Dépassant les 300Wh/kg, l’industrialisation des anodes silicium-carbone s’accélère

En tant que outil puissant pour briser les manilles de la batterie d’énergie densité, ,le processus d’industrialisation des matériaux d’électrodes négatives à base de silicium s’accélère. Jusqu'à présent, de nombreuses entreprises de voiture y compris Tesla, BYD, NIO, SAIC Zhiji, GAC Aion, Mercedes-Benz, et Zeekr ont déjà commencé ou sont sur le montage d'installer des électrodes négatives à base de silicium batteries d'alimentation. Principaux fabricants de batteries tels que CATL, EVE Energy, et Guoxuan High-tech ont également déployé sdes produits d'électrode négative à base de silicium .

"L’électrode négative à base de silicium est le nouveau type de matériau d’électrode négative le probable à être utilisé à une échelle dans le futur, et son application est devenant un champ de bataille pour les performances de la batterie différenciation." L'industrie des organisations a analysé qu'il est prédit que d'ici 2025, la demande mondiale de matériaux d'électrodes négatives à base de silicium devrait atteindre 200,000 tonnes, dont le taux de pénétration dans les batteries des consommateurs est devrait atteindre 50%, correspondant à une demande d’environ 70,000 tonnes; le taux de pénétration en cylindrique et carré puissance batteries atteindra 35% et 20% respectivement, correspondant à un demande d’environ 130,000 tonnes.

Alors que les entreprises de véhicules électriques en aval continuent à augmenter leurs exigences en énergie batterie densité d'énergie, Northeast Securities estime que la transition de la batterie au lithium Les matériaux pour électrodes négatives des systèmes en graphite aux électrodes négatives à base de silicium seront la direction future des mises à niveau technologiques. Dans le futur, le système d’électrodes négatives à base de silicium combinées avec des matériaux ternaires à haute teneur en nickel pourraient devenir l’une des tendances de développement principales , et l’industrialisation du silicium -à base d'électrodes négatives est sur le point de venir.

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Les leaders de la batterie sont plus optimistes sur la route de la technologie

Les performances des matériaux à base de silicium sont extrêmement exceptionnelles, et ils peuvent atteindre un "dimensionnalité réduction attaque" sur le courant matériaux graphite courants  . Théoriquement, la capacité spécifique des matériaux d'électrode négative graphite est 372mAh/g, et le Les produits produits en masse ont atteint 360mAh/g, qui s'est approché de la valeur maximale théorique et essentiellement atteint la limite niveau d'industrialisation. Le la capacité en gramme théorique de silicium électrode négative peut être aussi élevée que 4200mAh/g, qui est plus que 10 fois que des matériaux graphite .

À l’heure actuelle, de nombreuses entreprises ont développé des batteries avec des densités énergétiques dépassant 300Wh/kg, précisément parce que elles utilisent une combinaison de nickel élevé et des matériaux d'électrode négative en silicium. Pour exemple, la batterie dopée au silicium complétée en lithium de CATL utilisée dans SAIC Zhiji a une énergie de cellule densité de plus de 300Wh/kg; NIO publié un 150kWh batterie pack qui utilise inorganique pré-lithiation silicium-carbone négatif électrode technologie, avec un cellule énergie densité de 360Wh/kg.

Selon les initiés de l'industrie, les matériaux d'électrodes négatives à base de silicium principalement incluent deux directions techniques: silicium-carbone et silicium-oxygène. Actuellement, silicium-oxygène la technologie est mature mais a une faible supérieure limite, "les principales limitations sont la première charge et décharge efficacité et densité d'énergie (la limite supérieure de gramme capacité est relativement faible)", et silicone-carbone électrode négative avec haute première efficacité est le choix à moyen et long terme pour les usines de batteries.

Cependant, les électrodes négatives en silicium-carbone , ont également les inconvénients d’une grande expansion et de mauvaises performances de cycle. Il est compris que en dû au matériau caractéristiques des électrodes négatives en silicium-carbone, elles s'étendront et rétréciront pendant le processus de charge et décharge, et leur volume maximum taux d'expansion est aussi élevé que 300%, ce qui est beaucoup supérieur aux 10-12% d'électrodes négatives en graphite. En addition, le le cycle général actuel de la vie des électrodes négatives en silicium-carbone est 300-500 fois, tandis que le cycle durée de vie des électrodes négatives en graphite artificielle peut dépasser 3,000 fois. Cela affecte également le processus d’industrialisation des électrodes négatives en silicium-carbone.

