硅基材料用量進入爆發初期,比克電池提出三點性能展望
發布時間:2023-07-10 14:29:43
關鍵詞:鋰電池

  近日,深圳市比克動力電池有限公司(以下簡稱比克電池)潘慶瑞博士在行業會議發表以《硅基材料在圓柱鋰離子電池上的開發現狀和面臨的挑戰》的主題演講,攜手行業同仁從原材料行情、市場、技術等多維度探討鋰電發展新未來。

硅基材料用量進入爆發初期,比克電池提出三點性能展望

圖1:比克電池潘慶瑞博士現場分享

  伴隨新能源汽車和鋰電池產業快速發展,作為鋰離子電池核心主材的負極材料需求增長旺盛。據觀研報告網發布的《中國鋰電負極材料行業現狀深度調研與未來投資研究報告(2023-2030年)》顯示,負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體,截至2022年市場規模為308.3億元,相較2021年增加77.2億元。

  雖然石墨已被公認為是鋰電池的理想負極材料,但由于容量已接近理論極限,限制了高性能鋰離子電池的進一步發展。當下,硅因為其高理論比容量、低脫嵌鋰電位、環境友好、儲量豐富等多重優勢,被行業視為最具潛力的下一代負極材料主力軍。

  比克電池作為國內老牌鋰電廠商,憑借敏銳的嗅覺和領先的優勢,成為國內最早應用硅負極材料的企業之一,并在該領域持續深耕。

  潘慶瑞博士介紹:“硅基材料要在電芯中實現應用,需要滿足高容量、高界面穩定性、高振實(壓實)、低成本等性能。目前符合的這些要求的主要是一些微米級-納米設計的硅負極材料,如傳統硅碳、新型硅碳、氧化亞硅等,比克已在這些方面做了大量研發工作,發現負極材料在350-700mAh/g區間使用時,能量密度會隨著負極容量提高明顯提升?!?/p>

  硅基材料帶來更高容量的同時,也產生了體積膨脹的新問題,給硅的實際應用帶來挑戰。比克電池優先選擇圓柱電池策略,取得了不錯的突破和進展。潘慶瑞博士表示:“方殼、軟包電池在循環后期容易發生明顯的膨脹,但圓柱電池因結構的優勢,即使在壽命終止時也能保證不形變,不但可采用更激進的化學體系,而且還能保證優異的安全性能。比克也是國內最先量產高鎳-硅體系電芯的企業之一?!爆F階段,比克電池硅氧材料已由一代硅發展到三代硅,首效由77%提升至86%,正極利用率也在逐步增加;既保持了高容量,又使得電池循環壽命依舊能夠達到常溫1000周80%,45℃高溫1000周70%以上。

硅基材料用量進入爆發初期,比克電池提出三點性能展望

圖2:比克電池硅負極圓柱鋰電池

  百尺竿頭更進一步,基于前沿負極材料研究,比克圓柱電芯產品布局明確。從2024年到2027年,比克電池在大圓柱產品路線上實施雙線布局戰略,滿足新能源汽車和消費電子產品等應用場景,對電池容量、效率和續航能力諸多方面提出的更高要求。其一是高性能路線,能量密度在280~330Wh/kg之間,首代產品采用高鎳+高首效硅,支持4C快充;輕量化產品,依舊采用高鎳+高首效硅,并支持4C快充;準固態產品,將采用超高鎳+高比例硅,支持2~3C快充。其二是低成本路線,能量密度達200Wh/kg左右,為磷酸鐵鋰+硅、Na+離子電池、磷酸錳鐵鋰+硅等多種體系,實現多元化使用場景。

  未來,在動力鋰電池、消費電池、儲能電池三方面需求持續增長下,前瞻產業研究院初步預測,2026年鋰電池負極材料需求量將高達127萬噸,年均復合上升率為25%,迎來良好發展契機。潘慶瑞博士認為:“圓柱電池的繼續發展,依賴于高鎳和硅材料的開發應用,而硅基材料的應用面臨著成本、界面穩定性、膨脹、產氣、淺充放循環等瓶頸。比克電池將以更高摻混比例推動硅基材料發展,協同電解液和安全方面優化,力爭打破瓶頸,探索全新新能源電池,讓生活更加美好?!?/p>

稿件來源: 電池中國網
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