據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局公告,近日,億緯鋰能、德方納米2大
電池公司分別申請了與硅有關(guān)的負(fù)極材料的專利。其中,億緯鋰能申請一項名為“一種硅復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法和二次
電池“;德方納米申請一項名為“含高熵合金相的硅碳負(fù)極材料及其制備方法和鋰離子電池“。
具體來看,億緯鋰能專利摘要顯示,本發(fā)明提供一種硅復(fù)合負(fù)極材料及其制備方法和二次電池。本發(fā)明設(shè)計的人工SEI膜層不僅能夠降低界面阻抗,提高硅負(fù)極材料的容量,還能夠改善硅負(fù)極材料的循環(huán)性能。
德方納米的專利摘要顯示,本發(fā)明提供一種含高熵合金相的硅碳負(fù)極材料及其制備方法和鋰離子電池,所述硅碳負(fù)極材料包括:含碳、硅和金屬元素的高熵合金。本發(fā)明能制得含高熵合金相的硅碳負(fù)極材料,有利于擴大硅碳負(fù)極材料的應(yīng)用市場。
企業(yè)紛紛入局新型鋰電負(fù)極材料
除了以上兩家公司,還有多家公司都在進(jìn)軍這一新型負(fù)極材料賽道。
硅寶科技12月5日在投資者互動平臺表示,公司已建成1000噸/年硅碳負(fù)極材料中試生產(chǎn)線,產(chǎn)品正在給動力電池廠客戶送樣測評,目前處于大規(guī)模送樣階段。后期將根據(jù)客戶需要進(jìn)行批量供貨。
11月22日,內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗人民政府與常州硅源新能材料有限公司就年產(chǎn)2萬噸硅碳負(fù)極材料項目舉行簽約儀式。該項目總投資22億元,建成后將成為世界規(guī)模最大、國內(nèi)產(chǎn)能第一的硅碳負(fù)極材料項目。常州硅源新能材料有限公司主要從事鋰離子電池硅碳負(fù)極材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,是全球少數(shù)幾家可以批量化生產(chǎn)硅碳負(fù)極材料的企業(yè),
目前,位于深圳光明區(qū)公明街道的貝特瑞4萬噸硅基負(fù)極材料擴建項目主體已初具規(guī)模。該項目預(yù)計總投資50億元,將開展具有高容量、優(yōu)異循環(huán)性能和倍率性能的硅碳負(fù)極材料關(guān)鍵技術(shù)研究及生產(chǎn)線,建成投產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)4萬噸的硅負(fù)極材料生產(chǎn)能力。項目分兩期建設(shè),其中一期1.5萬噸生產(chǎn)能力。
近日,珠海冠宇在接受機構(gòu)調(diào)研時表示,硅碳負(fù)極材料具有能量密度高等優(yōu)點,是較具潛力的新型負(fù)極材料,公司也在不斷地研發(fā)與測試,并推出解決方案,已有部分產(chǎn)品采用硅碳負(fù)極的電池設(shè)計方案。
11月29日,3家鋰電企業(yè)在投資者互動平臺透露公司在硅基負(fù)極/硅碳負(fù)極方面的現(xiàn)狀、進(jìn)展、產(chǎn)能規(guī)劃等。其中,硅寶科技硅碳負(fù)極材料擁有硅烷裂解法、砂磨法和高溫氣相法等多種生產(chǎn)工藝,可以根據(jù)客戶需求采用不同工藝生產(chǎn)。目前公司已建成1000噸/年硅碳負(fù)極材料中試生產(chǎn)線,明年公司將建成3000噸/年硅碳負(fù)極材料生產(chǎn)線。
璞泰來表示,公司安徽紫宸的硅基負(fù)極產(chǎn)能將逐步釋放,相關(guān)產(chǎn)能計劃于2024年底建成投產(chǎn)。
回天新材稱,公司鋰電負(fù)極膠產(chǎn)品PAA和SBR均可應(yīng)用于硅碳負(fù)極材料的粘接,目前公司負(fù)極膠產(chǎn)品已在行業(yè)頭部客戶處實現(xiàn)批量供貨或測試應(yīng)用。
最新進(jìn)展方面,目前協(xié)鑫能科二代物理法硅碳首效純度>89%,應(yīng)用領(lǐng)域新能源車、動力工具等;協(xié)鑫能科三代氣相法硅碳首效純度>90%,應(yīng)用領(lǐng)域3C電子、新能源車等。
今年10月,武漢科技大學(xué)科研團(tuán)隊成功研發(fā)出“高性能鋰電池硅碳負(fù)極材料”,適用于超高容量的各類鋰電池,有望極大地提高新能源汽車的續(xù)航里程。
下一代鋰電池負(fù)極材料?
