2026 年是“十五五”開局之年，正是將宏觀“規(guī)劃圖”細化為可行“施工圖”的關鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業(yè)又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應鏈”“清潔低碳氫”等。這些術語并非空洞的概念，它們背后折射的是未來幾年科技突破、產業(yè)轉型與生活演進的真實方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進“負極材料連續(xù)石墨化”這個名詞。

什么是負極材料連續(xù)石墨化？

負極材料連續(xù)石墨化（continuous graphitization of negative electrode materials）是一種用于制造鋰電池負極材料中的人造石墨的先進生產技術。

圖1 不同形態(tài)的人造石墨

負極材料連續(xù)石墨化的分類信息

負極材料連續(xù)石墨化的詳細解釋

負極材料是鋰電池中用于存儲鋰離子的材料。在充電過程中，鋰離子從正極材料中脫出，經過電解液嵌入到負極材料中；在放電過程中，鋰離子從負極材料中脫出，經過電解液嵌入到正極材料中。因此，負極材料的性能直接決定了電池的充放電效率、容量和循環(huán)壽命，是鋰電池的關鍵材料之一。

圖2 鋰電池的工作原理

負極材料最常用的類型是石墨類碳材料，主要包括天然石墨和人造石墨。天然石墨雖然具備成本和比容量優(yōu)勢，但人造石墨在循環(huán)性能、安全性能、充放電倍率表現(xiàn)更為優(yōu)秀，目前的市占率在 80% 以上。

負極材料石墨化是鋰電池負極材料中人造石墨生產過程的關鍵工藝步驟。通過在 2300~3000℃ 的極高溫條件下加熱，促使碳原子從無序、雜亂的結構重新排列，最終形成規(guī)則的六方層狀石墨晶體結構。這一過程使材料具備優(yōu)異的導電性、導熱性、耐腐蝕性和機械穩(wěn)定性，是鋰電池負極材料實現(xiàn)高倍率性能、長循環(huán)壽命的基礎。但石墨化過程能耗極高，對設備、工藝控制和雜質管理要求非常苛刻，一直是人造石墨負極生產中的技術瓶頸和成本核心，石墨化工序成本占負極材料整體成本的 40%-50%。

圖3 石墨化晶格轉變示意圖

目前行業(yè)主流仍采用傳統(tǒng)的間歇式石墨化工藝，主要包括艾奇遜爐、箱式爐、內串爐等模式。其特點是單爐單批次生產，加熱、保溫、冷卻周期長，設備利用率偏低，整體能效不足 30%。在高溫多輪反復加熱過程中，爐體長期受熱易老化變形，影響石墨化質量穩(wěn)定性。同時，傳統(tǒng)工藝在溫控精度、雜質去除、高純度石墨化度控制等方面存在較大挑戰(zhàn)，尤其在面對高端動力電池和儲能電池的質量一致性要求時，工藝短板日益突出。此外，傳統(tǒng)工藝單爐產能有限，擴產主要依賴增加爐數量，投資強度大、土地消耗高，碳排放壓力不斷增加，與當前綠色制造、降本增效和“雙碳”目標存在矛盾。

連續(xù)石墨化技術是在傳統(tǒng)工藝基礎上的重大升級，采用連續(xù)進出料和多溫區(qū)自動精準控溫，實現(xiàn)全流程不停電、物料連續(xù)流動，熱效率提升至 70% 以上。在保證石墨化質量一致性的同時，大幅降低單位能耗和碳排放，明顯提升了生產效率與經濟性。

連續(xù)石墨化尤其適應當前國際碳排放交易機制和新能源產業(yè)鏈低碳制造要求，具備長期成本優(yōu)勢，是負極材料制造升級、綠色低碳轉型的關鍵突破口。

表1 不同石墨化方式的性能對比

負極材料連續(xù)石墨化的

應用領域及發(fā)展前景

石墨化工藝，特別是連續(xù)石墨化技術，在鋰電池負極材料產業(yè)發(fā)展中具有重要應用價值。隨著新能源汽車、儲能電站、便攜式電子產品等市場快速擴張，鋰電池產能持續(xù)提升，對負極材料的制造規(guī)模、產品一致性與成本控制提出了更高要求。作為生產環(huán)節(jié)中技術壁壘最高、能耗強度最大的工序，石墨化技術的優(yōu)化升級直接影響到整個產業(yè)鏈的競爭力。連續(xù)石墨化通過連續(xù)進料、多溫區(qū)精準控溫及智能化控制，突破了傳統(tǒng)間歇式石墨化存在的產能瓶頸、能效低下與排放壓力等難題，實現(xiàn)了熱效率提升至70%以上，單位能耗與碳排放大幅下降，成為綠色制造與低碳轉型的重要技術路徑。

當前，行業(yè)內已有多家骨干企業(yè)布局連續(xù)石墨化技術，部分已實現(xiàn)穩(wěn)定規(guī)?；a，形成了低能耗、高效率、高一致性的負極材料供應能力。在裝備設計、高溫熱場控制、雜質凈化技術、智能制造系統(tǒng)等方面持續(xù)形成多點技術突破，推動連續(xù)石墨化工藝從示范應用向產業(yè)化加速推進。部分連續(xù)石墨化生產線在能耗降低、碳排放控制、污染治理、生產周期縮短等方面已達到國際領先水平。隨著碳中和、碳交易機制日益完善，低碳制造能力將成為未來鋰電池產業(yè)新的國際競爭高地。

