动力电池掺硅补锂技术！

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随着新能源汽车的蓬勃发展，核心部件动力电池对高能量密度的需求越来越高。近年来电池能量密度的提升主要靠电池结构创新，但在当前电池生产工艺下，通过结构创新难以进一步提升能量密度。材料体系的升级未来仍有较大空间。正极比容量不断提升对负极比容量提出了更高的要求，高端石墨克容量已经达到 360-365mAh/g，接近理论克容量 372mAh/g。硅基材料具有4200mAh/g的克容量，成为动力电池升级的负极材料突破点。

硅基负极具有较高的理论比容量（4200 mAh/g）、低的脱锂电位（<0.5 V）、环境友好、储量丰富、成本较低等优势，使得硅基材料被视为理想的下一代负极材料。硅基负极存在库伦效率低、倍率性能和循环性能差等问题，需要从抑制体膨胀，稳定 SEI 膜，增强导电性三方面综合考虑来提升硅负极性能。目前行业内开发了多种硅基负极改性方式，包括纳米化、复合化、多孔化、结构设计等，其中复合化包括硅碳材料，硅氧材料，硅基合金材料。

杉杉科技硅基负极材料SG50

随着4680 大圆柱电池带动硅基负极在动力市场需求快速上量。预计 2025 年由特斯拉4680 驱动市场或达 183.7 亿元，此外，硅基负极也将在 2023 年后应用在其他动力电池尤其是高镍领域，加上消费电池渗透率提升而带的增量，华安证券预计 2025 年全球硅基负极市场空间或将达 300 亿元。

此外，锂离子电池补锂技术也是提升电池能量密度的一个重要手段。补锂也叫“预锂化”，“预嵌锂”，是在锂离子电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子。通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消不可逆锂损耗，以提高电池的总容量和能量密度。目前石墨负极的不可逆容量损失大于6%，硅基负极不可逆容量损失甚至高达10%～30%，配合补锂技术，能够改善低首效的短板，充分发挥其高容量的优势。

（A）首次容量衰减对电池循环容量影响的示意图，（B）补锂技术提高电池循环容量的示意图

通过掺硅补锂技术来弥补锂离子电池不足，突破能量密度和循环寿命的瓶颈，将成为锂离子电池未来发展的一项关键技术，成为科学研究和技术开发的一大热点。掺硅补锂技术规模化应用的落地也将带动锂离子电池相关材料、制造、设备等多个环节的协同推进，促进锂离子电池产业发展。

©文章来源于锂电产业通

来源：锂电那些事

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首次发布时间：2023-06-22