Mit einem Durchbruch von 300 Wh/kg beschleunigt sich die Industrialisierung von Silizium-Kohlenstoff-Anoden

Als leistungsfähiges Werkzeug, um die Fesseln der Batterie-Energiedichte zu durchbrechen, beschleunigt der Industrialisierungsprozess von Silizium-basierten negativen Elektrodenmaterialien. Bisher haben, viele Autofirmen darunter Tesla, BYD, NIO, SAIC Zhiji, GAC Aion, Mercedes-Benz, und Zeekr bereits begonnen oder sind im Begriff, siliziumbasierte negative Elektrodenbatterien zu installieren. Führende Batteriehersteller wie CATL, EVE Energy, und Guoxuan High-Tech haben auch auf Silizium basierende negative Elektroden-Stromversorgungs- Batterieprodukte eingesetzt.

"Siliziumbasierte negative Elektroden ist der neue Typ von negativen Elektrodenmaterialien, die in der Zukunft am wahrscheinlichsten im großen Maßstab verwendet werden werden., Und seine Anwendung wird zum Schlachtfeld für die Differenzierung der Batterieleistung." Branchenorganisationen analysierten, dass bis 2025, die weltweite Nachfrage nach siliziumbasierten negativen Elektrodenmaterialien erwartet erreicht wird 200,000 Tonnen, davon wird die Penetrationsrate in Verbraucherbatterien erwartungsgemäß 50%, erreichen entsprechend einem Bedarf von ungefähr 70,000 Tonnen; die Penetrationsrate in zylindrischen und eckigen Power-Batterien erreicht 35% bzw. 20% , entsprechend a Nachfrage von ca. 130,000 Tonnen.

Da nachgelagerte Elektrofahrzeugunternehmen ihre Anforderungen an Strom Batterie Energiedichte weiter erhöhen, ist Northeast Securities davon überzeugt, dass der Übergang von Lithiumbatterien Negative Elektrodenmaterialien von Graphitsystemen bis hin zu Silizium-basierten negativen Elektroden werden die zukünftige Richtung technologischer Upgrades sein. In der Zukunft, das System von siliziumbasierten negativen Elektroden kombiniert mit ternären Materialien mit hohem-Nickelgehalt könnte einer der Mainstream-Entwicklungstrends, und die Industrialisierung von Silizium werden -basierte negative Elektroden steht in der Ankunft.

01

Batterieführer sind optimistischer, was die Technologieroute angeht

Die Leistung von siliziumbasierten Materialien ist extrem hervorragend, und sie können ein erreichen"Dimensionalität Reduktion Angriff" auf den aktuellen Mainstream Graphitmaterialien . Theoretisch, beträgt die spezifische Kapazität von Graphit negativen Elektrodenmaterialien 372mAh/g, und die tatsächliche massenproduzierte Produkte haben 360mAh/g, erreicht, was sich dem theoretischen Maximalwert und grundsätzlich dem Grenzniveau der Industrialisierung erreicht hat. Die Die theoretische Gramm-Kapazität von Silizium negativer Elektrode kann bis 4200mAh/g, sein, was mehr als 10 mal so so von Graphitmaterialien ist .

Gegenwärtig haben viele Unternehmen Batterien mit Energiedichten von 300Wh/kg, entwickelt, genau, weil sie eine Kombination von hohem Nickelanteil verwenden und Silizium negative Elektrodenmaterialien. Zum Beispiel, hat die siliziumdotierte Lithium-ergänzte Batterie von CATL , die in SAIC verwendet wird, eine Zellenenergie Dichte von über 300Wh/kg; NIO veröffentlichte einen 150kWh Akku, der anorganische Vorlithiierung Silizium-Kohlenstoff negative Elektrodentechnologie, mit a verwendet Zelle Energiedichte von 360Wh/kg.

Brancheninsidern zufolge umfassen negative Elektrodenmaterialien hauptsächlich zwei technische Richtungen 3a Silizium-Kohlenstoff und Silizium-Sauerstoff. Derzeit, Silizium-Sauerstoff Technologie ist ausgereift aber hat eine niedrige Obergrenze, "Die Haupteinschränkungen sind die Effizienz des ersten Ladens und Entladens und die Energiedichte (die obere Grenze der Gramm-Kapazität ist relativ niedrig)", und Silizium-Kohlenstoff negative Elektrode mit hohem ersten Wirkungsgrad ist die mittel- und langfristige Wahl für Batteriefabriken.

Allerdings haben , Silizium-Kohlenstoff negative Elektroden auch die Nachteile einer großen Ausdehnung und einer schlechten Zyklusleistung. Es ist verstanden, dass auf das Material zurückzuführen ist Eigenschaften von Silizium-Kohlenstoff negativen Elektroden, Sie dehnen und schrumpfen während des Lade- und Entladevorgangs, und ihre maximale Volumenausdehnung ist so hoch wie 300%, was viel höher ist als die 10-12% von Graphit-negativen Elektroden. Zusätzlich , die Die aktuelle allgemeine Zykluslebensdauer von Silizium-Kohlenstoff negativen Elektroden beträgt 300-500 mal, während die Zykluslebensdauer von künstlichen Graphit negativen Elektroden überschreiten kann 3,000 mal. Dies beeinflusst auch den Industrialisierungsprozess von Silizium-Kohlenstoff-negativen Elektroden.

