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比克电池:硅负极圆柱锂电池优势突出,能量密度与安全成主要亮点 - 乐鱼APP官方网站

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日期:2024-02-13

7月6至7日,2023全球动力锂电池负极材料及原材料大会在青岛召开。深圳市比克动力电池有限公司(以下简称比克电池)潘庆瑞博士受邀出席“非碳类负极的关键技术路线”专场活动,以《硅基材料在圆柱锂离子电池上的开发现状和面临的挑战》为主题进行了演讲,携手行业同仁从原材料行情、市场、技术等多维度探讨锂电发展新未来。

图1:比克电池潘庆瑞博士现场分享

伴随新能源汽车和锂电池产业快速发展,作为锂离子电池核心主材的负极材料需求增长旺盛。据观研报告网发布的《中国锂电负极材料行业现状深度调研与未来投资研究报告(2023-2030年)》显示,负极材料是锂离子电池储存锂的主体,截至2022年市场规模为308.3亿元,相较2021年增加77.2亿元。

虽然石墨已被公认为是锂电池的理想负极材料,但由于容量已接近理论极限,限制了高性能锂离子电池的进一步发展。当下,硅因为其高理论比容量、低脱嵌锂电位、环境友好、储量丰富等多重优势,被行业视为最具潜力的下一代负极材料主力军。

比克电池作为国内老牌锂电厂商,凭借敏锐的嗅觉和领先的优势,成为国内最早应用硅负极材料的企业之一,并在该领域持续深耕。

潘庆瑞博士介绍:“硅基材料要在电芯中实现应用,需要满足高容量、高界面稳定性、高振实(压实)、低成本等性能。目前符合的这些要求的主要是一些微米级-纳米设计的硅负极材料,如传统硅碳、新型硅碳、氧化亚硅等,比克已在这些方面做了大量研发工作,发现负极材料在350-700mAh/g区间使用时,能量密度会随着负极容量提高明显提升。”

硅基材料带来更高容量的同时,也产生了体积膨胀的新问题,给硅的实际应用带来挑战。比克电池优先选择圆柱电池策略,取得了不错的突破和进展。潘庆瑞博士表示:“方壳、软包电池在循环后期容易发生明显的膨胀,但圆柱电池因结构的优势,即使在寿命终止时也能保证不形变,不但可采用更激进的化学体系,而且还能保证优异的安全性能。比克也是国内最先量产高镍-硅体系电芯的企业之一。”现阶段,比克电池硅氧材料已由一代硅发展到三代硅,首效由77%提升至86%,正极利用率也在逐步增加;既保持了高容量,又使得电池循环寿命依旧能够达到常温1000周80%,45℃高温1000周70%以上。

图2:比克电池硅负极圆柱锂电池

百尺竿头更进一步,基于前沿负极材料研究,比克圆柱电芯产品布局明确。从2024年到2027年,比克电池在大圆柱产品路线上实施双线布局战略,满足新能源汽车和消费电子产品等应用场景,对电池容量、效率和续航能力诸多方面提出的更高要求。其一是高性能路线,能量密度在280~330Wh/kg之间,首代产品采用高镍+高首效硅,支持4C快充;轻量化产品,依旧采用高镍+高首效硅,并支持4C快充;准固态产品,将采用超高镍+高比例硅,支持2~3C快充。其二是低成本路线,能量密度达200Wh/kg左右,为磷酸铁锂+硅、Na+离子电池、磷酸锰铁锂+硅等多种体系,实现多元化使用场景。

未来,在动力锂电池、消费电池、储能电池三方面需求持续增长下,前瞻产业研究院初步预测,2026年锂电池负极材料需求量将高达127万吨,年均复合上升率为25%,迎来良好发展契机。潘庆瑞博士认为:“圆柱电池的继续发展,依赖于高镍和硅材料的开发应用,而硅基材料的应用面临着成本、界面稳定性、膨胀、产气、浅充放循环等瓶颈。比克电池将以更高掺混比例推动硅基材料发展,协同电解液和安全方面优化,力争打破瓶颈,探索全新新能源电池,让生活更加美好。

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