Al superar los 300 Wh/kg, se acelera la industrialización del ánodo de silicio-carbono

Como una herramienta poderosa para romper los grilletes de la densidad energética de la batería, el proceso de industrialización de los materiales de electrodos negativos a base de silicio se está acelerando. Hasta hasta ahora, muchas compañías de automóviles incluidas Tesla, BYD, NIO, SAIC Zhiji, GAC Aion, Mercedes-Benz, y Zeekr han ya comenzaron o están a punto de instalar baterías de potencia de electrodos negativos a base de silicio. Fabricantes líderes de baterías como CATL, EVE Energy, y Guoxuan High-tech también han implementado productos de baterías de potencia de electrodos negativos a base de silicio  .

"El electrodo negativo a base de silicio es el nuevo tipo de material de electrodo negativo que probablemente se utilizará a gran escala en el futuro, y su aplicación se está convirtiendo en un campo de batalla para la diferenciación del rendimiento de la batería." Las organizaciones de la industria analizaron que se predice que para 2025, se espera que la demanda global de materiales de electrodos negativos a base de silicio alcance 200,000 toneladas, de las cuales se espera que la tasa de penetración en baterías de consumo alcance el 50%, correspondiente a una demanda de aproximadamente 70,000 toneladas; la tasa de penetración en baterías cilíndricas y cuadradas de potencia alcanzará 35% y 20% respectivamente, correspondiente a a demanda de aproximadamente 130,000 toneladas.

A medida que las empresas de vehículos eléctricos continuan aumentando sus necesidades de densidad energética de baterías de energía, Northeast Securities cree que la transición de baterías de litio Los materiales de electrodos negativos desde los sistemas de grafito hasta los electrodos negativos a base de silicio serán la dirección futura de las actualizaciones tecnológicas. En el futuro, el sistema de electrodos negativos a base de silicio combinados con materiales ternarios con alto níquel puede convertirse en una de las tendencias principales de desarrollo, y la industrialización del silicio Los electrodos negativos de base está a punto de venir.

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Los líderes de la batería son más optimistas sobre la ruta de la tecnología

El rendimiento de los materiales a base de silicio es extremadamente excelente, y ellos pueden lograr un "ataque de reducción de dimensionalidad" en los materiales de grafito corrientes actuales . Teóricamente, la capacidad específica de los materiales de electrodos negativos de grafito es 372mAh/g, y el Los productos reales producidos en masa han alcanzado los 360 mAh/g,, lo que se ha acercado al valor máximo teórico y básicamente ha alcanzado el nivel límite de industrialización. la capacidad teórica de gramos del electrodo negativo de silicio puede ser tan alta como 4200mAh/g, que es más de 10 veces que la de los materiales de grafito .

En la actualidad,, muchas empresas han desarrollado baterías con densidades de energía superiores a 300Wh/kg, precisamente porque utilizan una combinación de níquel y materiales de electrodo negativo de silicio. Por ejemplo, la batería suplementada de litio dopada con silicio de CATL utilizada en SAIC Zhiji tiene una energía de celda densidad de más de 300Wh/kg; NIO lanzó un paquete de baterías de 150kWh que utiliza tecnología de electrodos negativos de silicio carbono inorgánicos, con a densidad de energía de celda de 360Wh/kg.

Según los expertos de la industria, los materiales de electrodos negativos a base de silicio principalmente incluyen dos direcciones técnicas: silicio-carbono y silicio-oxígeno. Actualmente, silicio-oxígeno. la tecnología está madura pero tiene un límite superior bajo, "las principales limitaciones son la primera eficiencia de carga y descarga y la densidad de energía(el límite superior de capacidad de gramos es relativamente bajo)", y silicio-carbono electrodo negativo con alta primera eficiencia es la opción a mediano y largo plazo para las fábricas de baterías.

Sin embargo, los electrodos negativos de silicio-carbono , también tienen las desventajas de una gran expansión y un rendimiento de ciclo pobre. Se entiende que debido al material características de los electrodos negativos de silicio-carbono, se expandirán y se encogerán durante el proceso de carga y descarga, y su velocidad máxima de expansión de volumen es tan alto como 300%, que es mucho más alto que el 10-12% de electrodos negativos de grafito. Además , el La vida del ciclo general actual de los electrodos negativos de silicio-carbono es 300-500 veces , mientras la vida del ciclo de los electrodos negativos de grafito artificial puede exceder 3,000 veces. Esto también afecta el proceso de industrialización de los electrodos negativos de silicio-carbono.