Die Branche hat nach technologischen Durchbrüchen gesucht. Tianfeng Securities wies darauf, dass auf seiner besseren Konsistenz, die Ausdehnungsrate von porösem Silizium-Kohlenstoff zurückzuführen ist Verbundwerkstoffe, die durch chemische Dampfabscheidung (CVD) hergestellt werden, ist niedriger,, und die Leistung des entsprechenden Zyklus wurde deutlich verbessert. "Aus der Perspektive der Verbesserung der Energiedichte in mittel- und langfristiger Perspektive ermutigt CATL Materialhersteller, negative Elektroden aus Silizium-Kohlenstoff zu entwickeln insbesondere chemische Dampfabscheidungsmethoden," die Agentur sagte.

Natürlich, aufgrund der relativ komplexen Prozesstechnologie der CVD-Abscheidung von Silizium-Kohlenstoff negativen Elektrodenmaterialien, hohe Anforderungen an die Produktstabilität% 2c und die Tatsache, dass Rohstoffe noch nicht in Massenproduktion produziert werden,2c sie haben einen hohen Schwellenwert und Kosten.

02

Die Massenproduktion beschleunigt sich

Derzeit erhöhen viele Materialhersteller ihre Investitionen in Silizium-Kohlenstoff-Anodenprojekte. Laut unvollständigen Statistiken von Branchenorganisationen Vom Anfang von 2023 bis September dieses Jahres wurden mehr als 400,000 Tonnen Silizium-Kohlenstoff Anodenmaterial Produktionskapazität Planungsprojekte durchgeführt gestartet, mit einer Investition von mehr als 20 Milliarden Yuan. Führende Hersteller wie B&T, Shanshan Co., Ltd ., und Putailai haben alle Pläne gemacht.

Am September 15, wurde die erste Charge von Produktionslinien des Anhui Bondrui Nano-skaligen Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien und Aufschlämmung leitfähigen Projekts in Betrieb genommen in die Produktion. Es wird berichtet, dass die Gesamtinvestition des Projekts ungefähr 6 Milliarden Yuan beträgt. Nach Fertigstellung, kann 50% produziert werden. 2.000 Tonnen an nanoskaliger Silizium-Kohlenstoff-Anodenmaterialien und 200%2.000 Tonnen unterstützende neue leitfähige Wirkstoffe jährlich.

Laut Battery China, Shanshan Co., Ltd., hat ein führendes negatives Elektroden Material Unternehmen, Durchbrüche im Kern geschaffen Technologie der Massensynthese von Silizium-basierten negativen Elektrodenmaterial Vorläufern and erreicht die Massenversorgung von Silizium-basierten negativen Elektroden. Das Unternehmen hat auch baute eine 40,000-Tonnen integrierte siliziumbasierte negative Elektrodenproduktionskapazität in Ningbo, und die erste Phase des Projekts wird erwartet soll in der zweiten Hälfte dieses Jahres in die Testproduktion gehen.

Ein anderes Material führend , BYD Batterie, verfügt derzeit über eine Silizium-Kohlenstoff negative Elektrode Produktionskapazität von 5,000 Tonnen/Jahr, und Das Unternehmen hat außerdem 5 Milliarden Yuan investiert, um ein Projekt mit einer Jahresproduktion von 40 %2.000 Tonnen siliziumbasierter negativer Elektroden aufzubauen Materialien . Die erste Phase des Projekts wird voraussichtlich im Jahr 2024 abgeschlossen und in die Produktion gegeben. Es wird erwartet, dass das Bis 2028 wird es eine Silizium-basierte Produktionskapazität von ungefähr 50,000 Tonnen/Jahr haben.

Nach Angaben von Putailai werden die Produkte des Unternehmens mit CVD-Ablagerungen und Silizium-Kohlenstoff-Anoden den Verbrauchern und Kunden reibungslos vorgestellt Die Kapazität der Pilotlinie ist mangelhaft. Das Unternehmen beschleunigt den Aufbau der Kapazität von Anhui Zichen's 12,000 Tonnen/Jahr Siliziumbasiertes Anodenmaterial Projekt, und es wird erwartet, dass die erste Charge der Produktionskapazität Anfang 2025 gebildet werden wird.

Darüber hinaus gab 2c Dow Technology bekannt, dass seine negativen Elektrodenmaterialien aus Silizium-Sauerstoff und neue negative Elektrodenmaterialien aus Silizium-Kohlenstoff in der Gasphase gesendet wurden für die Bewertung und wurden von einigen Kunden anerkannt. Zhongke Electric gab bekannt, dass seine Silizium-Kohlenstoff negative Elektrode die Pilotproduktionslinie abgeschlossen hat., und einige Produkte wurden zum Testen an Kunden gesendet und anerkannt. Xiangfenghua sagte, dass das Silizium-Kohlenstoff negative Elektrodenmaterial Produkte von entwickelt wurden Sein Unternehmen befindet sich in der Pilotphase und verfügt über die Bedingungen für die Industrialisierung. Binhai Energy gab bekannt, dass seine Silizium-Kohlenstoff-Produkte die Bestimmung abgeschlossen haben von kleinmaßstäblichen Testbedingungen.

Die Branche ist im Allgemeinen optimistisch, was die Anwendungsaussichten von Silizium-Kohlenstoff-Anoden angeht. In der Sicht von Brancheninsidern mit der kontinuierlichen Verbesserung Silizium-Kohlenstoff-Anodenprozesstechnologie, die kontinuierliche Entwicklung und Kostenreduzierung von Rohstoffen, und weitere Erforschung des Mischverhältnisses von Silizium -Kohlenstoffanoden, Silizium-Kohlenstoffanodenprodukte werden im Bereich der Energiebatterien in der Zukunft, und CVD abgeschiedenes Silizium weiter ausgebaut -Kohlenstoffanoden werden auch ihre Fähigkeiten zeigen, und dabei helfen, die Leistung von Energiebatterien kontinuierlich zu verbessern.