瞻觀前沿

3月4日，據(jù)高分子科學(xué)前沿報(bào)道，萊斯大學(xué)James M. Tour教授聯(lián)合科爾萬(wàn)大學(xué)趙玉峰教授開(kāi)發(fā)了一種無(wú)溶劑、高能效的閃蒸升級(jí)再造方法(FCR)，可將不同纖維增強(qiáng)塑料的混合物（廢棄率約50%）超快轉(zhuǎn)化為碳化硅(SiC)，且產(chǎn)量高(大于90%)。通過(guò)調(diào)整操作條件，可選擇性地合成具有高純度的3C-SiC和6H-SiC兩種不同相的SiC。

利用閃蒸碳熱還原技術(shù)制備(FCR)獲得的SiC粉末，成本低至0.047美元/千克(約338元/噸，不到白菜價(jià))，分別為溶解法和焚燒法的0.2%和3.4%，可用作鋰離子電池的負(fù)極材料。與6H-SiC陽(yáng)極相比，3C-SiC陽(yáng)極在0.2C時(shí)表現(xiàn)出更優(yōu)越的可逆容量和速率性能，同時(shí)兩者都表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

值得一提的是，與其他可用的纖維增強(qiáng)塑料處理方法相比，F(xiàn)CR工藝的累計(jì)能耗分別比溶解和焚燒回收工藝低77%和96%。該快速燃燒和碳還原工藝的溫室氣體累積排放量與溶解法相當(dāng)，比焚燒法低81%。

相關(guān)成果以"Flash upcycling of waste glass fibre-reinforced plastics to silicon carbide"為題發(fā)表在《Nature Sustainability》上，第一作者為Yi Cheng, Jinhang Chen和鄧兵(現(xiàn)已加盟清華大學(xué))為共同一作。

圖源：攝圖網(wǎng)

技術(shù)價(jià)值觀察

綜上所述，閃蒸升級(jí)再造方法(FCR)具有無(wú)溶劑、高能效、高產(chǎn)量和低成本的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，尤其是在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域。此外，其低能耗和少溫室氣體排放的特點(diǎn)也使其具備了環(huán)保優(yōu)勢(shì)。因此，該技術(shù)在學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界都具有重要的市場(chǎng)價(jià)值和推廣前景。

閃蒸升級(jí)再造方法(FCR)制備的SiC粉末可以用作鋰離子電池的負(fù)極材料，該技術(shù)在鋰電子電池領(lǐng)域具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。當(dāng)前位于該產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)。

鋰電池負(fù)極材料上游根據(jù)產(chǎn)品種類不同，原材料有所不同。上游原料來(lái)源于煤化工和石油化工加工的副產(chǎn)品。鋰電池負(fù)極材料下游行業(yè)為鋰電池行業(yè)，下游行業(yè)的產(chǎn)品最終應(yīng)用于動(dòng)力電池、3C消費(fèi)電池及工業(yè)儲(chǔ)能電池三大領(lǐng)域。下游行業(yè)對(duì)負(fù)極材料行業(yè)的發(fā)展具有較大的影響，其需求變化直接影響到負(fù)極材料行業(yè)未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r。

宏觀市場(chǎng)觀察

中國(guó)鋰電池負(fù)極材料原材料產(chǎn)量均呈上升態(tài)勢(shì)

鋰電池負(fù)極材料行業(yè)的上游參與者是原材料和外協(xié)加工提供商，其中，原材料種類繁多，主要為石油焦、針狀焦、瀝青焦以及天然石墨、鈦、硅等礦石材料。

2016-2020年，中國(guó)天然石墨和鈦白粉的產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，硅產(chǎn)量較為波動(dòng)。2020年，中國(guó)針狀焦產(chǎn)能達(dá)190萬(wàn)噸，較2019年上升40萬(wàn)噸。

鋰電池負(fù)極材料需求大幅提高

根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，2020年，中國(guó)鋰電池負(fù)極材料出貨量為36.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)37.7%。2021年，鋰電池市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料需求大幅提高。2021年鋰電池負(fù)極材料出貨量為72萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)97%。

五大企業(yè)頭部效應(yīng)明顯

目前，中國(guó)鋰電池負(fù)極材料行業(yè)五大龍頭企業(yè)分別是貝特瑞、璞泰來(lái)、杉杉股份、凱金新能源、中科星城。2020年，按負(fù)極材料產(chǎn)量來(lái)看，貝特瑞、璞泰來(lái)、杉杉股份、凱金新能源的市場(chǎng)份額均在10%以上，中科星城的市場(chǎng)份額為5%;按負(fù)極材料出貨量來(lái)看，貝特瑞的市場(chǎng)份額達(dá)22%，璞泰來(lái)、杉杉股份、凱金新能源的市場(chǎng)份額在16%左右。此外，從產(chǎn)能來(lái)看，杉杉股份的產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他企業(yè)，截至2020年12月31日，其有效產(chǎn)能達(dá)到12萬(wàn)噸。

中國(guó)鋰電池技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前鋰電池技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)和粵港澳大灣區(qū)，尤其是廣東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于鋰電池研發(fā)，成為潛在的鋰電池技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布華北地區(qū)有極大的可能性成為鋰電池技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注廣東省深圳市、廣東省東莞市以及江蘇省揚(yáng)州市等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對(duì)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場(chǎng)。

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