補鋰對于硅基負極意義更為重大。電池在首次充電時,負極表面會形成固態電解質膜(SEI 膜),消耗正極脫出的活性鋰,帶來大量鋰的不可逆損失,回到正極中的自由鋰離子不足,導致全電池首次庫倫效率低和容量下降,同時也會影響電池的循環穩定性。對于當前商業化最廣泛的石墨負極,首次充電過程中約7%正極脫出的鋰離子被永久消耗,而如今石墨負極比容量逐漸達到瓶頸,硅基負極理論比容量為石墨材料10 倍以上,且快充性能優異,具有較大潛力成為下一代商用鋰離子電池負極材料,但首次庫倫效率較低(約77%)是其明顯缺陷,不可逆容量損失更大,因此“摻硅補鋰”成為重要發展路徑。
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正極補鋰VS 負極補鋰?,F有補鋰技術主要分為負極補鋰和正極補鋰兩種工藝,1)負極補鋰主要包括鋰箔、鋰粉、硅化鋰粉、電解鋰鹽水溶液補鋰等。最先補鋰是通過在負極側預置額外的鋰片或鋰粉實現負極預鋰化,在首次放電時作為備用鋰源補充自由鋰離子,最大問題在于金屬鋰過于活潑,需較低的露點(-45),對操作環境要求較高,且鋰箔壓延設備較為昂貴,且存在潛在的安全問題。另一種負極預鋰化方法為制備鋰化負極材料,如鋰化的介孔SiO 負極,提高了負極首效,但工藝過程較為繁瑣。2)新興的正極補鋰技術將補鋰材料作為添加劑在正極勻漿過程中加入,首次充電時,脫出大量鋰離子用于負極形成SEI 膜,在放電過程中,因較低的首效而不會接收大量的鋰離子,從而提高電池的容量,較好地規避了負極干法補鋰的操作難點和安全風險,正極補鋰材料擁
有化學性質較為穩定、易于合成、價格低廉及具有較高補鋰能力等優點,同時
工藝能夠較好地兼容現有鋰離子電池制作工藝。
鎳基VS 鐵基正極補鋰劑。正極補鋰通常分為三類:二元含鋰化合物(如Li2O、Li2O2、LiF、Li2S、Li3N 等)、三元含鋰化合物(Li4FeO5、Li6CoO4、Li2NiO2 等)、有機鋰鹽(Li2DHBN、Li2C2O4 等)。二元含鋰化合物分解電位較低但穩定性差、易產氣,影響電池性能帶來安全隱患,三元含鋰化合物不可逆容量較高,環境穩定性好,但分解產物增加電極質量且分解電壓較高與大多數正極材料不兼容,根據深圳研一官網披露LNO 和LFO 參數,LFO 擁有更高的純度、首充容量、補鋰容量和能量密度提升幅度,但殘堿量也更高。
深圳研一:LNO 和LFO 已實現量產。
鎳酸鋰:2021 年3 月已達年產2000 噸的產能,二期4 萬平方米新基地已經全部封頂,預計今年投產,產能將達到8000 噸/年。
鐵酸鋰:該項目已具備年產1800 噸產能,二期擴產已進入產線設計,預計2022 年7 月投產,將新增產能7000 噸/年。
德方納米:主打磷酸鹽系正極補鋰劑LFO,預計2023Q1 產能達5000 噸/年。
2.5 萬噸項目:2022 年9 月公告稱擬投資35 億元建設2.5 萬噸補鋰劑項目,預計2024Q4 投產。
2 萬噸項目:2022 年1 月公告稱擬投資20 億元建設2 萬噸補鋰劑項目,預計一期5000 噸2023Q1 投產,二期1.5 萬噸預計2023Q4 投產。
廈鎢新能:根據年報,公司開發的補鋰材料已通過終端的認證,預計2022 年將實現應用。根據公司披露的投調紀要,公司的補鋰技術布局全面,鎳基、鐵基、鈷基等各方面都有技術團隊在研發和技術攻關,在3C 消費電池、動力電池和儲能電池領域都可以應用。
風險提示:新能源汽車銷量不及預期、硅基負極進展不及預期、4680 進展不及預期、技術路徑變更等
(文章來源:招商證券)
標簽: 材料行業