升温至190~195，搅拌2.0 ~ 2.5小时，转速为700转/分钟；体系溶胀后，加入增粘剂，以700转/分钟的速度搅拌0.5小时；加入填料，继续搅拌0.5小时，转速为700转/分钟；冷却至175，得到改性沥青。裂缝膏性能测试方法

(1)样品制备

在玻璃纤维布的一面刮取2mm厚的改性沥青层，制成裂纹补片样品，用于测试剥离性能、剪切性能和附着力。在带防粘隔离层的PET膜上刮取1mm厚的改性沥青层，制成裂纹补片，用于测试耐热性和低温柔韧性。

(2)性能测试方法

分别按照GB/T4507-2014 《沥青软化点测定法环球法》、GB/T4509-2010 《沥青针入度测定法》、GB/T4508-2010 《沥青延度测定法》、GB23441-2009 《自粘聚合物改性沥青防水卷材》进行性能试验。

增塑剂对沥青/裂缝膏性能影响的结果与讨论

增塑剂不仅能促进SBS等改性剂的溶解和分散，还能在一定程度上改善沥青的粘附性和低温柔韧性[3-4]。但过量使用会大大降低沥青的耐热性和粘结强度，甚至导致漏油，所以增塑剂应选择无毒、挥发性小、与体系相容性好的品种[5]。本实验使用的增塑剂由两种软化油组成，m(1#软化油)m(1#软化油)=101。增塑剂含量对沥青/裂缝膏性能的影响如图21、所示。

从图21、可以看出，随着增塑剂含量的增加，沥青的软化点逐渐降低，低温柔性逐渐增加，而裂缝膏的剥离强度、剪切强度和粘附性则先增加后降低，在增塑剂含量为13.1%时达到最大值。原因可能是增塑剂的加入促进了沥青与被粘物界面的相互润湿，界面上分子的紧密接触增加了它们之间的吸附力，也增加了裂缝膏的剥离强度。随着增塑剂用量的不断增加，沥青的分子间作用力逐渐减弱，粘结强度降低，从而降低了裂贴的剥离强度[3-5]。改性剂对沥青/裂缝膏性能的影响

SBS是苯乙烯(S)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三嵌段共聚物，常温下具有橡胶弹性，高温下可塑化。是目前综合性能最好的改性剂之一。SBS分子结构的中心段(软段)是柔韧性极好的橡胶聚合丁二烯，两端(硬段)是塑性相聚苯乙烯；由于高内聚能，聚苯乙烯以物理交联状态分布在连续的聚丁二烯相中。SBS的这种两相分离特性使其能够与沥青形成空间网络结构，从而显著提高沥青的温度稳定性(高低温性能和温度敏感性)、弹性、延伸性、内聚性和粘附性以及混合料的稳定性和抗老化性[6]。线性SBS分子量低，溶解性好，其改性沥青粘结强度低，粘结性好，剥离强度高[4-5]；而星形SBS侧链长且多，化学交联点多，容易导致分子间缠结，不利于分子内旋转，从而降低改性沥青的柔韧性和粘结性[7]。因此选择线性SBS作为主要改性剂，加入能改善沥青高低温性能和粘度的SBR和胶粉作为辅助改性剂[m (SBS 1401): m (SBR): m (60目胶粉)=3: 2: 4]，其对沥青/裂缝膏性能的影响如图43、所示。

从图3可以看出，随着改性剂含量的增加，沥青的软化点先降低后升高，低温柔性逐渐增加。从图4中可以看出，裂纹补片的剥离强度、剪切强度和附着力先增大后减小，在改性剂含量为13.9%时达到最大值。其原因是初期改性剂的加入提高了沥青的分子间力和粘结强度，促进了裂浆的剥离强度和粘附力增加并达到最大值；随着改性剂含量的增加，粘结强度的增加阻碍了沥青分子在基层表面的分散和润湿，从而影响了裂缝贴的剥离强度和粘附性[4-5]。增粘剂对沥青/裂缝膏性能的影响

增粘剂使沥青具有良好的初粘性、粘附性和抗剥离性。综合考虑改性沥青的粘结性、高低温性能和相容性指数，选择石油树脂作为主要增粘剂，萜烯树脂和古马隆树脂作为辅助增粘剂[5，8-9]，其对沥青/裂解膏性能的影响如图65、所示。