La industria ha estado buscando avances tecnológicos. Tianfeng Securities señaló que debido a su mejor consistencia, la tasa de expansión de silicio-carbono poroso los materiales compuestos preparados por deposición química de vapor (CVD) es menor , y el rendimiento del ciclo correspondiente también ha sido mejorado significativamente. "Desde la perspectiva de mejorar la densidad energética a mediano y largo plazo, CATL alienta a los fabricantes de materiales a desarrollar electrodos negativos de silicio-carbono, especialmente métodos de deposición de vapor químico," dijo la agencia.

Por supuesto, debido a la tecnología de proceso relativamente compleja de deposición CVD de materiales de electrodos negativos de silicio-carbono, altos requisitos para la estabilidad del producto% 2c y el hecho de que las materias primas no han sido producidas en masa, tiene un umbral y costo altos.

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La producción en masa se acelera

En actualidad,, muchos fabricantes de materiales están inaumentando su inversión en proyectos de ánodos de silicio-carbono. Según estadísticas incompletas de organizaciones de la industria, de desde principios de 2023 hasta septiembre de este año, se han proyectos de planificación de capacidad de producción de material de ánodo de silicio-carbono lanzó, que implica una inversión de más de 20 mil millones de yuanes. Fabricantes líderes como B&T, Shanshan Co., Ltd ., y Putailai tienen todos los planes hechos.

El 15, de septiembre se instaló el primer lote de líneas de producción de Anhui Bondrui Proyecto de materiales de ánodos de silicio carbono y lechada conductiva a nanoescala en producción. Se informa que la inversión total del proyecto es de alrededor 6 mil millones de yuanes. Después de finalización, puede producir 50% 2c000 toneladas de materiales de ánodo de silicio-carbono a nanoescala y 200,000 toneladas de soporte nuevos agentes conductores anualmente.

Según Battery China, Shanshan Co., Ltd., una empresa líder de material de electrodos negativos , ha realizado avances en el núcleo Tecnología de síntesis en masa de precursores de material de electrodos negativos a base de silicio and lograda suministro en masa de electrodos negativos a-base de silicio. La empresa también tiene se construyó una capacidad de capacidad de producción de electrodos negativos integrados a base de silicio de 40,000 toneladas en Ningbo, y se espera la primera fase del proyecto se pondrá en producción de prueba en la segunda mitad de este año.

Otro material líder , BYD Battery, actualmente tiene un electrodo negativo de silicio-carbono capacidad de producción de 5,000 toneladas/año, y la empresa también ha invertido 5 mil millones de yuanes para construir un proyecto con una producción anual de 40,000 toneladas de electrodos negativos a base de silicio materiales . Se espera que la primera fase del proyecto sea completada y puesta en producción en 2024. Se espera que para 2028 tendrá una capacidad de producción a base de silicio de aproximadamente 50,000 toneladas/año.

Según Putailai, la empresa's CVD los productos de ánodos de silicio-carbono se están introduciendo sin problemas a los clientes consumidores , y la capacidad de la línea piloto es escasez. La empresa está acelerando la construcción de la capacidad de Anhui Zichen's 12,000 toneladas/año proyecto de material ánodo a base de silicio, y se espera que el primer lote de capacidad de producción se forme a principios de 2025.

Además,, Dow Technology reveló que sus materiales de electrodos negativos de silicio-oxígeno y nuevos materiales de electrodos negativos de silicio-carbono en fase gaseosa han sido enviados para evaluación y han sido reconocido por algunos clientes. Zhongke Electric reveló que su electrodo negativo de silicio-carbono ha completado la línea de producción piloto, y algunos productos han sido enviados a los clientes para pruebas y reconocidos. Xiangfenghua dijo que los materiales de electrodos negativos de silicio-carbono desarrollados por su empresa está en la etapa piloto y tiene las condiciones para la industrialización. Binhai Energy reveló que sus productos de silicio-carbono han completado la determinación de condiciones de prueba a pequeña escala.

La industria es generalmente optimista sobre las perspectivas de aplicación de los ánodos de silicio-carbono. En la vista de los expertos de la industria, con la mejora continua de tecnología de proceso de ánodo de silicio-carbono, el desarrollo continuo y la reducción de costos de materias primas, y mayor exploración de la proporción de mezcla de silicio -ánodos de carbono, silicio-los productos de ánodos de carbono continuarán expandiéndose en el campo de las baterías de energía en el futuro, y CVD silicono depositado -Los ánodos de carbono también mostrarán su destreza, ayudando a mejorar continuamente el rendimiento de las baterías de energía.