中國粉體網訊 2023年，我國進口針狀焦占比13.1%，主要用于生產高端人造石墨負極材料。
針狀焦是一種高質量的碳素材料，是化工工業的重要原料之一，是人造石墨的一種，由于其表面有顯著的條狀紋理，被破壞后大部分是細長的針狀碎片，在顯微鏡下可以看到纖維組織，所以被稱為“針狀焦”。
1、針狀焦分類與應用
根據原料來源的不同，針狀焦可分為油系針狀焦和煤系針狀焦兩大類。其中，油系針狀焦的生產原料為石油煉制過程中產生的催化裂化澄清油、潤滑油精制抽出油和熱裂化焦油等；煤系針狀焦的主要原料為焦炭生產過程中的煤焦油瀝青及其餾分油。針狀焦具有熱膨脹系數低、易石墨化等優點，主要應用于制造電爐煉鋼用高功率/超高功率石墨電極、鋰離子電池用人造石墨負極材料等，同時也用于生產電化學用超級電容器、核石墨等其他特種炭素制品。
2、針狀焦生產技術
針狀焦的制備是通過液相炭化技術，將焦化原料逐漸熱解和縮聚形成中間相小球。中間相小球再經充分長大、融并、定向，最后碳化成流線型結構的針狀焦。生產工藝分為原料優化、延遲焦化和煅燒3個部分。
針狀焦煅燒工藝
其中，延遲焦化得到的產品稱為針狀焦生焦。生焦在旋轉窯中或者在回轉床煅燒爐中進行煅燒（煅燒溫度通常為1500～1800K）后得到針狀焦煅后焦（也稱熟焦）。在煅燒過程中，生焦的熱處理能夠進一步降低生焦中的揮發分。
對于針狀焦熟焦，一些重要的參數會決定其品質和用途。舉例說明，熱膨脹系數（CTE）越低，熱抗震性能越好；硫含量較高容易使電極在石墨化生產過程出現氣脹，導致裂紋產生；真密度越高，石墨化程度越高。其他的一些重要參數還包括電阻率、灰分、振實密度、可磨指數等。
3、針狀焦用作人造石墨負極材料
目前，鋰電池負極材料主要分為天然石墨負極材料和人造石墨負極材料。人造石墨按照原料的來源又可分為油系焦和煤系焦。
人造石墨原料分類
針狀焦由于具有易石墨化、成本低、豐度高、嵌鋰電位低和循環壽命長的特點，是生產優質人造石墨負極材料的重要原料。用于生產人造石墨負極材料的針狀焦主要為煅前焦和少量的煅后焦。針狀焦經破碎、混合、造粒、石墨化預處理、石墨化、篩分制得人造石墨負極材料，具有較高的結晶度和石墨化度，接近完美的石墨層狀結構。研究表明，不同的制造工藝能夠影響負極材料的倍率性能、循環壽命、首次效率與壓實密度等性能。
4、全球針狀焦產能分布
2023年，全球針狀焦產能為484.8萬噸/年，其中，我國針狀焦產能為379.8萬噸/年，占全球產能的78.3%，我國針狀焦產能在全球產能的占比逐年提升；國外針狀焦產能保持平穩，維持在105.0萬噸/年。
國內針狀焦總產能中，煤系針狀焦產能為135.0萬噸/年，占比35.5%；油系針狀焦產能為244.8萬噸/年，占比64.5%。國外針狀焦產能集中在英國、美國、日本和韓國。我國針狀焦產能主要集中在山東、遼寧和山西，合計占比73.9%，其中，山西均為煤系針狀焦。2024年，我國規劃新增針狀焦產能為93萬噸/年，主要分布在山東，占比56.9%，新增產能主要為油系針狀焦，占比54.8%。
5、我國人造石墨負極對針狀焦的需求
2023年，我國人造石墨負極材料總產量占石墨負極材料產量比重超80%。據統計，2023年國內人造石墨負極材料行業共消耗針狀焦55.4萬噸，其中國產針狀焦占比達86.9%；進口針狀焦占比13.1%，主要用于生產高端人造石墨負極材料。
近年來，得益于新能源汽車、通信儲能、電力儲能和智能穿戴等應用領域的快速發展，鋰電池負極材料市場迎來爆發式增長。從石墨負極材料市場來看，據統計，我國鋰電池負極材料出貨量由2017年的14.9萬噸增長至2023年的176.2萬噸，年均復合增長率達50.9%。其中，人造石墨負極材料占比持續提升，市場份額由2017年的67.9%上升至2023年的84.5%。預計到2025年我國鋰電池負極材料需求將超過190萬噸，人造石墨負極材料需求將超過160萬噸。
我國鋰電池負極材料產量及增長率
我國人造石墨負極材料產量及市場份額占比
隨著低硫石油焦也被用于生產人造石墨負極，預計2025年將有近半數的人造石墨負極材料以低硫石油焦為原料，按照每噸人造石墨負極材料需要針狀焦1.8~2.0噸計算，2025年對針狀焦的需求量將超過140萬噸。
參考來源：
房挺，等：我國針狀焦行業現狀分析及未來展望，中國石化煉油銷售有限公司
李超，等：針狀焦在不同領域中的應用，中國石化茂名分公司研究院
郭新房，等：特種石墨用針狀焦的制備與應用研究進展，山東益大新材料股份有限公司
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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