Ultrapassando 300Wh/kg, a industrialização do ânodo de silício-carbono acelera

Como uma ferramenta poderosa para romper as algemas da densidade de energia da bateria, o processo de industrialização de materiais de eletrodos negativos à base de silício está acelerando. Até agora, muitas empresas de carros incluindo Tesla, BYD, NIO, SAIC Zhiji, GAC Aion, Mercedes-Benz, e Zeekr têm já iniciaram ou estão prestes a instalar baterias à base de silício eletrodo negativo de energia. Fabricantes líderes de baterias como CATL, EVE Energia, e Guoxuan Alta tecnologia têm também implantados silicon-based negative eletrode power battery products.

"Eletrodo negativo à base de silício é o novo tipo de material de eletrodo negativo mais provável de ser usado em uma grande escala no futuro, e sua aplicação está se tornando um campo de batalha para diferenciação de desempenho de bateria." Indústria organizações analisaram que está previsto que até 2025, a demanda global por materiais de eletrodo negativos à base de silício é esperado alcançar 200,000 toneladas, de qual a taxa de penetração nas baterias de consumidor é esperada que alcance 50%, correspondente a uma demanda de cerca 70,000 toneladas; a taxa de penetração em cilíndrica e quadrada potência baterias atingirá 35% e 20% respectivamente, correspondente a a demanda de cerca de 130,000 toneladas.

À medida que as empresas de veículos elétricos a jusante continuam a aumentar suas exigências de potência bateria energia densidade, Nordeste Títulos acredita que a transição da bateria de lítio materiais eletrodos negativos de sistemas de grafite para eletrodos negativos baseados em silício serão a direção futura de atualizações tecnológicas. No futuro, o sistema de eletrodos negativos à base de silício combinados com materiais ternários de níquel podem tornar-se uma das tendências de desenvolvimento mainstream, e a industrialização do silício -eletrodos com base negativos está prestes a vir.

01

Líderes de bateria são mais otimistas sobre a rota da tecnologia

O desempenho de materiais àbase de silício é extremamente excelente, e eles podem alcançar a "dimensionalidade redução ataque" no atual materiais de grafite mainstream . Teoricamente, a capacidade específica de grafite eletrodo negativo materiais é 372mAh/g, e o produtos reais produzidos em massa alcançaram 360mAh/g, que se aproximaram do valor máximo teórico e basicamente atingiram o nível limite da industrialização. O teórica grama capacidade de silício eletrodo negativo pode ser tão alto quanto 4200mAh/g, que é mais que 10 vezes que de materiais grafite .

No presente, muitas empresas desenvolveram baterias com densidades de energia excedendo 300Wh/kg, precisamente porque eles usam uma combinação de níquel alto e silício negativo eletrodo materiais.% 26nbsp% 3bPara exemplo% 2c a bateria dopada com silício suplementada com lítio de CATL usada em SAIC Zhiji tem uma célula energia densidade de mais de 300Wh/kg; NIO liberou uma 150kWh bateria pacote que usa inorgânico pré-litiação silício-carbono negativo eletrodo tecnologia, com a célula energia densidade de 360Wh/kg.

De acordo com indústria insiders, à base de silício eletrodo negativo materiais principalmente incluem duas direções técnicas: silício-carbono e silício-oxigênio. Atualmente, silício-oxigênio tecnologia é madura mas tem um limite baixo superior, "as principais limitações são a primeira carga e descarga eficiência e densidade de energia (o limite superior de grama capacidade é relativamente baixo)", e silício-carbono eletrodo negativo com alta primeira eficiência é a média- e escolha de longo prazo para fábricas de bateria.

No entanto, silício-carbono eletrodos negativos também têm as desvantagens de grande expansão e desempenho de ciclo pobre. É compreendido que devido ao material características de eletrodos de silício-carbono negativos, eles serão expandir e encolher durante o processo de carga e descarga, e sua taxa de volume expansão máxima é tão alto quanto 300% 25% 2c que é muito maior do que 10-12% 25 de eletrodos negativos de grafite. corrente ciclo geral vida de silício-carbono eletrodos negativos é 300-500 vezes% 2c enquanto o ciclo vida de grafite artificial eletrodos negativos pode exceder 3,000 vezes. Isso também afeta o processo de industrialização de eletrodos silício-carbono negativos.

