A fim de atender às necessidades de baterias com maior densidade de energia, o eletrodo negativo à base de silício entrou na visão industrial. Alguns fabricantes começaram a planejar projetos de produção de eletrodos negativos à base de silício. Os fabricantes que assumem a liderança no transporte e são aceitos pelo mercado podem desfrutar de cerca de 50% do alto lucro bruto. No entanto, a longo prazo, a aplicação em larga escala depende da melhoria do desempenho de custos trazido pela redução de custos.
Alguns especialistas preveem que o eletrodo negativo baseado em silício começará a ser em grande quantidade em 2023, e a demanda obviamente cruzou o período da plataforma este ano. O eletrodo negativo à base de silício é o beneficiário direto da bateria 4680, e o ponto de tempo em grande escala também segue o ritmo de promoção deste tipo de bateria. Atualmente, a linha de produção auto-construída da Tesla produziu 4680 baterias em pequena escala. Panasonic, LG e outros fabricantes estrangeiros aumentaram gradualmente sua produção, e os fabricantes chineses seguiram o exemplo.
industrialização aproximando
O eletrodo negativo à base de silício é considerado como o material de eletrodo negativo da próxima geração de bateria de lítio, que romperá após adormecer por muitos anos. A empresa observou que, actualmente, o número de fabricantes capazes de produzir em massa de eléctrodos negativos à base de silício é pequeno e o padrão de concorrência é relativamente concentrado. Alguns fabricantes de produção em massa iniciaram uma nova rodada de expansão da produção e várias empresas estão na fase de teste piloto e entrega de amostras.
A Beiteri é a primeira empresa na China a enviar eletrodos negativos à base de silício em lotes. Ren Jianguo, gerente geral da beiteri, disse aos tempos de títulos · e empresa que a empresa atualmente tem uma capacidade de produção de 3000 toneladas de eletrodo negativo à base de silício, que é usado principalmente nas áreas de ferramentas elétricas e baterias de energia, dos quais o consumo de baterias de energia responde por cerca de 60-70%.
O plano de expansão da produção da Beiteri é também o maior projeto divulgado na indústria. De acordo com o anúncio, beiteri recentemente chegou a um acordo com o distrito de Guangming de Shenzhen para investir 5 bilhões de yuans para construir um projeto de material catódico baseado em silício 40000 toneladas A primeira fase de 15000 toneladas será concluída e colocada em operação até o final de dezembro de 2023.
Muitas fábricas tradicionais de materiais de eletrodos negativos começaram a layout de eletrodos negativos à base de silício. De acordo com os anúncios de várias empresas, Ningbo Shanshan Co.Ltd(600884) realizou a fonte de lote, que é usada principalmente em 3C e outros campos, e a bateria de energia passou várias rodadas de avaliação por empresas de veículos mainstream Shanghai Putailai New Energy Technology Co.Ltd(603659) em Jiangxi e Liyang, linhas de teste piloto de eletrodo negativo à base de silício foram construídas, que passaram a certificação de alguns clientes Shenzhen Xfh Technology Co.Ltd(300890) eletrodo negativo à base de silício encontrou as condições básicas para a industrialização.
Este campo também atraiu um número de fabricantes transfronteiriços, incluindo Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) , que é principalmente envolvido em materiais eletrolíticos. A empresa aprendeu com a investigação de campo da planta de Dongying que Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) fase I 1000 toneladas de eletrodo negativo à base de silício entrou na fase de produção experimental, e espera-se que envie em lote no segundo semestre deste ano. Além disso, a empresa também planejou uma linha de produção de eletrodos negativos à base de silício de 20000 toneladas com um investimento total de 730 milhões de yuans, que deve ser concluída e colocada em operação em dezembro de 2023.
Chengdu Guibao Science & Technology Co.Ltd(300019) que é principalmente envolvido em materiais de silício orgânico também arranjou um material de eletrodo de carbono negativo de silício 10000 t / um material de eletrodo de carbono negativo para baterias de lítio.O material passou na avaliação de vários fabricantes de baterias e alcançou fornecimento de pequenos lotes. Além disso, o fabricante de baterias de energia Gotion High-Tech Co.Ltd(002074) também tem um projeto de material de eletrodo negativo baseado em silício 5000 t / um projeto em construção.
Atualmente, a grafite ainda é a principal fonte de materiais de eletrodos negativos, mas a demanda por eletrodos negativos à base de silício aumentou significativamente nos últimos dois anos. De acordo com os dados da bateria de lítio Gaogong, em 2020, a expedição de cátodo de carbono de silício na China era de apenas 60000 toneladas, representando 2% da proporção total de materiais de cátodo de bateria de lítio. Estima-se que a demanda por materiais catódicos à base de silício seja de 22000 toneladas em 2022, com uma taxa de crescimento composto de 80% de 2019 a 2022.
