万吨级规模落地 硅碳负极产业化来临

来源:电池中国发布时间:2021-11-11 16:25:37

在高镍三元渗透率快速提升的背景下,市场对于硅负极材料的需求也“水涨船高”,相关项目投资也不断呈现指数级跳跃。

11月10日,硅宝科技发布公告称,公司计划投资5.6亿元在四川彭山经开区建设1万吨/年锂电池用硅碳负极材料项目、4万吨/年专用粘合剂生产基地和锂电材料研发中心。

据电池中国了解,硅宝科技在2019年已经建成50吨/年硅碳负极材料中试生产线,产品已通过数家电池厂商测评并实现小批量供货,亟待产业化规模生产。

事实上,据行业机构统计,2020年我国硅负极材料的出货量仅有0.9万吨,占整体负极材料出货的比例仅有2%。

从50吨到1万吨,这个跳跃属实有点夸张。这一方面表明硅宝科技对其硅碳负极材料技术胸有成竹;另一方面也预示着作为负极材料下一代技术的硅负极,即将迎来大规模的产业化应用,具备相关技术的企业,已经积极进行市场布局,希望在新赛道中掌握主动权。

电池、车企争相在高端产品应用硅负极产品

实际上,进入2021年,硅负极率先在电池领域打响技术炫技“第一枪”。

今年1月8日,国轩高科对外发布了能量密度高达210Wh/kg的磷酸铁锂产品,据国轩高科介绍,公司在磷酸铁锂化学体系中首次成功应用了硅负极材料,实现了其能量密度大幅提升。

紧接着第二天,也即1月9日,蔚来汽车对外发布了一款单体能量密度达360Wh/kg的150kWh半固态电池。蔚来汽车透露,该款电池正极材料使用了超高镍材料,负极使用了“无机预锂化硅碳负极”,搭载该款电池的车型,续航里程可超过1000km。

同在1月,智己汽车发布的首款车型,新车将搭载上汽与宁德时代共同开发的电池,首次采用“掺硅补锂电芯”技术,单体能量密度达300Wh/kg,并可做到20万公里零衰减(NEDC工况)。

4月,广汽正式对外发布了基于海绵硅负极电池技术的电池产品。广汽宣称,使用该技术的单体电芯,同等电量下体积可减少20%、重量可减轻14%,电芯能量密度超过280Wh/Kg。

据外媒报道,特斯拉也已经将硅碳负极应用于Model 3相关电池,并且计划在4680电芯中大规模应用硅碳负极材料。近日,特斯拉收购了美国电池初创公司SiILion,后者最重要的专利之一“包含硅颗粒的大型电池负极”,现在已转移到特斯拉名下。

可以看出,车企在追求更高续航、更高性能的趋势下,已经开始大胆尝试在新车型中应用硅负极材料。

电池企业方面,除了前面提到的国轩高科,包括宁德时代、三星SDI、SKI、星恒电源、力神电池等企业也已开始小规模测试或导入硅碳负极材料,通过在石墨负极材料中“掺杂”或小比例添加,来改善和提高电池的各方面性能。

比如,根据宁德时代的规划,其将在第二代NCM811高镍电池中加入硅碳负极,制造能量密度高于300Wh/kg的高镍电池产品;三星SDI今年将推出含硅量7%的硅负极电池,并计划到2024年推出硅含量10%左右的电池产品。

数据显示,硅材料的理论克容量高达4200mAh/g,远高于石墨材料的372mAh/g,是目前已知能用于负极的材料中理论克容量最高的材料。因其比容量大,能极大提高锂电池的能量密度,硅材料被认为是新一代负极材料的发展方向。

多家企业着手布局 或将加快硅负极产业化进程

从前述数据可以看出,2020年国内硅负极材料出货量尚不足1万吨,占比也仅有2%。一方面因其成本比较高;另一方面也因其较多技术难题需要攻克。

不过,因市场需求驱动和相关技术的突破,不少企业的硅碳负极产能布局也提上日程。

此前硅宝科技仅有50吨/年的硅碳负极中试产线。据硅宝科技透露,其中试线产品已通过四川省经信厅成果鉴定,鉴定结果为国际先进水平,并通过多家电池厂商测评且已开始小批量供货。

基于此,公司需要将技术和产能迅速落地,投资建设万吨级规模的硅碳负极材料产线。

今年3月,电解液溶剂龙头石大胜华发布公告称,拟在山东东营市建设1000吨/年硅碳负极材料项目,生产技术来自美国HICO公司,石大胜华称已与技术提供方达成初步协议。对于涉足负极材料,石大胜华表示,对于硅碳负极材料的建设,是对新材料领域的延伸,充分发挥公司在锂离子电池材料领域的优势,与现有业务一起,更好地服务下游客户。

另外,资料显示,国内负极材料头部企业贝特瑞已经建成年产3000吨硅负极材料,并批量供应海外客户;天目先导其硅负极材料目前年产能在2000吨左右;壹金新能源技术其年产5000吨硅基负极材料项目也正按计划推进中。

此外,包括杉杉股份、璞泰来、中科电气、翔丰华、国民技术等多家企业也已经布局或相关产品已经进入中试、批量生产阶段。

在主流车企示范推广应用下,以及电池企业在高能量密度电池产品研发上的持续推进,硅碳负极材料的产业化进程将加快,预计接下来几年会不断提速,而伴随着大规模产能的释放,硅负极材料的成本也将快速下降,技术也将持续迭代优化。

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