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硅基材料有望打破鋰電負(fù)極行業(yè)格局

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1193次  |  2018年07月27日  

鋰離子電池的四大重要組成包括正極、負(fù)極、電解液和隔膜,在負(fù)極材料領(lǐng)域,自上個世紀(jì)90年代索尼推出商用鋰電池以來,石墨負(fù)極就牢牢占據(jù)了統(tǒng)治地位。


如今,隨著動力電池市場需求的急速增長,帶動了上游各個材料領(lǐng)域快速發(fā)展,與此同時,行業(yè)也對電池材料的性能也提出了更高的要求。在負(fù)極材料方面,近幾年世界各地的科學(xué)家都在試圖開發(fā)出能夠替代石墨的負(fù)極材料,由于硅基負(fù)極材料的比容量可達(dá)到4200mAh/g,遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極理論比容量的372mAh/g,高出石墨負(fù)極10倍有余,因而備受科研界和廠商的青睞。


硅基材料有望成鋰電負(fù)極“新大陸”


過去,當(dāng)鋰材料嵌入到硅晶胞內(nèi)時,在技術(shù)上會導(dǎo)致硅材料發(fā)生嚴(yán)重膨脹,造成電池容量迅速下降。隨著技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家將硅負(fù)極和石墨材料結(jié)合在一起,研發(fā)出了硅碳復(fù)合材料。


據(jù)了解,特斯拉發(fā)布的Model3就采用了硅碳負(fù)極作為動力電池新材料。通過在人造石墨中加入10%的硅基材料,特斯拉讓電池容量達(dá)到了550mAh/g以上,電池能量密度可達(dá)300wh/kg。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,這種電池技術(shù)是一個重要的技術(shù)突破,有望促進(jìn)國內(nèi)鋰電行業(yè)在硅碳材料應(yīng)用上的探索和突破。目前,這種用硅碳復(fù)合材料來提升電池能量密度的方式,已是業(yè)界公認(rèn)的鋰電負(fù)極材料發(fā)展方向之一。

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此外,一些韓國和日本的材料廠商還推出了商業(yè)化的氧化亞硅復(fù)合負(fù)極材料。這些企業(yè)通過在技術(shù)上對硅基材料進(jìn)行碳包覆,改善了材料的導(dǎo)電性,同時也避免了讓氧化亞硅材料直接與電解液接觸,改善了材料的循環(huán)性能。


盡管近年來硅基負(fù)極材料在應(yīng)用端做出了諸多改進(jìn),但目前在實(shí)際應(yīng)用中,仍需要石墨材料的配合,未能完全撼動石墨材料在鋰電負(fù)極領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。但是隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,硅基負(fù)極材料在循環(huán)性能、生產(chǎn)成本等方面仍有提升空間,有望成為“鋰電負(fù)極材料的新大陸”。


企業(yè)布局硅負(fù)極材料推進(jìn)商業(yè)化


相比于石墨負(fù)極材料,目前硅基負(fù)極材料在鋰電領(lǐng)域的應(yīng)用依然只能算是小字輩。目前,國內(nèi)大多數(shù)材料企業(yè)在硅基負(fù)極材料領(lǐng)域的應(yīng)用還處于初級階段,正在探索商業(yè)化之路。一些日韓企業(yè)則已開始將硅負(fù)極材料應(yīng)用于汽車動力電池中,并實(shí)現(xiàn)商品化。


媒體公開資料顯示,日本GS湯淺公司已推出采用硅基負(fù)極材料的鋰電池,并成功應(yīng)用在了三菱汽車上;日立麥克賽爾則宣布已開發(fā)出可實(shí)現(xiàn)高電流容量硅負(fù)極鋰電池;此外,日本三井金屬也雄心勃勃地要將硅負(fù)極鋰電池推向消費(fèi)電子和電動汽車兩大領(lǐng)域。

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國內(nèi)企業(yè)方面,今年8月15日,中國寶安在互動平臺上表示,公司下屬貝特瑞公司生產(chǎn)的硅基負(fù)極材料已有國外客戶批量使用,未來將有較大增長;杉杉股份在硅、石墨烯材料領(lǐng)域累計發(fā)布了10項(xiàng)專利聲明,技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢日益明顯,硅碳負(fù)極材料已經(jīng)試產(chǎn),并逐步向市場推廣。


在目前動力電池正極材料未能取得重大突破時,負(fù)極材料的選用成為了決定動力電池能效的重要因素。隨著新能源汽車對續(xù)航里程的要求不斷提高,硅基負(fù)極材料的高比容量優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn),有望打破石墨在鋰電負(fù)極材料領(lǐng)域的“獨(dú)大”格局,鋰電池負(fù)極材料市場或?qū)⒅匦孪磁啤?/p>

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