下一步，連續(xù)石墨化技術仍需在設備高溫耐久性、復雜工藝參數的動態(tài)智能控制、高純度石墨化度穩(wěn)定性等關鍵環(huán)節(jié)持續(xù)攻關，逐步實現(xiàn)全流程智能感知與質量追溯。

其廣泛應用不僅有助于鋰電產業(yè)鏈整體降本增效，更將在支撐固態(tài)電池、快充電池、大規(guī)模儲能等新型電池體系發(fā)展中發(fā)揮關鍵支撐作用，為我國新能源材料產業(yè)構筑長期競爭優(yōu)勢。

隨著連續(xù)石墨化技術逐步走向產業(yè)化應用，圍繞其核心工藝與配套系統(tǒng)，國內外正在持續(xù)開展多學科交叉融合的技術攻關，主要聚焦以下研究方向：

一是在高溫裝備與材料技術方面，研究如何提升連續(xù)高溫爐體材料的耐久性、熱穩(wěn)定性與抗熱疲勞性能。連續(xù)運行條件下，爐膛長期承受極高溫度與熱應力，耐材壽命與熱場均勻性直接影響生產穩(wěn)定性與產品一致性。

二是在動態(tài)溫區(qū)精準控制與智能調節(jié)領域，發(fā)展高精度多段控溫技術與實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對物料在石墨化全過程中的溫度、氣氛、升溫速率等關鍵參數的智能反饋控制，提升工藝穩(wěn)定性與產品一致性。

三是在雜質遷移與精細凈化機制方面，深入研究高溫條件下雜質元素的遷移行為與去除機制，開發(fā)高效凈化工藝與輔助氣氛控制技術，進一步提升石墨化材料的純凈度與高端應用適配能力。

四是在智能制造與數據驅動工藝優(yōu)化方向，推動大數據分析、機器學習、數字孿生等新技術與石墨化生產過程深度融合，實現(xiàn)全流程智能感知、故障預測、過程自優(yōu)化與質量追溯。

五是在綠色低碳與能效提升體系化研究方面，探索低碳排放配套系統(tǒng)集成，如尾氣余熱回收、能量綜合利用與碳排放實時監(jiān)測，為實現(xiàn)負極材料生產全流程綠色化、低碳化提供系統(tǒng)解決方案。

整體來看，連續(xù)石墨化已不再是單一設備的優(yōu)化問題，而正在向裝備-材料-工藝-智能控制-綠色制造的系統(tǒng)集成創(chuàng)新方向加速演進，成為鋰電負極制造領域未來發(fā)展的核心攻堅方向。

負極材料連續(xù)石墨化的

綠色應用難點

負極材料連續(xù)石墨化技術雖然在能耗和碳排放方面較傳統(tǒng)工藝有顯著優(yōu)勢，但在實際應用中仍面臨一系列綠色應用難點，引發(fā)了行業(yè)和社會的廣泛關注。

一是能源消耗與碳排放轉移問題。連續(xù)石墨化雖然在單位能耗和碳排放指標上較傳統(tǒng)工藝大幅下降，但整體工序依然屬于高溫高能耗行業(yè)。在全球能源緊平衡背景下，如何在產業(yè)擴產過程中合理規(guī)劃能源消耗總量、避免“能耗轉移”與局部高能耗集中，成為政策制定與地方產業(yè)布局中需要權衡的重要議題。

二是產業(yè)集中化帶來的區(qū)域發(fā)展不均衡問題。連續(xù)石墨化技術對高溫裝備、智能制造系統(tǒng)與資金投入門檻較高，易形成頭部企業(yè)技術、產能、客戶集中效應，部分中小企業(yè)面臨技術難以突破、難以進入高端供應鏈體系的問題。這對產業(yè)鏈整體的開放性、公平競爭與技術普惠性提出新挑戰(zhàn)。

三是裝備技術自主可控問題。連續(xù)石墨化裝備核心部件如高溫耐材、智能控溫系統(tǒng)、高精密在線檢測設備等技術環(huán)節(jié)部分仍依賴國外高端裝備及控制系統(tǒng)進口，產業(yè)安全與自主可控能力建設成為長遠發(fā)展的戰(zhàn)略性考量。

此外，產業(yè)擴張過程中的資源消耗與環(huán)境影響仍需持續(xù)關注。石墨化前端碳源材料仍以石油焦、煤系焦為主，其清潔加工、綠色采購與原料可持續(xù)性問題，直接關系到整個產業(yè)鏈的綠色轉型深度。部分地方政府在招商引資過程中需防范“低水平重復建設”與環(huán)保壓力外溢問題，避免出現(xiàn)短期經濟拉動下的產業(yè)結構失衡。

參考文獻

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[3] 呂博等.鋰電池負極石墨化爐技術現(xiàn)狀與發(fā)展方向

[4]中華人民共和國工業(yè)和信息化部.關于《石墨行業(yè)規(guī)范條件》的公告:2020年第29號[EB/OL]. https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-07/14/content_5526718.htm

[5]鋰電池負極材料人造石墨生產工藝詳解 https://mp.weixin.qq.com/s/vSlkTAvA7OIhziB9MzEssQ

策劃制作

作者丨董錦洋 北京理工大學博士后 中國化學會、中國化工學會會員

路瑞剛 中國汽車工程學會科普文化與傳播部部長

審核丨陳來 北京理工大學材料學院特別研究員 博士生導師

責編丨楊雅萍 王夢如

審校丨徐來 張林林