助力突破300Wh/kg能量密度,众电池巨头猛攻这一技术

发布时间:2023-12-04  

“公司的补锂剂产品已获得海内外多家客户的项目认证,在储能、纯电动乘用车、商用车、电动重卡、插电式混合动力汽车等多个应用领域,均拥有独家的项目定点,进度业内领先。”近期,德方纳米在接受投资机构调研时表示。


助力突破300Wh/kg能量密度,众电池巨头猛攻这一技术


两年前,由上汽集团联合阿里巴巴等打造的高端智能汽车品牌智己,全球首发了两款量产定型车,搭载上汽与宁德时代共同开发的采用“掺硅补锂”电池,电芯能量密度高达300Wh/kg,车辆续航里程能达到1000公里。

  

此外,当年蔚来汽车发布了150kWh固态电池包,也采用了无机预锂化硅碳负极技术,电芯能量密度更是达到360Wh/kg。国轩高科亮相了210Wh/kg的磷酸铁锂电池产品,采用了高克容量硅负极材料和先进的预锂化技术。


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众巨头纷纷布局

  

“因为锂离子电池首次充电时,会造成大量锂损耗,且不可逆,通过补锂可以保障电池的容量。”业内人士指出,补锂也叫“预锂化”“预嵌锂”,是在锂电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子,以抵消不可逆的锂损耗,从而提高电池的总容量和能量密度。

  

通常来讲,补锂技术包括正极补锂和负极补锂。正极补锂通常是在正极合浆过程中添加少量高容量材料。负极补锂的方式则包括:锂箔补锂、锂粉补锂、硅化锂粉补锂和电解锂盐水溶液补锂等。常见的补锂剂有Li2NiO2(LNO)、Li5FeO4(LFO)、Li2O等。

  

据了解,目前包括宁德时代、亿纬锂能、欣旺达、比克动力、珠海冠宇、德方纳米、胜华新材、杉杉能源、研一新材料、安普瑞斯等在内的电池和材料企业都已布局补锂技术,不少企业取得相关专利。

  

除了宁德时代的掺硅补锂,亿纬锂能开发的补锂剂添有Li2O和金属M,包覆了外壳SiOx和碳(CN111193019A)。通过包覆处理,可以提高材料的导电性以及金属的稳定性,减少其溶出。国轩高科基于转化反应的纳米尺寸的Li2O与金属混合物作为正极材料的预锂添加剂,可以在首次循环过程中提供非常高的比容量。

  

另外,中信证券在研报中提到,欣旺达采用专利技术制备钒氧锂盐Li4+xV2O5作为正极补锂添加剂,用在高镍-硅高能量密度体系,显著提升电芯首效,进而提升电芯能量密度,且具有产气量低、稳定性好、循环寿命长等优点。珠海冠宇以Li3N为原料,制得化学式为Li3x+yNxFaClbBrcId的补锂添加剂,稳定性、安全性较高。

  

材料企业方面,今年2月,德方纳米控股子公司德方创域年产20000吨补锂剂项目一期项目在在云南省曲靖市投产。该项目是全球首个实现量产的正极补锂剂项目。

  

“补锂剂给电池体系提供极致的性能提升,”德方纳米表示,主要体现在:可提升电池的能量密度5%以上;改善电池循环性能,循环寿命可提升100%;改善电池低温性能;改善电池前期容量快速衰减问题;降低电池综合瓦时成本。

  

据了解,胜华新材目前已经具有中试产线产能150吨补锂剂产能。去年2月,胜华新材拟在四川眉山投资建设2万吨/年正极补锂剂项目,其中,一期5000吨/年正极补锂剂装置及配套设施,投资额为2.35亿元,计划2024年2月建成;二期1.5万吨/年正极补锂剂装置及配套设施,计划投资额为7亿元。

  

胜华新材今年年初表示,公司选择了与国内头部企业差异化竞争的策略,产品档次较高。钴基补锂剂属行业内较新产品,公司产品也是市场唯一一款钴基补锂剂,已陆续给客户送样。在量产能力上,公司也是国内极少数实现量产的企业之一。

  

据四川研一新材料有限责任公司董事长程林介绍,在正极材料补锂方面,目前研一主要聚焦研一LNO、研一LFO等补锂产品,前者可以使电池能量密度提升2%~3%,后者可以提升6%~8%,两款产品均为行业首发。


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未来发展方向

  

“为追求高能量密度,硅基负极及高端动力/储能电池对补锂的需求,都将推动补锂剂的渗透率快速提升,预锂化或将成为锂电池未来一大发展方向。”国金证券在研报中指出。

  

从产品类型方面来看,据研究机构统计,Li2NiO2(LNO)占有重要地位,预计2028年份额将达到49.44%。同时就应用来看,动力锂电池在2022年份额大约是9.5%,未来几年复合增长率大约为104%。

  

从市场规模来看,据GIR数据,按收入计,2022年全球补锂剂收入大约1900万美元,预计2029年达到23.97亿美元,2023至2029期间,年复合增长率达99.5%。

  

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