比克动力:硅负极圆柱锂电池优势突出,产品性能持续升级

2024-01-21 17:19   来源: 中国商讯网    阅读次数:3146

       负极材料是锂电池储存锂的主体,也是影响锂电池能量密度的核心因素之一。近年来,行业负极材料普遍使用以人造石墨为主的碳基材料,目前已经接近理论比容量天花板,限制了电池能量密度的增长。在行业寻找更合适的负极材料之际,硅因其高理论比容量、低脱嵌锂电位、环境友好、储量丰富等多重优势,被行业视为最具潜力的下一代负极材料的主力军。

       能量密度、安全性能提升

       硅基材料要在电芯中实现应用,需要满足高容量、高界面稳定性、高振实(压实)、低成本等性能。目前符合的主要是一些微米级-纳米设计的硅负极材料,如传统硅碳、新型硅碳、氧化亚硅等。

       深圳市比克动力电池有限公司在这些方面做了大量研发工作,发现负极材料在350-700mAh/g区间使用时,能量密度会随着负极容量提高明显提升。

       硅基材料带来更高容量的同时,也生发了体积膨胀的新问题,给硅的实际应用带来挑战。比克电池优先选择圆柱电池策略,因结构的优势,即使在寿命终止时也能保证不形变,不但可采用更激进的化学体系,而且还能保证优异的安全性能。

       深耕硅基负极,明确产品布局

       比克电池发现硅基材料应用在圆柱锂电池上有着先天优势,作为国内早期使用硅负极材料的企业,现已从一代硅走到了三代硅,首效由77%提升至86%,正极利用率也在逐步增加;既保持了高容量,又使得电池循环寿命依旧能够达到常温1000周80%,45℃高温1000周70%以上。

       新型硅碳因成本组成不受锂价的影响和优异的性能也受到了比克动力的重点关注,比克动力在18650、21700和大圆柱电芯上进行了完整的产品布局,以满足市场的多元化需求。

       基于前沿负极材料研究,比克电池圆柱电芯产品布局明确。从2024年到2027年,比克动力计划将大圆柱产品路线上实施双线布局战略,满足新能源汽车和消费电子产品等应用场景。其一高性能路线,能量密度在280~330Wh/kg之间,首代产品采用高镍+高首效硅,支持4C快充;轻量化产品,依旧采用高镍+高首效硅,并支持4C快充;准固态产品,将采用超高镍+高比例硅,支持2~3C快充。其二低成本路线,能量密度达200Wh/kg左右,为磷酸铁锂+硅、Na+离子电池、磷酸锰铁锂+硅等多种体系,实现多元化使用场景。

       比克电池首代高性能产品将采用的高镍+高首效硅体系,支持4C快充,目前在平台阶段表现出常温循环1000次90%,高温(45℃)1000次循环80%以上的循环性能,完全不亚于纯石墨体系,在高低温、倍率及安全性能也展现出圆柱的天然优势,与车电需求十分吻合,量产产品将在2024年Q4上线。

       圆柱电池的继续发展,依赖于高镍和硅材料的开发应用,而硅基材料的应用面临着成本、界面稳定性、膨胀、产气、浅充放循环等瓶颈。比克动力将以更高掺混比例推动硅基材料发展,协同电解液和安全方面优化力争打破瓶颈,探索全新新能源电池,助力低碳美好生活。


责任编辑:刘明德
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