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补锂剂,为何能成为提升锂电池性能的“强心剂”?
来源: | 作者:石伟 和君咨询新能源事业二部 | 发布时间: 2023-12-18 | 1178 次浏览 | 分享到:
日前,锂电材料巨头德方纳米在接受投资机构调研时表示,公司补锂剂产品已获得海内外多家客户的项目认证,在储能、纯电动乘用车、商用车、电动重卡、插电式混合动力汽车等多个应用领域,均拥有独家的项目定点,进度业内领先。

而早在两年前,上汽集团联合阿里巴巴等打造的智己汽车,就已搭载了上汽集团与宁德时代共同开发的采用“掺硅补锂”电池,电芯能量密度可高达300Wh/kg, 车辆续航里程能达到1000公里。

补锂也称之为“预锂化”或“预嵌锂”,可理解为在锂电池工作之前向电池内部增加锂来补充锂离子,以抵消不可逆的锂损耗,从而提高电池的总容量和能量密度。锂电池行业规模不断扩大,补锂剂市场需求随之释放。众多锂电巨头纷纷布局“补锂剂”,以提升电池性能。


补锂剂有助于改善首圈循环效率

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图1:补锂剂主要分类
负极表面在形成SEI膜的过程中,会不可逆地消耗一定量的正极活性锂,进而造成首圈效率低、循环寿命差等问题,因而需要进行预锂化或添加补锂剂来改善首圈循环效率。
常见的补锂方案有正极补锂负极补锂。负极补锂多使用锂粉、锂箔等产品。负极补锂虽然作用更加直接且性能改善更明显,但是由于金属锂活性高使用难度大、锂粉难溶于粘结剂等问题,使得其量产存在较大困难。

正极补锂多使用富锂化合物和二元锂化合物等产品。正极补锂剂可以直接在合浆过程中添加,操作简单且无需对现有电池体系进行改善,因而有望实现快速量产。


锂电巨头“猛攻”补锂剂

锂电行业内的众多电池或材料龙头企业,包括宁德时代、亿纬锂能、欣旺达、德方纳米、胜华新材、杉杉能源等,都已纷纷布局补锂技术,并且不少企业取得相关专利。

电池企业中,除了宁德时代的掺硅补锂亿纬锂能开发的补锂剂主要添有Li2O和金属M包覆了外壳SiOx和碳(CN111193019A),通过包覆处理,可以提高材料的导电性以及金属的稳定性,减少其溶出。国轩高科更是基于转化反应的纳米尺寸的Li2O与金属混合物作为正极材料的预锂添加剂,可以在首次循环过程中提供非常高的比容量。
锂电材料企业方面,在今年2月,德方纳米年产2万吨补锂剂项目一期项目在云南省曲靖市正式投产,是全球首个实现量产的正极补锂剂项目。德方纳米的液相法铁酸锂工艺与其磷酸铁锂有一定都相同性,其优点在于补锂剂的粒径较小(补锂剂通常需要粒径在2-3nm,如采用固相烧结粒径在20nm,需要再通过精准的气流粉碎或者球磨的过程),故德方纳米的路线或具备一定都性能优势。

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图2:德方纳米液相法制备铁酸锂正极补锂流程图


预锂化有望成为新发展方向

为进一步提升能量密度,硅基负极及高端动力/储能电池对补锂的需求,均将大大推动补锂剂渗透率快速提升,预锂化或将成为锂电池未来一大发展方向。

从产品类型方面来看,Li2NiO2(LNO)占有重要地位,预计2028年份额将达到49.44%。同时就应用来看,动力锂电池在2022年份额大约是9.5%,未来几年复合增长率大约为104%。

从市场规模来看,2022年全球补锂剂收入大约1900万美元,预计2029年达到23.97亿美元,2023至2029期间,年复合增长率达99.5%。


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