China International Capital Corporation Limited(601995) no recente relatório de pesquisa, é claramente julgado que 2022 é esperado para ser o primeiro ano de industrialização de eletrodos negativos à base de silício. Estima-se que a demanda global por eletrodos negativos à base de silício atinja 200000 toneladas em 2025, das quais a taxa de penetração de baterias de consumo deve chegar a 50%, correspondendo à demanda por cerca de 70000 toneladas de eletrodos negativos à base de silício; A permeabilidade das baterias de potência cilíndrica e quadrada atinge 35% e 20%, respectivamente, correspondendo à demanda de cerca de 130000 toneladas de eletrodo negativo à base de silício.
promoção e aplicação a reduzir
Antes de bater na porta do mercado, o eletrodo negativo à base de silício precisa não apenas de otimização contínua no desempenho, mas também de redução contínua de custos para melhorar a vantagem de desempenho de custo.
A capacidade é um dos principais indicadores para medir o desempenho de materiais de eletrodos negativos. Quanto maior a capacidade, mais útil é melhorar a densidade de energia da bateria. Após décadas de desenvolvimento, a capacidade específica do eletrodo negativo tradicional de grafite atingiu 360 ~ 365mah / g, o que é muito próximo da capacidade específica teórica de 372mah / g, e o espaço para melhoria é limitado. A capacidade específica teórica do eletrodo negativo à base de silício é de até 4200mah / g, o que significa que sua capacidade é dez vezes maior do que a do eletrodo negativo de grafite.
Por outro lado, o eletrodo negativo à base de silício também tem alguns problemas, tais como expansão de volume fácil de silício, condutividade pobre, grande primeira carga e perda de descarga e assim por diante. Portanto, a melhoria do desempenho do material é realmente encontrar um equilíbrio entre densidade de energia e estabilidade.Agora os produtos de eletrodos negativos à base de silício são misturados com silício e grafite.
Actualmente, a proporção de silício dopado em produtos produzidos em massa é maioritariamente inferior a 10%, e há uma tendência de melhoria gradual. Moke, fundador da verdadeira pesquisa de lítio, disse ao repórter de tempos de títulos · e empresa que a melhor proporção de dopagem de silício precisa ser determinada de acordo com a situação de diferentes campos. Por exemplo, Panasonic aumentou continuamente a proporção de silício, que foi aumentada para 10% cerca de sete ou oito anos atrás. Mais tarde, a proporção foi reduzida a fim de encontrar um ponto de equilíbrio de benefícios abrangentes.
Especificamente, o eletrodo negativo à base de silício é dividido em eletrodo negativo de silício, eletrodo negativo de carbono de oxigênio de silício e outros tipos diferentes.A primeira eficiência de carga e descarga do eletrodo negativo de carbono de silício é alta, mas a expansão é grande, enquanto o eletrodo negativo de carbono de oxigênio de silício é o oposto. Por exemplo, os tipos de Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) produtos são tipo comum e eletrodo negativo de carbono de óxido de silício de primeiro efeito alto (siox-c); Nos produtos produzidos em massa, a capacidade específica do eletrodo negativo de carbono de silício é entre 650 ~ 1500mah / g, e o eletrodo negativo de carbono de oxigênio de silício pode atingir 1600mAh / g.
Como a industrialização do eletrodo negativo à base de silício ainda está em sua infância, os fabricantes que dão prioridade à produção em massa podem desfrutar do efeito premium. O repórter de tempos de títulos · e empresa aprendeu que, atualmente, o preço de mercado do eletrodo negativo à base de silício é 200000 ~ 300000 yuan / ton, que é 4 ~ 6 vezes maior do que o de grafite artificial de médio-end de 50000 yuan / ton, e a margem de lucro bruto é de 50%.
No entanto, sob o preço atual, o eletrodo negativo baseado em silício carece de vantagens econômicas, o que pode afetar sua aplicação em modelos convencionais. De acordo com o cálculo do Relatório de Pesquisa CICC, a bateria macia de níquel 811 alta usa eletrodo negativo de carbono de silício 450mah / g, e a densidade de energia de toda a bateria pode ser aumentada de 280wh / kg a 295wh / kg, um aumento de cerca de 5%, que é menor do que o aumento do custo negativo do eletrodo.
