動力電池の事前石化の「写真」

ハイエンドの電力およびエネルギー貯蔵電池に対する市場の需要は拡大しており、より高いエネルギー密度の追求により、電力電池メーカーは新技術の適用を推進し、常に業界の「天井」に挑戦しています。新しい技術変化によってもたらされる製品の利点は、電池企業がサプライチェーンにおける言説力を争う新たな出発点となる可能性がある。

電極に関しては、リチウムイオンを貯蔵する「容器」として、より高容量の新しい電極材料を選択することがエネルギーの「天井」を打破する直接的な手段となります。「容器」自体の材料に熱心に取り組むことに加えて、電極の事前石化は、電池の全体的な容量とエネルギー密度を直接改善する効果的な方法です。

しかし、「大規模生産拡大」期間中の動力電池の大量生産は、主に安全で工業的に成熟した材料の適用に基づいており、新しい電極材料の工業化はまだ初期段階にある。生産拡大が終わりに近づいているため、現在の製造プロセスに基づいた事前石化技術の導入を促進することがより現実的です。

プレリチウム技術 正極と負極が容易

リチウム電池の最初の充電プロセス中に、電解質が負極の表面で還元および分解し、固体電解質相界面 (SEI) 膜を形成してリチウムイオンを消費し、初期サイクルとクーロン効率 (ICE) が低下します。 、リチウム電池の容量とエネルギー密度が低下します。事前にリチウムを添加することでリチウムイオンの損失を減らし、電池容量とエネルギー密度を向上させる効果が得られます。

工業化の観点からは、負極へのリチウム補給は直接的ではあるが困難である。現在、主な手段は還元リチウムを補充することであり、これはリチウム箔、リチウム粉末、または添加剤によって実現できます。

問題は、負極へのリチウム補充工程の難しさである。既存の電極作製環境は湿潤である一方、還元型リチウムの反応性は高く、これには還元型リチウムの安定化と表面修飾が含まれます。プロセスの難しさに加えて、補充された還元性リチウムが事前石化の役割を果たさない場合、死んだリチウムに変換され、リチウムが発生します。

正極は、既存のリチウム電池製造プロセスとより互換性のあるリチウム補充物を添加することにより「間接的なリチウム補充」を実現します。リチウムサプリメントを添加すると、充電中にリチウムイオンが負極に押し出されます。理想的な正極リチウムサプリメントは、高い比エネルギー、安定性、およびバッテリー材料系との適合性という特性を備えている必要があります。

相次ぐ特許取得

電池エネルギー密度の更なる向上を実現するための新技術「レーストラック」として、動力電池会社や材料会社はプレリチウム技術に「野心的」であり、プレリチウム技術を中心とした特許レイアウトを相次いで立ち上げている。

関連企業の特許レイアウトの観点から、さまざまな企業が正極と負極の事前石化技術を研究してきました。しかし、実現可能性の観点から見ると、正極リチウムサプリメントの工業化はそれほど困難ではなく、関連する特許を中心にさらなる工業化を推進することが可能である。

寧徳時報が2021年に発行した特許には、リチウムシリコン合金のリチウム補給剤の合成方法が含まれていた。リチウム補充剤の添加場所は、正極の表面、集電体、および正極間をカバーするため、電池の初期効率（80% 未満から 100% 近くまで）、サイクル寿命、および寿命を大幅に向上させることができます。バッテリーの膨張を抑制します。

2021年、Guoxuan High Techは、正極リチウムサプリメントに関する2件の特許も発行した。すなわち、酸化グラフェンコバルトリチウム酸化物正極リチウムサプリメントと低コストのゾルゲルプロセス正極リチウムサプリメントである。

2020年、ドイツのナノ社は、正極リチウム補給剤（リチウムリッチ）としてのリチウムフェライトの合成方法の特許を公開した。さらに、ドイツのナノメーター社は、正極リチウム補給剤を正極前駆体ボールミリング装置にマグネトロンスパッタリングし、その後、前駆体を焼成して正極材料を得る方法も研究した。

リチウムサプリメントの工業化が始まる

工業化の面では、正極リチウムサプリメントは大きな応用可能性を示しており、企業は正極リチウムサプリメントの工業化への道を歩み始めています。

2月26日、ドイツのナノメーター子会社ドイツ荘裕社の年間2万トン生産のリチウム補給剤プロジェクト（フェーズI）が雲南省曲井市で正式に生産開始された。本プロジェクトは現時点で世界で初めて量産化に成功した正極リチウム補充プロジェクトであるとのことです。ドイツナノ社は、今後、年間生産量2万トンの曲京荘街リチウム補充プロジェクトと年間生産量5000トンの成都荘街リチウム補充プロジェクトの第2期建設プロセスを加速すると発表した。

さらに、延宜新素材の新年の開幕後、独自に開発したLNOおよびLFO正極リチウムサプリメントが2022年に量産出荷され、国内外の主要顧客から認められたことが明らかになった。同製品のこじ開けセル容量は約5GWhに相当した。Yanyi Materialsは無錫で新たなリチウム補給プロジェクトと研究機関プロジェクトを手配しており、プロジェクト完了時には約10000トンのリチウム補給能力を追加する予定である。

シリコンベースの負極が徐々に拡大し、ハイエンドの電力およびエネルギー貯蔵電池用のリチウム補給の需要に伴い、事前石化が徐々にリチウム電池の主要な開発方向になりつつあります。

現在、業界における事前石化技術はまだ模索段階にありますが、リチウムサプリメントの大量生産により、事前石化の応用は目前に迫っています。関連予測によると、2025年までにリチウムサプリメント市場は100億元を超える可能性がある。トラックの新しいセグメントであるリチウムサプリメントをめぐるレースはすでに始まっています。先発選手が引き続きリードを続けるのか、それとも後発選手が驚くべきトップ浮上を果たしたのかはまだ分からない。