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    国产硅基负极材料创新,商用化硅纳米线横空出世

    发布时间:2022-07-01发布部门:

    特斯拉对硅纳米线电池的期待

    2020年8月,特斯拉CEO马斯克在推特上表示特斯拉会在3-4年内批量生产寿命更长、而且能量密度提高50%也就是达到400wh/kg的电池。其后,特斯拉发布了电池日活动的注册页面,背景图片很是抽象,海内外媒体经过认真研究后认为这是一种新电池材料——硅纳米线的结构图。人们纷纷猜测,特斯拉可能正在考虑为其车辆推出硅纳米线电池。但在其电池当日,众人期待的硅纳米线电池技术并未亮相。

    硅纳米线负极材料可以减轻电池重量和体积,有助于制造出能量密度更高、使用寿命更长的电池。和其它颗粒状硅电极材料相比,硅纳米线电极材料具有突出的优势:对循环过程中的电极体积变化具有高容忍度,能够更大程度上避免电极结构受损;比表面积大,有利于电解液和电极的有效接触,缩短充放电时间;缩短电子输运、离子扩散距离,提升电池容量和倍率;协助实现其他功能,如无集流体、自支撑等。

    遗憾的是,时至今日,硅纳米线电池仍然是“千呼万唤未出来”。这不免让人存疑:是什么原因让特斯拉期待的硅纳米线电池“流产”?硅纳米线电池是否永远只是一种“传说”?


    硅纳米线——动力电池负极材料的革命?

    就当前形势而言,能量密度的提升几乎是目前电池行业,甚至是电动汽车行业续航里程向前大跨步最明显的突破口。

    近日,外媒消息报道,美国公司Amprius成功生产第一批能量密度达到450Wh/kg的新一代锂电池。该电池是商品化电池中能量密度最高的,而且比最先进的特斯拉Model 3电池,体积减少了37%。

    Amprius公司表示,这款电池能够实现如此高的能量密度主要是因为采用了硅纳米线技术,生产的第一批硅纳米线锂电池已供应给一家高空伪卫星公司。。

    业内周知:特斯拉高调宣布的硅纳米线电池,其硅纳米线材料供应商即是Amprius。此次Amprius将硅纳米线用在不计成本的航空航天电池,而不是对成本敏感的民用动力电池领域,最大的原因可能就是:Amprius虽然拥有硅纳米线材料制备技术,也拥有用硅纳米线制造超高能量密度动力电池的技术,但硅纳米线材料成本十分高昂!

    据业界分析,目前420~450mAh/g 容量的硅基负极材料市价在11~15万/吨之间,500~650 mAh/g的高容量硅碳负极售价则在30万/吨左右,而高端石墨的价格仅有7~8 万/吨。

    如何让硅纳米线这种高性能材料成功进入锂电汽车市场是目前所有负极材料厂商最关心的问题。


    中国硅纳米线的产业化突破

    据业内最新消息,位于四川成都的拓米(成都)应用技术研究院已研发出低成本、可商用的硅纳米线负极材料。该消息称:拓米的硅纳米线已在中试线进行公斤级生产,纯硅纳米线材料克容量≥3300mAh/g,硅碳复合材料克容量≥1500 mAh/g。拓米研发的硅纳米线成本合理,可在动力电池上大批量规模商用化。据了解,拓米是目前国内乃至世界上唯一可以低成本、规模化供应硅纳米线材料的企业。

    在新能源汽车行业高速发展的背景下,消费者对新能源汽车的续航里程提出了更高的标准,相对应的硅基负极材料在电池应用中的需求也快速起量,硅负极产业将迎来高速发展期。如果硅碳负极是负极材料的未来,那么硅纳米线就是未来最闪亮的明星,硅纳米线注定将成为革命性的动力电池负极材料!

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