Alguns modelos no mercado começaram a usar materiais de eletrodo negativo à base de silício. Tesla Modelo 3 e outros modelos adicionam uma pequena quantidade de silício ao eletrodo negativo. Recentemente, o modelo aion LX plus de gac-e’an foi lançado.A versão Qianli é equipada com tecnologia de bateria de eletrodo negativo de silicone esponja, que pode alcançar um alcance de 1000 quilômetros.
“Esta bateria de eletrodo negativo de silício esponja adota eletrodo positivo ternário e material de eletrodo negativo de óxido de silício. A capacidade de grama e a relação de dopagem de silício são maiores do que os modelos existentes no mercado. De um modo geral, o eletrodo negativo à base de silício é mais adequado para bateria cilíndrica, mas tomamos a liderança em aplicá-lo à bateria quadrada porque melhoramos o sistema de material da bateria e introduzimos a ideia de design da bateria de revista em todo o design do pacote.” Li Jin, gerente sênior do GAC ea’an centro de tecnologia, disse ao repórter dos tempos de títulos · e empresa.
No entanto, no geral, a proporção de baterias dopadas com silício usando eletrodos negativos à base de silício é baixa, e as vantagens dos eletrodos negativos à base de silício não foram totalmente colocadas em jogo.
Uma pessoa familiarizada com os materiais de eletrodo negativo disse ao repórter dos tempos de títulos · e empresa que o eletrodo negativo baseado em silício é difícil de trazer contribuição de lucro intuitiva para os fabricantes no curto prazo. O espaço incremental sob o esquema de dopagem composta também é relativamente limitado, e ainda precisamos esperar pelo avanço da tecnologia de processo.
“Em comparação com o campo de consumo, as empresas de baterias de energia são mais sensíveis aos custos. Recentemente, eles precisam enfrentar a pressão do aumento dos preços de várias matérias-primas. O preço atual do eletrodo negativo à base de silício pode ser inaceitável, mas quando a tecnologia amadurecer no futuro, mais empresas participarão da concorrência, e o preço cairá em conformidade.” Um analista da indústria de baterias de lítio disse os tempos de títulos · e repórter da empresa.
Sob o alto lucro bruto, os fabricantes de materiais também têm espaço considerável para obter lucros para a jusante Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) no relatório de viabilidade, estima-se que o preço de venda do eletrodo negativo à base de silício acabado seja de 73000 yuan / ton, que está perto do preço da grafite artificial high-end no mercado. Ren Jianguo também acredita que o desempenho de custo do eletrodo negativo à base de silício pode atingir o nível consistente com grafite artificial high-end.
“O eletrodo negativo à base de silício tem espaço considerável de redução de custos, porque o consumo de energia da produção de grafite artificial é relativamente alto, e o custo da grafitização é de 50%, e o eletrodo negativo à base de silício pode evitar esse processo.” Li Jin disse.
Vale ressaltar que a aplicação de eletrodo negativo à base de silício também será acompanhada pela maturidade de vários materiais de suporte. A fim de superar a expansão, melhorar a condutividade e a eficiência de descarga de primeira carga, as baterias com eletrodos negativos à base de silício precisam ser combinadas com agentes condutores, adesivos, agentes de reposição de lítio e outros produtos. Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) anunciou recentemente que investirá 935 milhões de yuans para construir um projeto de suplemento de lítio de 20000 t / um cátodo; Investir 318 milhões de yuans para construir um 10000 t / um novo projeto de agente condutor Chengdu Guibao Science & Technology Co.Ltd(300019) também planeja uma 40000 t / uma base de produção de adesivo especial no projeto de eletrodo negativo à base de silício.
4680 ar quente soprando
Atualmente, eletrodos negativos à base de silício são usados principalmente em eletrônicos de consumo, ferramentas elétricas e outros campos, enquanto o campo da bateria de energia contém mais espaço incremental, especialmente a próxima bateria 4680 se tornará o vento quente para mudar o mercado.
A Tesla lançou pela primeira vez a bateria cilíndrica 4680 em 2020, cujo nome vem do tamanho de 46 mm de diâmetro e 80 mm de altura. O eletrodo positivo desta bateria é feito de material ternário de alto níquel, combinado com eletrodo negativo à base de silício, e tem orelha sem eletrodo e eletrodo seco design, que pode aumentar sua quilometragem de resistência em 16%, saída de energia em 6 vezes e energia em 5 vezes em comparação com a geração anterior de bateria 2170, e o custo também será reduzido em 14%. Tesla CEO Musk disse uma vez francamente que esta bateria tornará um veículo elétrico de US $ 25000 possível.