从图5可以看出，除增粘剂含量为2.9%外，沥青软化点逐渐降低，低温柔韧性略有波动，有变差的趋势。从图6中可以看出，随着增粘剂含量的增加，裂纹补丁的剥离强度、剪切强度和附着力也是先增加后降低。可以看出，加入适量的增粘剂可以在一定程度上提高裂贴的剥离强度和附着力，但使用过多会降低沥青的低温柔韧性[5，10]。填料对沥青/裂缝膏性能的影响

无机填料可以提高改性沥青的耐热性、耐老化性、粘附性和力学性能，可以节约沥青用量，降低生产成本。考虑到取材方便和成本控制，在确定基质沥青、增塑剂、改性剂和增粘剂的前提下，选择滑石粉作为填料进行对比研究，其对沥青/裂缝膏相关性能的影响如图87、所示。

从图7可以看出，随着填料含量的增加，沥青软化点先升高后降低，低温柔性先变平后降低。从图8中可以看出，裂纹补片的剥离强度、剪切强度和粘附力总体上呈下降趋势。原因是填料的加入会吸附沥青中的油，降低沥青与被粘物的润湿程度，从而降低体系的剥离强度和附着力[5]。

Gumalong树脂基复合材料的力学性能

机械性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点。用于负载的树脂基复合材料

树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向及其体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性性能的组合是一种混合效应，表现为各种形式的混合规律。它在一定意义上是构件材料刚度的平均值，界面缺陷对它没有明显的影响。

由于制造技术和随机因素的影响，实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性，残余应力、空洞、裂纹和界面结合不完善都会影响材料的弹性性能。此外，纤维(颗粒)的形状、规则性和分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言，树脂基复合材料的刚度是相材料稳定性的宏观反映。

对于Gumalong树脂基复合材料的层合结构，由于单层材料和性能的不同以及铺层方向的不同，可能会发生耦合变形，使得刚度分析变得复杂。另一方面，也可以通过设计单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)来设计层合结构的刚度，然后选择层数、层数和层数来满足不同场合的应用要求。

2、树脂基复合材料的强度

材料的强度首先与失效有关。树脂基复合材料的失效是一个动态过程，失效模式复杂。详细研究了各部件性能对失效的作用机理以及各种缺陷对强度的影响。

树脂基复合材料的强度组合是一种协同效应，其强度性能来源于组分材料的性能和树脂基复合材料本身的微观结构。对于最简单的情况，即单向树脂基复合材料强度和破坏的细观力学研究，还不够成熟。

单向树脂基复合材料的轴向拉伸和压缩强度不同，轴向压缩问题比拉伸问题更复杂。其破坏机理也不同于拉伸，拉伸伴随着基体中纤维的局部屈曲。实验结果表明，单向树脂基复合材料的碳纤维在轴向压缩下发生剪切破坏；Kevlar纤维的失效模式为扭结；玻璃纤维通常会弯曲和损坏。单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和抗压强度也不同。实验表明，横向抗压强度是横向抗拉强度的4 ~ 7倍。横向拉伸的破坏模式为基体和界面破坏，也可能伴随纤维的横向拉伸开裂；横向压缩的破坏是由基体破坏引起的，基体一般沿45斜坡剪切，有时伴有界面破坏和纤维破碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切引起的，这些强度值的估计依赖于实验。

无规短纤维增强树脂基复合材料虽然没有单向树脂基复合材料轴向的高强度，但其横向拉伸和压缩性能比单向树脂基复合材料好得多，其破坏机理也有自己的特点：编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可视为两层板，但其疲劳、损伤和破坏的微观机理更为复杂。

树脂基复合材料强度性能的协同效应还表现在层压板的层合效应和混杂复合材料的混杂效应上。在层压结构中，单层的潜在强度不同于单层的潜在强度。比如0/90/0层合拉伸得到的90度层的横向强度是单层单实验得到的2 ~ 3倍；面内剪切强度也是如此，称为层合效应。

标签

(1)在一定的掺量范围内，增塑剂、改性剂、增粘剂和填料的加入可以提高沥青/裂缝膏的软化点、低温柔韧性、剥离强度、剪切强度、粘附性等性能，但过量则会降低；考虑到环保、成本等因素，s

(2)改性基质沥青应具有低温柔韧性好、粘结性强、相容性好、必要时可自由调配的特点。

(3)在改性沥青中添加适量的填料可以显著降低成本，拓展改性沥青裂缝贴的应用前景。

审计彭静