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“掺硅补锂”电池技术介绍

2023.3.30

从定义来说,此次智已汽车推出的“掺硅补锂”技术与蔚来固态电池所用的“无机预锂化碳硅负极”并无本质上的差异,其实质均为提高负极中硅的含量,同时增加锂的含量,来弥补因硅含量提升而导致的电池在充放电过程中锂损耗的提高。

关于“掺硅”方面,实际上是在负极材料当中加入硅元素。原因在于,制约动力电池能量密度的已不是正极材料,因为随着NCM、NCA等正极材料的应用,正极材料的能量密度有了长足的提升。

与此相对的是,目前商用化更为普遍的、采用碳(石墨)为主要材料的负极,其比容量已经接近极限,为了满足新能源汽车高续航里程要求,提高电池的整体能量密度,硅材料脱颖而出,被认为是碳负极材料的理想替代产品。

资料显示,硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g,远大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于负极的材料中理论比容最高的材料。同时因其低嵌锂电位、低原子质量、高能量密度,并且硅材料环境友好、储量丰富、成本较低。

关于“补锂”方面,“补锂”的必要性建立“掺硅”的基础上,为了解决碳负极材料SEI膜造成的容量损失,目前通行的方法是通过负极材料的预锂化。简单来说,就是通过预锂化对电极材料进行提前补锂,抵消形成SEI膜所造成的不可逆锂损耗,以提高电池的总容量和能量密度。

通过“掺硅补锂”,以达到提升动力电池的能量密度以及提升循环寿命,从而可令电动汽车续航超过1000公里。

不过,硅基负极制备工艺复杂,无标准化工艺,技术壁垒高,难度主要在于硅材料纳米化及与硅碳复合材料的制备工艺,属于各企业的核心技术。


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