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掺硅补锂电池有哪些特点?

掺硅和补锂是两个技术,负极掺硅是为了提升能量密度,补锂则是为了提升循环寿命。它们都有助于提升动力电池性能,在较高能量密度的产品上,已经广泛应用。

要提升电池能量密度,正极材料和负极材料的比容量都需要提升。

正极端一般采用高镍材料,大家熟悉的811就是一种;负极则是采用硅基负极。

之所以选择硅,是因为硅基负极材料的理论克容量是4200Ah/g,以现在技术水平,要将电池做到300Wh/kg,硅基负极是必不可少的。

资料显示,硅基负极材料一般分为两大类,一种是硅碳负极,即纳米硅和石墨掺混使用,理论克容量超过3000mAh/g,但实际刚超2000mAh/g;另一种是硅氧负极,氧化亚硅掺混石墨作为负极,大致克容量为1400-1800mAh/g。

目前来看,两种负极应用侧重点有所不同。国轩高科工程研究总院负极材料技术负责人林少雄对曾表示,国内上硅碳负极一般用到3C产品比较多;动力电池方面,一般采用硅氧负极比较多。

但是硅也存在很大的缺点。膨胀率高,充放电膨胀可达300%左右;产量低,目前国内只有贝特瑞能够大批量供货;成本高,国盛证券数据显示,最低端的硅基负极价格均在10万以上。

补锂技术就是预锂化技术。目的是补偿锂损耗,延长循环寿命,从而达到减缓衰减的作用。

之所以要补锂,这主要是由于硅负极材料第二大缺点——首效低。目前补锂技术存在两大瓶颈:安全和技术成熟度。

值得一提的是,特斯拉4680电池导入了硅负极;今年国轩高科发布的210Wh/Kg LFP电芯,采用的也是掺硅补锂技术。

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