Atualmente, 4680 baterias já estão na véspera da produção em massa. A Tesla anunciou em 19 de fevereiro que a fábrica da Fremont produziu 1 milhão de 4680 baterias em janeiro e espera-se que assuma a liderança no modelo y no primeiro trimestre de 2022. De acordo com a estimativa de que cada veículo é equipado com 1000 baterias, 1 milhão de baterias pode atender a produção de 1000 modelo y.
Além de linhas de produção auto-construídas, a Tesla também coopera com fornecedores. A fábrica da Panasonic em Wakayama County, Japão, está introduzindo duas linhas de produção, e a nova energia da LG também começou a construir uma linha de produção piloto.
Há também muitos fabricantes na China Eve Energy Co.Ltd(300014) tem 4680 reservas técnicas, e anunciou em novembro de 2021 que vai construir uma linha de produção de baterias cilíndricas de 20gWh grande para carros de passageiros em Jingmen. Há uma especulação de mercado de que seu cliente é Tesla ou BMW. Além disso, a bateria BIC também está desenvolvendo a aplicação de bateria cilíndrica grande de orelha polar completa, e espera-se lançar produtos padrão de produção em massa em 2022.
Além disso, de acordo com informações da indústria, Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) planeja oito 4680 linhas de produção de baterias, com um total de 12gWh Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) agora enfrenta principalmente o problema do desempenho de custo. O custo de aplicar eletrodo negativo à base de silício é muito alto. Se a densidade de energia pode chegar a 550wh / kg, isso significa que a aplicação de eletrodo negativo à base de silício é madura.” Uma pessoa de P & D de eletrodos negativos à base de silício disse os tempos de títulos · e repórter da empresa.
Deve-se notar que cerca de 4680 baterias na China não são completamente equivalentes à tecnologia de processo da Tesla. “Se apenas o tamanho mudar, a bateria 4680 pode ser feita em breve. Alguns anos atrás, alguns fabricantes de baterias 18650 tentaram enviar alguns produtos de ouvido ilimitados, mas não é fácil integrar muitas novas tecnologias como Tesla.” O Mercer disse.
Fabricantes de eletrodos negativos baseados em silício começaram a atingir clientes de baterias de energia Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) disse que o encaixe de tecnologia em estágio inicial entre a empresa e as empresas chinesas principais da bateria de lítio está continuando, e o pessoal de P & D de mais de cinco empresas expressou sua vontade de realizar o desenvolvimento conjunto da tecnologia e cooperação com a empresa.
O pessoal de P & D de eletrodos negativos à base de silício acima espera que os fabricantes chineses possam acompanhar cerca de um ano após a produção em massa Tesla 4680. O ponto de tempo da produção em larga escala de eletrodo negativo à base de silício no campo da bateria de energia é de cerca de 2023. Naquela época, pode haver uma lacuna de capacidade. “Desde este ano, os fabricantes de baterias de cabeça começaram a interagir frequentemente com fabricantes de eletrodos negativos para entender o progresso da melhoria do desempenho do material.”
O aquecimento gradual da demanda a jusante este ano é o sentimento comum de muitos fabricantes. Ren Jianguo também disse que toda a escala do mercado estava em uma fase de plataforma há alguns anos, e há sinais de subida incremental este ano. Por enquanto, a China não viu uma linha de produção madura 4680, e no exterior começou a aumentar gradualmente. Atualmente, o eletrodo negativo à base de silício da beiteri é fornecido principalmente para grandes clientes no exterior.
A longo prazo, a aplicação de eletrodo negativo à base de silício não se limita à bateria 4680. Os analistas acima da indústria da bateria de lítio disseram que entre as três rotas da bateria do pacote cilíndrico, quadrado e macio, a consistência da bateria cilíndrica é a mais forte, então alguns materiais mais radicais podem ser usados, e o fator de segurança da bateria do pacote macio é o mais baixo, por isso devemos usar os materiais mais estáveis. Se a melhoria técnica puder efetivamente controlar o coeficiente de expansão do eletrodo negativo à base de silício, as baterias quadradas e macias do bloco podem ser usadas.
Em termos de aplicações finais de veículos, Li Jin disse que a gac-e’an está tentando usar eletrodos negativos à base de silício em mais modelos, e outras empresas da indústria também têm planos a esse respeito. No curto prazo, o eletrodo negativo à base de silício ainda será limitado a modelos de média e alta gama, mas com a redução de custos de materiais, espera-se que seja aplicado a modelos mais convencionais.
