硅基負極文章來源自：高工鋰電網(wǎng)

2023-05-22 20:12:50 閱讀：248

近日，創(chuàng)立于硅谷的鋰電池硅基負極材料企業(yè)GruEnergy完成數(shù)千萬美元A+輪融資。

(相關(guān)資料圖)

值得注意的是，其領(lǐng)投方星航資本是由小鵬汽車作為戰(zhàn)略出資方發(fā)起的私募股權(quán)投資機構(gòu)。

據(jù)悉，GruEnergy擁有多項硅負極領(lǐng)域的核心專利，其硅負極技術(shù)理論上可以實現(xiàn)8分鐘內(nèi)充電 0-80% SOC。

負極材料是限制鋰離子電池性能持續(xù)突破的核心瓶頸之一，目前傳統(tǒng)石墨負極的性能已接近理論極限，而硅晶體承載與脫嵌鋰離子的能力更強，使得硅基材料具有比石墨更好的比容量與快充性能。

小鵬汽車作為以快充作為主打優(yōu)勢的代表企業(yè)之一，其旗下資本投資GruEnergy，顯示出電動汽車賽道各方玩家圍繞快充技術(shù)儲備進行的“鏖戰(zhàn)”進一步加劇。

從上海車展來看，造車新勢力紛紛圍繞快充性能“秀肌肉”。

理想首款純電車型搭載了寧德時代4C麒麟電池，充電10分鐘增加400公里續(xù)航。蔚來ES6(圖片)的800V車型僅需12分鐘充電10%-80% SOC。小鵬G6(圖片)全系標配800V高壓快充，實現(xiàn)5分鐘補能超200公里。

而麒麟電池便是采用了高鎳正極+硅基負極材料體系，實現(xiàn)三元版能量密度255Wh/kg，支持5分鐘快速熱啟動及10min充電80％。

此外，欣旺達的閃充電池采用了其自主設(shè)計的閃充硅材料技術(shù)、及硅基體系電解液技術(shù)，支持10分鐘充電 20%-80% SOC。

蜂巢能源提出納米網(wǎng)硅負極技術(shù)方案，并已搭配高鎳正極將率先在4695大圓柱電芯上實現(xiàn)應(yīng)用，能量密度≥300Wh/kg。

國軒高科也在年初透露，預(yù)計今年批量交付的半固態(tài)電池已使用硅負極，已實現(xiàn)單體能量密度達360Wh/kg。

雖然硅基負極技術(shù)被視為打破當前“補能焦慮”的底層突破口，但值得注意的是其產(chǎn)業(yè)化難點仍然突出：充放電過程中硅的體積膨脹可高達400%，導致活性材料易從極片上脫離，引起電池安全及容量衰減問題。

對此，從材料端可以通過納米化、復(fù)合化兩種路徑進行改性。同時可搭配預(yù)鋰化技術(shù)，新型粘結(jié)劑、電解液配方優(yōu)化等。

例如，蜂巢能源為其納米網(wǎng)硅負極技術(shù)方案自主開發(fā)了筑網(wǎng)束硅技術(shù)、硅碳融合技術(shù)、雙層包覆技術(shù)。

欣旺達硅基體系電解液技術(shù)采用的成膜添加劑，通過調(diào)制形成界面膜，有效抑制硅材料體積膨脹。

寧德時代在搭配的導電劑中使用了1.5~2納米管徑的單壁碳納米管，對硅負極束縛力更強，導電網(wǎng)絡(luò)更充分，即使硅負極顆粒發(fā)生體積膨脹并開始出現(xiàn)裂縫時，仍可通過單壁碳納米管保持良好連接。

為滿足下游車企及電池廠商的需求，負極材料企業(yè)也紛紛加碼推進硅基材料的研發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)。當前進入實質(zhì)性量產(chǎn)或出貨階段的企業(yè)有上海杉杉、貝特瑞、石大勝華、天目先導等。

上海杉杉硅氧負極產(chǎn)品一、二代已實現(xiàn)批量供應(yīng)，第三、四代硅氧產(chǎn)品正處于開發(fā)、認證當中。新一代高容量高首效的硅碳產(chǎn)品基礎(chǔ)款也已開發(fā)完成。今年3月，寧波杉杉4萬噸硅基負極材料項目開工，預(yù)計于2024年初投試產(chǎn)。

璞泰來與中科院物理所合作量產(chǎn)硅基負極材料，其硅碳負極材料產(chǎn)品定位3代負極硅技術(shù)，納米硅摻雜石墨或者硬碳的技術(shù)。

石大勝華硅基產(chǎn)品為高首效型硅氧碳負極材料，同時有應(yīng)用于固態(tài)電池的“氣相硅碳”在研。公司當前規(guī)劃投建的硅基負極產(chǎn)能為5萬噸/年。

天目先導純品硅負極年產(chǎn)量達10000噸、配套硅負極用石墨年產(chǎn)量50000噸。在研發(fā)上，已逐步實現(xiàn)一代氧化亞硅、一代硅碳、二代硅碳、二代氧化亞硅的量產(chǎn)。三代硅碳產(chǎn)品已進入中試階段。

可以確定的是，硅基負極已經(jīng)不僅僅是負極材料細分領(lǐng)域所關(guān)注的風口，而成為車企及電池企在快充賽道競逐的關(guān)鍵抓手。

GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年我國硅基負極復(fù)合后出貨量為1.6萬噸，消費電子與電動工具市場仍占據(jù)大頭。而隨著電動汽車終端快充趨勢帶動，以及46系大圓柱電池的放量，硅基負極需求將顯著增加，有望迎來規(guī)模級產(chǎn)能釋放。

同時，由于硅基材料特性需要配套特定的導電劑、粘結(jié)劑等，也為相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)帶來新的增長空間。

在此背景下，由高工鋰電、高工產(chǎn)業(yè)研究院聯(lián)合主辦的2023高工鋰電材料大會將于6月6-7日在四川成都舉行，峰會主題為“穿越迷霧，破浪前行”。屆時將邀請上述電池廠商及負極材料代表企業(yè)領(lǐng)袖參會，分享硅基負極技術(shù)趨勢與產(chǎn)業(yè)研判。敬請期待！

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