L’industrie a recherché des percées technologiques. Tianfeng Securities a souligné cela en raison de sa meilleure cohérence, le taux d’expansion du silicium-carbone poreux les matériaux composites préparés par dépôt chimique en vapeur (CVD) est inférieur, et les performances du cycle correspondant ont également été considérablement améliorées. "Du point de l’amélioration de la densité énergétique à moyen et long terme, CATL encourage les fabricants de matériaux à développer des électrodes négatives en silicium-carbone, surtout chimique vapeur dépôt méthodes," the agency a dit.

Bien sûr, en raison de la technologie de processus relativement complexe de dépôt CVD de matériaux d'électrodes négatives de silicium-carbone, exigences élevées pour la stabilité du produit% 2c et le fait que les matières premières n’ont pas encore été produites en masse, elles ont un seuil élevé et un coût.

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La production de masse s’accélère

À l’heure actuelle, de nombreux fabricants de matériaux sont inaugmentent leurs investissements dans des projets d’anodes en silicium-carbone. Selon les statistiques incomplètes des organisations industrielles, de le début de 2023 à septembre cette année, plus de 400,000 tonnes de matériau d'anode silicium-carbone production capacité planification projets ont été lancé, impliquant un investissement de plus de 20 milliards de yuans. Principaux fabricants tels que B&T, Shanshan Co., Ltd ., et Putailai ont tous fait des plans.

En septembre 15, le premier lot de lignes de production de Anhui Bondrui Nano-scale Silicium-Carbon Anode Matériaux et Slurry Conductrice Project a été mis dans la production. Il est rapporté que l'investissement total du projet est d'environ 6 milliards de yuans. Après l'achèvement, il peut produire 50 % 2c000 tonnes de nano-échelle silicium-carbone matériaux d'anode et 200,000 tonnes de support de nouveaux agents conducteurs par an.

Selon la batterie Chine, Shanshan Co., Ltd., a principal matériel d'électrode négative entreprise, a fait des percées dans le noyau technologie de synthèse de masse de matériaux d'électrodes négatives à base de silicium précurseurs andes obtenues approvisionnement en masse d'électrodes négatives à base de silicium. La société a également construit une 40,000-tonnes intégrée à base de silicium d'électrodes négatives capacité de production de base à Ningbo, et la première phase du projet est attendue être mis en production d’essai dans la seconde moitié de cette année.

Un autre matériau leader , BYD Battery, actuellement a une silicium-carbone électrode négative capacité de production de 5,000 tonnes/année, et la entreprise a également investi 5 milliards de yuans pour construire un projet avec une production annuelle de 40% 2c000 tonnes d'électrode négative à base de silicium matériaux . La première phase du projet devrait être achevée et mise en production en 2024. Il est attendu que d’ici 2028 il aura une capacité de production à base de silicium d’environ 50,000 tonnes/an.

Selon Putailai, la société's CVD déposés des anodes de silicium-carbone les produits sont présentés en douceur aux consommateurs clients , et la capacité de la ligne pilote est en approvisionnement à court. La société accélère la construction de la capacité de Anhui Zichen's 12,000 tonnes/an projet de matériau d'anode à base de silicium, et il est attendu que le premier lot de capacité de production sera formé au début 2025.

En addition , Dow Technology a révélé que ses matériaux d'électrode négative de silicium-oxygène et de nouveaux matériaux d'électrode de silicium-carbone en phase gazeuse ont été envoyés pour l'évaluation et ont été reconnus par certains clients. Zhongke Electric a révélé que son électrode négative en silicium-carbone a achevé la ligne de production pilote, et certains produits ont été envoyés aux clients pour des tests et reconnus. Xiangfenghua a dit que le matériau d'électrode négative de silicium-carbone produits développés par sa entreprise sont dans la étape pilote et ont les conditions pour l'industrialisation. Binhai Energy a divulgué que ses produits silicium-carbone ont terminé la détermination de conditions de test à petite échelle.

L’industrie est généralement optimiste sur les applications perspectives des anodes en silicium-carbone. Dans le point de vue des initiés de l’industrie , avec l’amélioration continue de technologie de procédé d'anode silicium-carbone, le développement continu et la réduction des matières premières, et une exploration du rapport de mélange du silicium -carbone anodes, silicium-carbon anode products continuera à se développer dans le domaine des batteries d'alimentation dans le futur, et CVD deposited silicium -Les anodes en carbone montreront également leurs prouesses en aidant à améliorer continuellement les performances des batteries d'alimentation.