A indústria tem procurado avanços tecnológicos. Tianfeng Securities apontou que devido à sua melhor consistência, a taxa de expansão de silício-carbono poroso materiais compósitos preparados por deposição de vapor química (CVD) é menor, e o desempenho do ciclo correspondente também foi melhorado significativamente . "Da perspectiva de melhorar densidade de energia no médio e longo prazo, CATL encoraja fabricantes de materiais a desenvolverem silício-carbono eletrodos negativos, especialmente químico vapor deposição métodos," a agência disse.

É claro, devido à tecnologia de processo relativamente complexo de deposição de CVD de silício-carbono eletrodo negativo materiais, altos requisitos para produto estabilidade% 2c e o fato que as matérias-primas não ainda foram produzidas em massa% 2c ela tem um limiar alto e custo.

02

Produção em massa está acelerando

Atualmente% 2c muitos fabricantes de materiais estão% 26nbsp% 3baumentando seu investimento em projetos de silício-carbono ânodo. do início de 2023 a setembro deste ano, mais de 400,000 toneladas de silício-carbono anodo material capacidade de produção planejamento projetos têm sido lançado, envolvendo um investimento de mais de 20 bilhões yuan. Fabricantes líderes como B&T, Shanshan Co., Ltd ., e Putaaiai têm todos os planos feitos.

Em setembro 15% 2c o primeiro lote de linhas de produção de Anhui Bondrui escala nano silício-carbono ânodo materiais e pasta condutor projeto foi colocado em produção. É relatado que o investimento total do projeto é cerca de 6 bilhões yuan. Após conclusão, pode produzir 50% 2c000 toneladas de nano-escala silício-carbono ânodo materiais e 200,000 toneladas de apoio novos agentes condutores anualmente.

De acordo com para Bateria China% 2c% 26nbsp% 3bShanshan Co.% 2c Ltd.% 2c a líder negativo eletrodo material empresa% 2c fez avanços no núcleo tecnologia de síntese de massa de material eletrodo negativo à base de silício precursores anda alcançada fornecimento de massa de eletrodos negativos à base de silício. A empresa tem também construído a 40,000-ton integrado à base de silício eletrodo negativo capacidade de produção base em Ningbo, e a primeira fase do projeto é esperada a ser colocado em produção de teste no segundo semestre deste ano.

Outro material líder% 26nbsp% 3b% 2c BYD Bateria% 2c atualmente tem um silício-carbono negativo eletrodo capacidade de produção de 5% 2c000 toneladas% 2fano% 2c e a empresa também investiu 5 bilhões de yuan para construir um projeto com uma produção anual de 40,000 toneladas de eletrodo negativo à base de silício materiais . A primeira fase do projeto é esperada que seja concluída e colocada em produção em 2024. É esperado que até 2028 terá uma capacidade de produção baseada em silício de cerca de 50% 2c000 toneladas% 2fano.

De acordo com Putaiai% 2c a empresa% 27s% 26nbsp% 3bCVD depositados silício-carbono ânodo produtos estão sendo introduzidos suavemente para consumidores clientes% 26nbsp% 3b% 2c e a capacidade da linha piloto está em curta fornecimento. A empresa está acelerando a construção da capacidade de Anhui Zichen's 12,000 toneladas/ano material anodo à base de silício projeto, e é esperado que o primeiro lote de capacidade de produção será formado no início de 2025.

Além disso,, Dow Technology revelou que seus silício-oxigênio negativo eletrodo materiais e novo fase gasosa silício-carbono negativo eletrodo materiais foram enviados para avaliação e foram reconhecidos por alguns clientes. Zhongke Electric divulgou que seu silício-carbono eletrodo negativo concluiu a linha de produção piloto, e alguns produtos foram enviados para clientes para testes e reconhecidos. Xiangfenghua disse que os silício-carbono negativo eletrodo material produtos desenvolvidos por sua empresa está na fase piloto e tem as condições para industrialização. Binhai Energy divulga que seus produtos silício-carbono têm concluído a determinação de condições de teste de pequena escala.

A indústria está geralmente otimista sobre as perspectivas de aplicação de anodos de silício-carbono. Na visão de insiders da indústria, com a melhoria contínua de silício-carbono ânodo processo tecnologia, o desenvolvimento contínuo e redução de custo de matérias-primas, e exploração adicional da proporção de mistura de silício -carbono anodos, silício-carbono anodo produtos continuarão a expandir no campo de potência baterias no futuro, e CVD depositado silício -anodos de carbono também mostram suas proezas, ajudando a melhorar continuamente o desempenho das baterias de energia.