专栏/硅基材料用量进入爆发初期，比克电池提出三点性能展望2023年07月12日 12:25--浏览 ·
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关注近日，深圳市比克动力电池有限公司（以下简称比克电池）潘庆瑞博士在行业会议发表以《硅基材料在圆柱锂离子电池上的开发现状和面临的挑战》的主题演讲，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。”本文禁止转载或摘编------0}