硅負(fù)極材料之所以被這么多企業(yè)看好,說明其必然有一些“過人之處”。
眾所周知,如今,提高電池能量密度是整個電池產(chǎn)業(yè)的目標(biāo),這當(dāng)中包括對于正負(fù)極材料的改進(jìn)。目前正極材料已經(jīng)有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等大量選擇,負(fù)極材料領(lǐng)域最主流的只有石墨。
市面上的負(fù)極材料大致可以分為碳基材料(包括石墨類、無定形碳、碳納米管、石墨烯)、非碳基材料(包括硅基材料、鈦基材料、錫基材料)兩大類。然而,廣泛使用的傳統(tǒng)石墨負(fù)極能量密度只有372mAh/g,已經(jīng)接近其理論比容量的天花板,更新迭代已提上日程。
據(jù)研究,硅的理論容量高達(dá)4200mAh/g,是目前廣泛流行的石墨類負(fù)極材料的10倍以上,且儲量豐富、成本低廉、安全性好。硅基負(fù)極被公認(rèn)為最有潛力的下一代鋰離子電池負(fù)極材料。
硅基負(fù)極不僅具有很高的理論比容量,能滿足高倍率充放電的需求,且低溫性能優(yōu)越,滿足了新能源汽車、消費級電子產(chǎn)品、儲能電池系統(tǒng)等領(lǐng)域發(fā)展的需要。
目前硅碳復(fù)合材料和硅氧復(fù)合材料是硅基負(fù)極的主要技術(shù)路線。其中硅碳負(fù)極是指納米硅與碳材料混合,用于緩沖硅在脫嵌鋰離子過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和形變。目前硅碳負(fù)極的商業(yè)化容量在450mAh/g 以下,首效高,但體積膨脹較大,循環(huán)性能也相對較差;硅氧負(fù)極采用氧化亞硅和石墨材料混合,其循環(huán)性能得到較大提升。硅氧負(fù)極首效低,成本高,制備過程并不唯一。目前硅氧進(jìn)展較快,硅碳負(fù)極材料尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化制備方法,規(guī);a(chǎn)存在一定困難。
有機構(gòu)預(yù)計,2025年全球硅基負(fù)極出貨量有望達(dá)到14.9萬噸,滲透率將達(dá)到5.4%。可見,硅基負(fù)極市場空間巨大。
其實,早在2020年,特斯拉發(fā)布的4680圓柱電池就采用了硅基負(fù)極,該電池采用高鎳正極+硅碳負(fù)極材料,能量密度達(dá)300Wh/kg。且相比Model3中2170電池的5%添加量,4680電池中硅基負(fù)極的添加量預(yù)計增加一倍。
其他入局企業(yè)方面,電池企業(yè)有寧德時代、億緯鋰能、中創(chuàng)新航、蜂巢能源、力神電池等。同時,硅基負(fù)極電池裝車提速,國內(nèi)市場上,蔚來、智己等品牌旗下車型,國際市場上,奔馳電動大G(EQG)等開始搭載硅基負(fù)極動力電池。
需要注意的是,硅基負(fù)極負(fù)極材料膨脹問題依然無法解決。據(jù)悉,硅在嵌鋰的過程中,會產(chǎn)生高達(dá)300%的體積膨脹。
除了膨脹之外,硅基負(fù)極材料還面臨所需的納米硅生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜等難點。不過,這些難點未來有望改善,近日,硅寶科技董事長王有治在某論壇上表示,“由于價格問題,硅碳負(fù)極材料現(xiàn)在尚未得到大規(guī)模應(yīng)用,從發(fā)展趨勢和技術(shù)創(chuàng)新步伐來看,硅碳負(fù)極材料成本和價格肯定能隨著產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)達(dá)到鋰電池廠商認(rèn)可的合理范圍,硅碳負(fù)極材料的春天即將到來。”
還有業(yè)內(nèi)人士表示,針對硅碳復(fù)合材料技術(shù)路線,業(yè)界一直存在一定爭議,但目前市場已較為明晰,各類硅碳復(fù)合材料的量產(chǎn)工藝及設(shè)備尚未穩(wěn)定下來,這為初創(chuàng)企業(yè)提供了曲線超車的潛在機會。不過,由于頭部企業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢,初創(chuàng)公司的機會相對有限。
(責(zé)任編輯:子蕊)