03.04 特斯拉密謀的乾電極技術如何改變鋰電池

自從特斯拉溢價55%收購以乾電極技術為主的Maxwell公司以來,如何利用Maxwell的乾電極技術為現有動力電池賦能,就一直是業內人士廣泛關注的話題。

有分析指出,一方面乾電極技術作為新型鋰電池製造工藝,對國內電池企業的溼電極技術產生影響。另一方面特斯拉“密謀”乾電極技術,會縮短半固態和全固態鋰電池的商業應用時間。

1、什麼是乾電極技術?

乾電極技術最初應用在超級電容儲能領域,隨著鋰電池市場需求增長,逐漸轉換到鋰電池製造工藝中。

公開資料顯示,乾電極技術是一種正/負極材料壓制技術,具體是將少量細粉狀粘合劑(PTFE)與正極或負極材料混合,通過擠壓機形成電極材料帶,隨後再壓延在金屬箔集流體上形成鋰電極。

2、乾電極技術如何應用到鋰電池製造當中,能帶來什麼效果?

乾電極技術在鋰電池製造當中應用主要是高鎳材料Ni90、Ni95的使用和硅碳負極。

前者能省去有毒溶劑,可以做到無水分,大幅提升電池能量密度,同時還利於提升高鎳正極材料體系的穩定性和安全性,降低製造成本。

後者則提升硅的摻雜比例至10%,還能改善負極的充放電性能和儲存鋰離子壽命,對抗硅碳材料的膨脹特性。

3、乾電極技術的優勢與劣勢?

乾電極技術優勢主要有三點。

第一,不用粘結劑,提升鋰電池良品率和改善使用壽命。第二,不使用溶劑,減少充放電循環過程中的能量損失。同時乾電極技術補鋰,提升能量密度和容量,目前能超過300Wh/kg,遠期可達到500Wh/kg。第三,工藝簡化,製造成本降低10—20%。

特斯拉收購的Maxwell,其乾電極技術主要是工藝層面創新,將粘結劑由NBR/SBR改為PTFE,其餘不變,可以達到降本+提升安全性+提升能量密度的效果。

乾電極技術主要劣勢是電池倍率性能較差,即大電流充放電性能差,商業應用和推廣價值成本高,對鋰電池製造而言,仍有工藝問題待優化解決。

4、乾電極技術推廣的有利因素?

對方形/軟包電池來說,乾電極技術製備出的正極、負極極片的壓實密度更高,內阻更小。

有望解決方形/軟包電池中高鎳正極/硅碳負極的膨脹問題,提高方形/軟包電池安全性、快衝倍率性能、方形/軟包電芯單體能量密度(使用Ni含量更高的正極或硅碳含量更高的負極)。

5、乾電極技術對特斯拉的影響?

特斯拉對乾電極技術進行整合,一方面推動光伏,儲能,電動車的生態應用體系建進程。

另一方面適用“無鈷、全固態”鋰電池的研發方向,利於特斯拉自建電池產線,並推動其在全固態電池商業化上的佈局投入。

乾電極技術加上特斯拉未來的電動車銷量規模大,電池需求量大,以及電池生產的馬太效應(規模、成本、性能曲線)等因素,有助於其聯合電池企業共同推進電池技術發展,進而推動汽車產業電動化發展。

對特斯拉採用的電池材料體系而言,不會產生大的衝擊。

如正極材料依舊可以用NCM、NCA,但在乾電極趨勢下高鎳有望加速,負極材料依舊可以用石墨、硅炭,但硅比例有望提升;電解液和隔膜也並無根本性變化。

6、乾電極技術在鋰電池領域將來會怎麼樣?

乾電極技術在鋰電池領域將來能進一步提升能量密度至500Wh/kg,而且將以2年左右為一個週期,提升電池能量密度幅度為25%,同時成本持續下降幅度為10%,進而突破三元鋰電池能量密度的瓶頸。

對整個鋰電行業來說,總體影響不太大,主要是兩方面。

一方面促進電池企業和原材料供應商加速技術升級,尤其是固態電池方面的研發佈局投入。

另一方面分享特斯拉的先進技術和市場紅利,比如贛鋒鋰業(氫氧化鋰龍頭、佈局固態電池)、璞泰來(硅碳負極)、新宙邦(Maxwell電容器化學品主要供應商)等企業受特斯拉影響,市場盈利預期提升。

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