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宁德时代供应!能量密度提高40%!奔驰大G将搭载全新高能量密度电池

OFweek锂电网 2022-05-18 18:47 发文

昨日,业界有消息称,奔驰将从2025年开始在其推出的G-Class中采用一种新的高能量密度电池,该电池使用硅基阳极,能量密度比目前可用的同类电池高20-40%。据知情人士透露,该电池由宁德时代提供,负极材料来自美加州初创公司、由特斯拉前工程师创立的Sila Nanotechnologies (简称“Sila Nano”)。

维科网锂电注意到,去年7月22日,梅赛德斯-奔驰举行了由“电动为先”向“全面电动”转型的战略发布会,计划将于2030年前实现全面纯电动格局。其中,在电池技术路线方面,首席技术官Sajjad Khan表示,下一代动力电池将根据不同市场的客户需求,调整化学成分;将与电池材料公司SilaNano等伙伴在阳极技术方面进行合作,通过硅基阳极技术,将电池能量密度提升到900Wh/L;未来将与合作伙伴加强合作,进一步推动高硅阳极技术。

现在看来,SilaNano的硅基阳极技术已经基本成熟,并且即将商用,且梅赛德斯-奔驰也将搭载使用这一技术的动力电池。

那么,硅基阳极电池是什么电池,有哪些优缺点?宁德时代的硅基阳极电池又运用了什么独特技术,又会在哪里生产这款电池?

硅基阳极电池是什么

随着车企和消费者对更长续航里程的需求不断增长,以石墨基为电极的动力电池已经不能满足需求了,而要提升电池能量密度,正极材料和负极材料的比容量都需要提升。

正极端一般采用高镍材料,大家熟悉的811就是一种;负极则是采用硅基负极。

之所以选择硅,是因为传统石墨负极经过数十年发展,比容量已经达到360~365mAh/g,十分接近理论比容量372mAh/g,提升空间有限。而硅基负极材料的理论克容量是4200Ah/g,超过石墨负极容量天花板的十倍,且以现在的技术水平,要将电池做到300Wh/kg,硅基负极是必不可少的。

资料显示,硅基负极材料一般分为两大类,一种是硅碳负极,即纳米硅和石墨掺混使用,理论克容量超过3000mAh/g,但实际刚超2000mAh/g;另一种是硅氧负极,氧化亚硅掺混石墨作为负极,大致克容量为1400-1800mAh/g。

目前来看,两种负极应用侧重点有所不同。国轩高科工程研究总院负极材料技术负责人林少雄曾表示,国内上硅碳负极一般用到3C产品比较多;动力电池方面,一般采用硅氧负极比较多。

但是硅也存在很大的缺点。膨胀率高,充放电膨胀可达300%左右;产量低,目前国内只有贝特瑞能够大批量供货;成本高,目前硅基负极市场价在20万-30万元/吨,相比5万元/吨的中端人造石墨价格高出4-6倍,毛利率达50%。

虽然成本这一道难关影响到硅基负极在动力电池领域的应用,但市面上已经有少数车型开始应用硅基负极材料。同时这也意味着硅基负极材料蕴藏更大增量空间的是动力电池领域,尤其即将到来的4680电池将成为改变市场的暖风。

中金公司在近期研报中明确判断称,2022年有望成为硅基负极产业化元年。预计2025年全球硅基负极需求量有望达到20万吨,其中消费电池渗透率有望达50%,对应约7万吨硅基负极需求;圆柱和方形动力电池中渗透率分别达到35%和20%,对应约13万吨硅基负极需求。

宁德时代的硅基阳极电池

出于成本考量,以及维持材料能量密度和稳定性之间的平衡,“掺硅补锂”是目前硅基负极的主要技术方向。

不过,掺硅和补锂是两个技术,负极掺硅是为了提升能量密度,补锂则是为了提升循环寿命。它们都有助于提升动力电池性能,在较高能量密度的产品上,已经广泛应用。

前面已经介绍过硅基的优缺点,这里着重介绍补锂技术。补锂技术就是预锂化技术,目的是补偿锂损耗,延长循环寿命,从而达到减缓衰减的作用。

之所以要补锂,这主要是由于硅负极材料第二大缺点——首效低。目前补锂技术存在两大瓶颈:安全和技术成熟度。

根据宁德时代过去几年透露出来的信息,他们用的也正是掺硅补锂技术,且已搭载过量产车型。

2019年3月,宁德时代发布消息称,其研发团队攻克高镍三元材料及硅碳负极材料等关键核心技术,率先开发出能量密度达304Wh/kg的电池样品。

2021年1月13日,由上汽集团、张江高科和阿里巴巴集团共同打造的智己汽车发布了全新汽车品牌“IM智己”,并全球首发两款量产定型车。新车将搭载上汽与宁德时代共同开发的采用“掺硅补锂电芯”技术的电池,最大续航里程超1000公里。

现在,奔驰G级车型也将采用宁德时代的硅基负极电池,这也意味着宁德时代的新技术产品迈出了坚实的一步。不过,“宁德时代现在主要面临的还是性价比的问题,应用硅基负极的成本过高,如果能量密度能达到550Wh/kg的电池量产,就意味着硅基负极的应用成熟了。”一位硅基负极研发人士透露。

至于另一大客户特斯拉的4680电池,有行业信息称,宁德时代规划了8条4680电池产线,共12GWh。

值得关注的是,前述提及的负极材料厂商Sila Nano位于家美国旧金山湾区,考虑到生产线的组装效率及成本等问题,或许宁德时代在美国生产该款电池的可能性较大。

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