“Imagem” de pré-litificação de baterias de energia

A demanda do mercado por baterias de armazenamento de energia e energia de ponta está se expandindo, e a busca por maior densidade de energia está levando os fabricantes de baterias de energia a aplicar novas tecnologias, desafiando constantemente o "teto" da indústria.As vantagens do produto trazidas pelas novas mudanças tecnológicas podem se tornar um novo ponto de partida para as empresas de baterias competirem pelo poder do discurso na cadeia de suprimentos.

Em termos de eletrodos, como um “recipiente” para armazenamento de íons de lítio, a seleção de novos materiais de eletrodos com maior capacidade é um meio direto de quebrar o “teto” de energia.Além de trabalhar duro nos materiais do próprio "recipiente", a pré-litificação dos eletrodos é uma maneira eficaz de melhorar diretamente a capacidade geral e a densidade de energia da bateria.

No entanto, durante o período de "expansão da produção em larga escala", a produção em massa de baterias de energia é baseada principalmente na aplicação de materiais seguros e industrialmente maduros, e a industrialização de novos materiais de eletrodo ainda está em sua infância.Como a expansão da produção está chegando ao fim, é mais viável promover a implementação da tecnologia de pré-litificação com base nos processos de fabricação atuais.

Tecnologia pré-lítio Eletrodo positivo fácil de eletrodo negativo

Durante o primeiro processo de carregamento de uma bateria de lítio, o eletrólito reduzirá e se decomporá na superfície do eletrodo negativo, formando um filme sólido de interface de fase eletrolítica (SEI), consumindo íons de lítio, resultando em baixo ciclo inicial e eficiência coulombiana (ICE). , reduzindo a capacidade e densidade de energia da bateria de lítio.A pré-litificação é obtida adicionando lítio para reduzir a perda de íons de lítio, obtendo o efeito de melhorar a capacidade da bateria e a densidade de energia.

Em termos de industrialização, a suplementação de lítio para eletrodos negativos é direta, mas difícil.Atualmente, a principal via é suplementar o lítio redutor, que pode ser obtido por meio de folha de lítio, pó de lítio ou aditivos.

A dificuldade está na dificuldade do processo de suplementação de lítio para o eletrodo negativo.O ambiente de preparação do eletrodo existente é úmido, enquanto o lítio redutor tem alta reatividade, o que envolve a estabilização e modificação da superfície do lítio redutor.Além da dificuldade do processo, se o lítio redutor suplementar não desempenhar o papel de pré-litificação, ele será convertido em lítio morto, levando à evolução do lítio.

O eletrodo positivo atinge a "suplementação indireta de lítio" adicionando suplementos de lítio, que são mais compatíveis com os processos de fabricação de baterias de lítio existentes.Ao adicionar um suplemento de lítio, os íons de lítio são empurrados para o eletrodo negativo durante o carregamento.O suplemento de lítio de eletrodo positivo ideal deve ter as características de alta energia específica, estabilidade e compatibilidade com o sistema de material da bateria.

Desembarque sucessivo de patentes

Como uma nova "pista de corrida" tecnológica para alcançar um aumento adicional na densidade de energia da bateria, as empresas de baterias e materiais são "ambiciosas" para a tecnologia pré-lítio e lançaram sucessivamente layouts de patentes em torno da tecnologia pré-lítio.

Do ponto de vista do layout de patentes de empresas relevantes, várias empresas exploraram a tecnologia de pré-litificação de eletrodos positivos e negativos.No entanto, do ponto de vista da viabilidade, a industrialização de suplementos de lítio de eletrodo positivo é menos difícil de implementar, e uma maior industrialização pode ser promovida em torno de patentes relevantes.

Uma patente emitida pelo Ningde Times em 2021 incluía um método de síntese para agentes de reposição de lítio de liga de silício de lítio.O local de adição de agentes de reposição de lítio cobre a superfície do eletrodo positivo, o coletor de corrente e entre os eletrodos positivos, o que pode melhorar significativamente a eficiência inicial da bateria (de menos de 80% para quase 100%), ciclo de vida e efetivamente inibir a expansão da bateria.

Em 2021, a Guoxuan High Tech também emitiu duas patentes sobre suplemento de lítio de eletrodo positivo, ou seja, suplemento de lítio de eletrodo positivo de óxido de cobalto de óxido de grafeno e suplemento de lítio de eletrodo positivo de processo sol gel de baixo custo.

Em 2020, a German Nano lançou uma patente para o método de síntese de ferrita de lítio como um suplemento de lítio de eletrodo positivo (rico em lítio).Além disso, a German Nanometer também estudou o método de magnetron sputtering do agente de suplemento de lítio de eletrodo positivo para o dispositivo de moagem de esferas de precursor de eletrodo positivo e, em seguida, calcinou o precursor para obter o material de eletrodo positivo.

Começa a industrialização de suplementos de lítio

Em termos de industrialização, suplementos de lítio de eletrodo positivo mostraram grande potencial de aplicação, e as empresas começaram no caminho para a industrialização de suplementos de lítio de eletrodo positivo.

Em 26 de fevereiro, a produção anual de 20.000 toneladas de projeto de agente de suplemento de lítio (Fase I) da subsidiária alemã da Nanometer, German Chuangyu, foi oficialmente colocada em produção em Qujing, Yunnan.Entende-se que este projeto é atualmente o primeiro projeto de suplemento de lítio de eletrodo positivo no mundo a alcançar a produção em massa.A German Nano afirmou que, no futuro, acelerará o processo de construção da segunda fase do Projeto Qujing Chuangjie de Suplemento de Lítio com uma produção anual de 20.000 toneladas e do Projeto Chengdu Chuangjie de Suplemento de Lítio com uma produção anual de 5.000 toneladas.

Além disso, após a abertura do novo ano do Yanyi New Material, foi divulgado que os suplementos de lítio de eletrodo positivo LNO e LFO desenvolvidos independentemente foram enviados em produção em massa em 2022 e foram reconhecidos pelos principais clientes internacionais e domésticos.A capacidade da célula curiosa do produto era equivalente a cerca de 5 GWh.A Yanyi Materials organizou um novo projeto de suplemento de lítio e um projeto de instituto de pesquisa em Wuxi, e adicionará cerca de 10.000 toneladas de capacidade de suplemento de lítio após a conclusão do projeto.

Com a expansão gradual de eletrodos negativos à base de silício e a demanda por suplementação de lítio para baterias de armazenamento e energia de ponta, a pré-litificação está gradualmente se tornando uma importante direção de desenvolvimento para baterias de lítio.

Atualmente, a tecnologia de pré-litificação na indústria ainda está em fase de exploração, mas com a produção em massa de suplementos de lítio, a aplicação da pré-litificação está próxima.De acordo com previsões relevantes, até 2025, o mercado de suplementos de lítio pode exceder 10 bilhões de yuans.A corrida em torno do suplemento de lítio, um novo segmento da pista, já começou.Se os titulares continuam liderando ou se os retardatários fizeram uma jogada surpreendente para o topo, permanece uma incógnita.