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硅基负极的发展及产业化追踪

硅基负极材料属于特种负极里面的一种。经过二十多年发展,现阶段商业化石墨负极材料已经接近其理论比容量极限(372mAh/g),为进一步提升电池能量密度,寻找更高比容量负极材料成为产业研究重点。

硅在常温下与锂合金化,理论比容量高达4200mAh/g,是目前石墨类负极材料的十倍以上,不存在析锂隐患,安全性好于石墨类负极材料,且储量丰富,成本低廉,是最具潜力的新一代锂电池负极材料。纳米尺寸的硅材料与各种碳材料复合,得到硅碳前驱体,后续根据下游需求,掺混不同数量的石墨,得到相应容量的硅碳产品。目前,市场主流硅碳产品分为纳米硅碳、SiOx-C两种,两者是较为成熟的品种,应用领域各有侧重。

硅基负极开发工作。

量产制备路线主要有物理研磨复合、硅氧化物复合两条路线。未来会有其他路线开发不同产品,应用于不同市场。

硅基负极主要种类:

1、采用纳米化硅材料,与石墨复合、掺混,得到各种容量的硅碳复合材料。

2、采用 SiOx 为原料,与石墨掺混,满足动力电池要求。

3、采用预留膨胀空间的多孔、核-壳等结构,制备硅炭材料。

4、采用磁控溅射、CVD\PVD 等方法,直接在集流体上沉积硅薄膜,得到极片。

硅基负极与石墨负极关系硅碳负极容量过高、膨胀较大、电位较高、首效较低,目前无法单独在电池中使用,需复配石墨负极,调配成不同容量。

近日,多家企业在投资者互动平台透露了其硅负极的最新进展:

中国宝安11月19日在投资者互动平台表示,贝特瑞的硅碳负极产品直接客户为电芯企业。

璞泰来表示,公司硅系负极最早和中科院在江西紫宸厂房合作建立中试车间,目前已完成第二代产品研发;在溧阳亦建立了氧化亚硅中试线。公司第二代硅基产品产业化已具备基本条件,根据市场需要会逐步加大供应能力。

石大胜华表示,硅碳负极存在适配高电压电解液的需求,且需添加特种添加剂,公司持续进行硅碳负极材料以及添加剂的研发,目前已经进行客户送样测试工作。未来潜在客户有宁德时代、ATL、三星、LG等,4680厂家会作为重中之重。硅碳负极材料销售会借助海外电解液溶剂的销售渠道。

国轩高科表示,公司硅基负极材料项目推进顺利,目前已具备5000吨硅碳负极材料的生产能力。

杉杉股份表示,目前硅基负极产品已批量应用于3C领域。其掌握了硅基负极材料前驱体批量化合成核心技术,搭载该技术所合成的材料已经通过下游核心客户测试。

翔丰华表示,公司开发的硅碳负极材料产品处于中试阶段,已具备产业化条件。后续若有市场需求,公司将会根据客户需求进行相应匹配批量生产。

新安股份表示,碳化硅负极项目的中试工程已完成设备安装进入试生产前准备阶段。

硅宝科技生产的硅碳负极材料已通过数家电池厂商测评并实现小批量供货,11月10日,其公告称建设1万吨/年锂电池用硅碳负极材料项目,产能规模从50吨提升至万吨级别。

杰瑞股份发布公告,2021年11月30日,公司全资子公司杰瑞新能源科技有限公司(简称“杰瑞新能源”)与厦门嘉矽能源科技有限公司、赵金保、张力、赖桂棠(统称“嘉庚创新实验室赵金保团队”)签订了《合资协议》,各方将投资设立合资公司,共同推进硅碳纯品、氧化亚硅纯品及硅基复合负极材料等产品的研发、生产、销售。

小米手机12月10日官方宣布,小米新型电池将于明年下半年量产,手机高硅负极时代已来。小米新一代电池技术首次实现动力电池级高硅补锂技术应用于手机,硅含量提升3倍,结合全面升级的封装技术,同等体积下将电池容量提升10%,续航能力提升100min。

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