【研报】电气设备与新能源行业：负极未来技术硅碳负极&预补锂技术-20200306[23页].pdf

1、负极未来技术： 硅碳负极 硅碳负极具有高容量硅碳负极具有高容量，高倍率高倍率，低首效的特点低首效的特点。 现有的硅碳负极均拥有高容量和高倍率性能，首次放电容量一般在400以上，深圳斯诺的SN- SC2动力电池甚至可以超过1000，但硅碳负极首次库伦效率（首效）低，且随着硅含量的提升， 容量的提升，首效就越低，500克容量以上的，首效在70-90%区间，急需通过预补锂的方法提高 首效。 主流硅碳负极参数主流硅碳负极参数 图表6： 主流硅碳负极电池参数 公司公司 璞泰来璞泰来 璞泰来璞泰来 璞泰来璞泰来 深圳斯诺深圳斯诺 深圳斯诺深圳斯诺 贝特瑞贝特瑞 贝特瑞贝特瑞 贝特瑞贝特瑞 牌号 Si/C

2、composites 380mAh/g Si/C composites 400mAh/g Si/C composites 420mAh/g SN-SC1 SN-SC2 S400 S500 S600 特点 加工性能、倍率性 能优异 与现有石 墨负极体系匹配良 好 加工性能、倍率性 能优异 与现有石 墨负极体系匹配良 好 加工性能、倍率性 能优异 与现有石 墨负极体系匹配良 好 比容量、首次效率 和压实密度高，循 环性能好。td 比容量高，循环性 能、安全性能好。 可根据容量需要与 石墨负极材料进行 掺混使用。 高容量，高倍率 高容量，高倍率 高容量，高倍率 适用范围 高容量的聚合物电 池，圆柱电

3、池，方 型电池等 高容量的聚合物电 池，圆柱电池，方 形电池等 高容量的聚合物电 池，圆柱电池，方 形电池等 高能量密度圆柱、 方形硬壳锂离子数 码电池。 高能量密度圆柱、 方形硬壳、聚合物 锂离子动力电池。 适合超高容量锂 离子电池 适合超高容量锂 离子电池 适合超高容量锂 离子电池 粒径 D50(um) 181 161 151 2023 1013 15.0-19.0 15.0-19.0 15.0-19.0 首次放电 容量 (mAb/g) 3805 4005 4205 450 1000 400-499 500-599 600-650 首次库仑 931 901 851 87 70 92-94

4、90-92 89-90 目录 二 电极材料预补锂技术 预补锂主要分为锂粉补锂和锂带补锂预补锂主要分为锂粉补锂和锂带补锂。 目前硅碳负极的重点在于控制硅的膨胀，提高首效，从而延长电池的循环寿命。预补锂的技 术可以通过预锂化对电极材料进行补锂，抵消形成SEI膜造成的不可逆锂损耗，以提高硅碳负极 的首效，从而提高电池的总容量和能量密度。目前预补锂主要技术路线为锂粉补锂和锂带补锂， 经过多次技术迭代，现有技术已逐渐成熟，可实现小规模化生产。 预补锂可以补齐硅碳负极短板预补锂可以补齐硅碳负极短板 图表7：预补锂技术发展 年份年份 事件事件 2002 FMC公司将金属锂粉制作成为浆料，涂覆于负极上实现补锂

5、 2006 FMC公司将金属锂粉、负极材料和非水溶剂制作成浆料成功涂覆于集流体上 2012 ATL公司将金属锂粉震荡喷洒在负极极片上，并成功通过辊压压合 2012 ATL公司将负极浸润电解液，与金属锂带通过压力接触，实现负极补锂 2015 CATL公司将金属锂带压延至超薄锂带，与负极极片辊压复合，成功实现负极补锂 至今 通过多带极片补锂装置的技术提升，CATL锂带补锂技术具备一定的量产能力 目前预补锂技术安全性较低目前预补锂技术安全性较低，对工艺要求高对工艺要求高。 金属锂是高反应活性的碱金属，能够与水剧烈反应，管控不当容易发生安全事故，安全性较 低。同时需要控制车间湿度露点在-35以下，能耗

6、很高，这就使得负极金属补锂工艺都要投入 巨资对生产线进行改造，采购昂贵的补锂设备，同时为了保证补锂效果，还需对现有的生产工艺 各工序进行合理调整配合，对整体工艺要求高，投入大。 目前预补锂技术存在的困难目前预补锂技术存在的困难 图表8：宁德时代专利中的补锂装置复杂程度高 干法电极大幅降低预补锂成本干法电极大幅降低预补锂成本，加快硅碳导入加快硅碳导入。 Tesla子公司Maxwell的干法电极技术有望带动涂覆工艺的革新，干法电极导入锂电池生产工 艺，将抛弃极片制作采用溶剂辅助加工后干燥的方式，在生产过程中减少溶剂和能量损耗，提高 生产效率。在涂覆时，首先将电极颗粒、粘结剂和导电剂混合，通过压出机