特斯拉新电池技术-硅碳负极
锂电池负极从石墨体系到硅基负极将是未来的升级方向。未来,随着动力电池能量密度要求的提高,硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。未来两年,随着高镍三元材料NCM811、NCA及其他配套材料的技术逐渐成熟,硅碳负极的产业化即将到来。
不过,虽然硅基合金负极材料相对碳负极材料克容量提升效果明显,但是因为其工艺难度高、生产成本高,且首次充放电效率较低,所以尚未大规模使用。其中,硅碳复合负极以及SiO负极工艺相对成熟,综合电化学性能较优,是目前最为主流的硅基负极材料,已达商业化阶段。
国内大厂稳步布局 电动车领导者负极掺硅
在硅基负极技术上,日本是最早取得突破的国家,最早可追溯至上世纪90年代。当时
索尼与Moli两大公司推出了以碳为负极的锂离子电池,1996年陆续有文章关注微米或纳米结构的硅颗粒与碳相结合,并将其应用于负极材料。这也是全球硅基负极技术发展的开端。
2012年,
松下成功应用硅碳负极,推出NCR18650C型号电池,容量高达4000mah/g,在此后多年的应用中,技术已相对成熟;2017年,其合作伙伴特斯拉在人造石墨中加入10%的硅基材料,在Model 3上采用硅碳负极作为动力电池新材料,电池容量达到了550mAh/g以上,电池能量密度可达300wh/kg。
而在负极产量上占据全球主要份额的中国,在过去的几年里也在硅基负极上积极探索。其中以全球负极巨头、
中国宝安(7.860, 0.10, 1.29%)旗下子公司贝特瑞最为瞩目。作为目前国内唯一可以大批量供货的厂商,贝特瑞在新型硅基负极方向可谓一骑绝尘。
其硅碳负极产品2013年已通过三星验证,是国内三星唯一授权的硅碳生产商,同时供给松下和LG,2017年出货量已达1000吨。后又成功进入松下-特斯拉体系,并逐步占据主供地位,成为特斯拉新型负极最核心的供应商。
贝特瑞相比,国内其他厂家规模较小或处于验证阶段。同为负极材料生产商的
杉杉股份(14.060, 0.04, 0.29%),其硅碳负极产品已量产供货,但出货量不大,主要客户是
宁德时代(145.220, 1.52, 1.06%);
国轩高科(22.570, 0.01, 0.04%)2016年11月发布公告表示,拟募资不超过36亿元用于动力电池相关项目建设,其中包括5000吨硅基负极材料项目。其他厂商包括正拓能源、
璞泰来(81.410, 0.91, 1.13%)、天津力神等,同样仍处于研发与验证阶段。