辉能科技官网显示,其硅复合负极电池充电5分钟可续航约300公里,相较业界快充标准(30分钟),缩短了83.3%的充电等待时间,jn江南体育提升了充电周转率,解决了充电站不足与充电时间过长的困境。硅材料使用膨胀,这有哪些缺点呢?是否对电池安全性是个挑战?又应该如何解决?目前国内其他厂商,是否有类似硅材料电池系统,量产进度如何?
弗若斯特沙利文(Frost & Sullivan, 以下简称“沙利文”)中华区执行总监向威力接受每日经济新闻采访,分享硅材料在电池应用中的潜力,及国内厂商的量产进度。
Q:硅材料使用膨胀,这有哪些缺点呢?是否对电池安全性是个挑战?又应该如何解决?
1、体积膨胀:硅作为电池负极时,在充电时会经历显著的体积膨胀(最高可达300%),这可能导致电池材料的结构破坏,影响循环稳定性和电池寿命;2、电导率降低:膨胀和收缩会导致活性材料的电导率降低,从而影响电池的整体性能和充放电效率;3、内部应力:重复的膨胀和收缩会导致电池内部产生应力,从而可能导致电极的剥离或裂纹,增加安全隐患。在极端情况下,由于硅材料的膨胀,可能导致电池内部短路或热失控,从而影响电池的安全性。这种现象在极端情况下可能导致起火或爆炸江南体育官网。
1、使用硅和其他材料(如碳)结合的复合材料,以平衡能量密度和膨胀特性,减小体积变化带来的影响;2、开发柔性或固态电解质,可以更好地适应电极的体积变化,从而提升电池的安全性和稳定性;3、优化电池的设计和结构,如使用多孔结构或纳米结构,以减轻应力集中并提高循环稳定性;4、在硅材料表面添加涂层,可以降低电池的界面反应,提高循环稳定性。
总体而言,硅材料的膨胀问题在电池使用中影响相对较小江南体育官网,尤其是在采用先进的复合材料和优化设计后。这些技术不仅能够有效缓解硅的体积变化带来的负面影响,还能保持电池的高能量密度和良好循环稳定性。通过合理的材料选择和结构设计,电池制造商能够提升产品的安全性和性能,使硅材料在电池应用中发挥其潜力。
国内企业的硅材料电池系统主要集中在硅碳复合、硅氧复合等负极材料技术方面的量产。国内硅材料电池系统的出货量呈现快速增长并逐渐商业化的态势,核心企业主要包含贝特瑞、杉杉股份、璞泰来等,致力于产业链的技术研发、产能扩张、制造等方面。
例如:贝特瑞是国内最早量产硅基负极材料的企业之一,其中硅碳负极材料已经开发至第五代产品,比容量达2,000mAh/g以上,截至2023年末,硅基负极材料产能达5,000吨/年。杉杉股份掌握了硅基负极材料前驱体的批量合成核心技术,成功克服了预锂化硅材料嵌入均匀性方面的技术瓶颈。2021年出货量在百吨左右;且公司已布局宁波4万吨一体化硅基负极产能基地,其中一期产能建设中,2024年年中投试产。璞泰来于2023年7月启动年产1.2万吨硅基负极材料(单体)的项目建设,计划2025年开始逐步分期投产。胜华新材近期在眉山基地投产了3万吨/年硅基负极材料项目。目前国内外有超40家厂商布局硅材料电池系统,行业进入商业化量产阶段。
*本采访已刊登于每日经济新闻,记者为朱成祥,原标题为:《充电5分钟,续航两三百公里 新能源车高速排队充电问题有解了?》
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