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视觉中国文
芯锂话,作者
林晓晨
在00年9月举办的“特斯拉电池日”上,特斯拉颠覆性地发布了“电池”。
这种电池不仅体型上明显大于和电池,而且能量密度也更高,单体电芯能量提升了5倍,输出功率提升了6倍,有望让动力电池的价格下降56%以上。
电动车的应用场景较为特殊,空间容量极为有限,为了保证足够的续航里程,就对动力电池的能量密度提出了一定要求,而这也是制约行业发展的关键。特斯拉电池之所以效率大幅提升,其核心在于三方面:无极耳模式、干电极工艺、硅基负极的应用。
无极耳模式与干电极工艺相辅相成,其核心目的在于减少导电路径的内阻,由此前的0mΩ降至mΩ;另一方面,硅基负极的应用则有望突破传统负极的理论容量极限,实现动力电池能量密度的全面突破。
一直以来,动力电池的负极江湖都风平浪静,性价比的优势让人造石墨成为行业公认的技术路线,在没有新驱动力的情况下,各负极公司将发展的重心放到了降本增效上。
但这份平静可能将会被电池所打破,当电池正式放量,硅基负极的渗透率必将持续提升。电池放量将会是锂电负极下一次产业迭代的开始吗?制约硅基负极替代人造石墨成为产业主流的原因又是什么呢?
01负极迭代史
锂电池这个概念最早是在0世纪初提出的,但直到年,日本索尼才正式实现商业化生产。
最早的一批锂电池使用的是石油焦负极,由于这种材料比容量很低,很快就被淘汰,取而代之的是一种叫作中间相碳微球(简称MCMB)的材料。
尽管MCMB较第一代负极材料有了明显的提升,但依然存在比容量偏低的问题,再加上制备过程中需要消耗大量的有机溶剂,因此成本始终居高不下,几乎是现在负极材料的数倍以上。
锂电池诞生于日本,行业发展初期日本企业始终占据绝对话语权,在年之前我国锂电池企业的负极材料几乎全部来自于日本进口。
首先实现MCMB国产替代的是杉杉股份,当时杉杉股份借助鞍山热能研究院的技术实力,建立了我国首条MCMB生产线,成功让MCMB负极材料的价格大幅下降。
几乎在杉杉股份量产MCMB的同时,天津大学王成杨教授也研发出了MCMB的相关技术,并在随后将这项技术授权给了天津铁中煤化工公司。年,天津铁城被贝特瑞收购。
在我国实现MCMB的国产替代时,实际上市场对于锂电池的需求已经发生了变化,手机、笔记本电脑成为锂电池的主要落地场景,这就对锂电池的能力密度提出了一定的要求。
随着锂电池在3C数码领域渗透率的不断提升,比容量更高的石墨材料开始逐渐替代MCMB。首先取代MCMB的是天然石墨材料,这种材料国产化是由贝瑞特首先完成。与天然石墨几乎同时出现的还有人工石墨,人工石墨虽然价格稍高,但不容易膨胀,循环性较好,充放电倍率良好,适用于更多的应用场景。
总体来看,锂电负极延续石油焦、MCMB、天然石墨、人工石墨的产业迭代路线。比容量和膨胀率是最受