Nhiều loại vật liệu anot đang nổi lên và than cốc kim vẫn là nguyên liệu thô chính thống
Kim cốc là nguyên liệu chính để sản xuất vật liệu điện cực âm. Nguyên liệu của vật liệu điện cực âm có thể được chia thành vật liệu cacbon và vật liệu không cacbon. Hiện nay, nguyên liệu của vật liệu điện cực âm trên thị trường là than chì nhân tạo trong vật liệu âm than chì thuộc loại vật liệu cacbon, tức là kim cốc, than cốc dầu mỏ và các nguyên liệu khác.
Nhưng vật liệu than chì nhân tạo truyền thống có ưu điểm và nhược điểm. Ưu điểm của vật liệu anode than chì nhân tạo là độ dẫn điện tử cao, hệ số khuếch tán ion lithium lớn, khả năng nhúng lithium cao và tiềm năng nhúng lithium thấp, an toàn và ổn định, vật liệu than chì có sẵn rộng rãi và giá rẻ. Nhờ vào ưu điểm về công nghệ, giá cả và các ngành công nghiệp hỗ trợ trưởng thành, than chì nhân tạo làm vật liệu điện cực âm vẫn sẽ là xu hướng chủ đạo trong vài năm tới. Tuy nhiên, vật liệu anode than chì nhân tạo cũng có nhược điểm về phát triển, chẳng hạn như dung lượng gam đã gần với giá trị lý thuyết là 372mAH/g, hạn chế các ứng dụng tiếp theo, vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu anode khác đã được đưa vào chương trình nghị sự.
Hiện nay, một hướng là phát triển pin natri-ion, sử dụng vật liệu anot cacbon cứng. Pin natri-ion có hiệu quả về mặt chi phí và có thể tuân theo quy trình sản xuất hiện tại, sự sắp xếp vi tinh thể than chì bên trong điện cực âm cacbon cứng hỗn loạn và hỗn loạn hơn so với cacbon mềm, và chứa một phần diện tích lỗ rỗng nhỏ, có khả năng lưu trữ natri cao và tiềm năng lưu trữ natri thấp, và nguyên liệu thô cacbon cứng âm có nguồn phong phú và giá thành thấp. Lignin, sucrose, glucose, vỏ đậu phộng, vỏ chuối, than đá, nhựa đường oxy hóa, v.v., có thể được sử dụng làm nguồn cacbon của nó, do đó chi phí nguyên liệu thô của nó thấp, hiệu quả về mặt chi phí toàn diện, hiện là vật liệu anot pin natri ion lý tưởng nhất.
Một hướng khác là phát triển anode silicon. Anode silicon có dung lượng riêng khối lượng lý thuyết cao nhất (3580mAh/g ở nhiệt độ phòng) và trữ lượng tài nguyên phong phú, có thể cung cấp các kênh nhúng và giải phóng ion lithium từ mọi hướng, tiềm năng lithium lithium cao, hiệu suất sạc nhanh tuyệt vời, với đặc tính an toàn cao và dung lượng cao, dự kiến sẽ trở thành thế hệ vật liệu điện cực âm tiếp theo. Tuy nhiên, silicon là vật liệu điện cực âm sẽ tạo ra sự thay đổi thể tích lớn, với sự co lại và giãn nở liên tục của quá trình sạc và xả, ảnh hưởng đến tuổi thọ chu kỳ pin.
Việc phát triển và ứng dụng vật liệu anode mới cần có thời gian để khắc phục vấn đề ứng dụng công nghiệp, và đến năm 2026, dự kiến sản lượng vật liệu anode sẽ đạt mức 3,6 triệu tấn, trong khi tổng lượng anode cứng và silicon hoặc ở mức 400.000 tấn, khó có thể thay đổi vị trí chủ đạo của vật liệu graphite nhân tạo trong ba đến năm năm tới. Do đó, cốc kim và cốc dầu mỏ vẫn là nguyên liệu cung cấp chính trong lĩnh vực vật liệu điện cực âm trong tương lai. Với việc giải phóng thêm năng lực sản xuất vật liệu âm vào năm 2023, nhu cầu ngày càng tăng đối với cốc kim trong tương lai là xu hướng không thể đảo ngược.