鋰電芯摻硅技術可以讓電池能量密度高出30%-40%是真的嗎?
在新能源汽車電池技術在不斷追求里程焦慮的解決辦法下,有資料報道說,經過在鋰電芯摻硅技術可以讓電池能量密度高出30%-40%,也就是說與當前鋰電池相比,在同等體積重量情況下,容量變大了30%-40%,這個續航能力得到了極大的提升,很大程度上解決新能源汽車續航里程的焦慮。
日前,據媒體報道,CATL正在開發”摻硅補鋰電芯”技術,并同時一相關的車企進行合作,協同完成摻硅鋰電池裝車之后的各項嚴苛測試,并在未來量產使用這項技術的電池。
據有關消息透露,基于”摻硅補鋰電芯”技術的電池,其能量密度較現在行業領先水平將高出30%-40%,最高可實現約1000km的續航、20萬公里零衰減。
那么,什么是”摻硅補鋰電芯”技術?
據了解,811鋰電池要搭配硅碳和硅氧使用,但是SiOx會存在首次效率低的原因,需要通過補鋰工藝才能實現。
隨著新能源汽車在實際應用中對續航里程要求的不斷提高,動力鋰電池相關材料也向著供應更高能量密度的方向發展。傳統鋰離子電池的石墨負極已經無法滿足現有需求,高能量密度負極材料(硅碳,硅氧)成為公司追逐的新熱點。
在理想狀態下,若純硅Si在完全嵌鋰下,理論上的比容量可以達到4200mAh/g,但是也伴隨著高達300%的體積膨脹,而使用另外一種硅的氧化物SiOX作為負極材料,Si-O鍵的鍵能是Si-Si鍵能的兩倍,由于SiOx首次嵌鋰的過程中會生成金屬鋰氧化物LiXO,這導致氧化亞硅材料的首次庫倫效率僅為70%左右。摻硅鋰電池技術存在的體積膨脹過大,更容易導致電池內部結構發生破壞,導致電池使用壽命短,再加上庫倫效率過低,基本上把能量密度增大的優勢給掩蓋了。
不過經過近年來諸多的技術改進,首次效率也僅僅提高到80%左右,這和石墨材料的94%還有很大的差距,為了縮短差距各研究所、高校、公司等都提出自己的材料改性辦法得以讓SiOX材料發揮出高比容量的優勢。
相應的辦法就是:通過硅碳負極補鋰工藝,在硅碳負極表面預涂一層鋰金屬,該涂層和負極緊密接觸,在灌注電解液后和負極發生反應嵌入負極顆粒內部,預存一部分鋰離子在負極內部,從而彌補首次充放電或者循環過程中由于形成或修復SEI膜所要消耗的Li離子。
相比于高難度、高投入的負極補鋰工藝,正極補鋰就顯得樸實多了,典型的正極補鋰的工藝是在正極勻漿的過程中,向其中添加少量的高容量正極材料,在充電的過程中,多余的Li元素從這些富鋰正極材料脫出,嵌入到負極中補充首次充放電的不可逆容量。