負(fù)極材料是鋰電池儲存鋰的主體，也是影響鋰電池能量密度的核心因素之一。近年來，行業(yè)負(fù)極材料普遍使用以人造石墨為主的碳基材料，目前已經(jīng)接近理論比容量天花板，限制了電池能量密度的增長。在行業(yè)尋找更合適的負(fù)極材料之際，硅因其高理論比容量、低脫嵌鋰電位、環(huán)境友好、儲量豐富等多重優(yōu)勢，被行業(yè)視為最具潛力的下一代負(fù)極材料的主力軍。
能量密度、安全性能提升
硅基材料要在電芯中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，需要滿足高容量、高界面穩(wěn)定性、高振實(shí)(壓實(shí))、低成本等性能。目前符合的主要是一些微米級-納米設(shè)計(jì)的硅負(fù)極材料，如傳統(tǒng)硅碳、新型硅碳、氧化亞硅等。
深圳市比克動(dòng)力電池有限公司在這些方面做了大量研發(fā)工作，發(fā)現(xiàn)負(fù)極材料在350-700mAh/g區(qū)間使用時(shí)，能量密度會隨著負(fù)極容量提高明顯提升。
硅基材料帶來更高容量的同時(shí)，也生發(fā)了體積膨脹的新問題，給硅的實(shí)際應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)。比克電池優(yōu)先選擇圓柱電池策略，因結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，即使在壽命終止時(shí)也能保證不形變，不但可采用更激進(jìn)的化學(xué)體系，而且還能保證優(yōu)異的安全性能。
深耕硅基負(fù)極，明確產(chǎn)品布局
比克電池發(fā)現(xiàn)硅基材料應(yīng)用在圓柱鋰電池上有著先天優(yōu)勢，作為國內(nèi)早期使用硅負(fù)極材料的企業(yè)，現(xiàn)已從一代硅走到了三代硅，首效由77%提升至86%，正極利用率也在逐步增加;既保持了高容量，又使得電池循環(huán)壽命依舊能夠達(dá)到常溫1000周80%，45℃高溫1000周70%以上。
新型硅碳因成本組成不受鋰價(jià)的影響和優(yōu)異的性能也受到了比克動(dòng)力的重點(diǎn)關(guān)注，比克動(dòng)力在18650、21700和大圓柱電芯上進(jìn)行了完整的產(chǎn)品布局，以滿足市場的多元化需求。
基于前沿負(fù)極材料研究，比克電池圓柱電芯產(chǎn)品布局明確。從2024年到2027年，比克動(dòng)力計(jì)劃將大圓柱產(chǎn)品路線上實(shí)施雙線布局戰(zhàn)略，滿足新能源汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品等應(yīng)用場景。其一高性能路線，能量密度在280～330Wh/kg之間，首代產(chǎn)品采用高鎳+高首效硅，支持4C快充;輕量化產(chǎn)品，依舊采用高鎳+高首效硅，并支持4C快充;準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品，將采用超高鎳+高比例硅，支持2～3C快充。其二低成本路線，能量密度達(dá)200Wh/kg左右，為磷酸鐵鋰+硅、Na+離子電池、磷酸錳鐵鋰+硅等多種體系，實(shí)現(xiàn)多元化使用場景。
比克電池首代高性能產(chǎn)品將采用的高鎳+高首效硅體系，支持4C快充，目前在平臺階段表現(xiàn)出常溫循環(huán)1000次90%，高溫(45℃)1000次循環(huán)80%以上的循環(huán)性能，完全不亞于純石墨體系，在高低溫、倍率及安全性能也展現(xiàn)出圓柱的天然優(yōu)勢，與車電需求十分吻合，量產(chǎn)產(chǎn)品將在2024年Q4上線。
圓柱電池的繼續(xù)發(fā)展，依賴于高鎳和硅材料的開發(fā)應(yīng)用，而硅基材料的應(yīng)用面臨著成本、界面穩(wěn)定性、膨脹、產(chǎn)氣、淺充放循環(huán)等瓶頸。比克動(dòng)力將以更高摻混比例推動(dòng)硅基材料發(fā)展，協(xié)同電解液和安全方面優(yōu)化力爭打破瓶頸，探索全新新能源電池，助力低碳美好生活。
能量密度、安全性能提升
硅基材料要在電芯中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，需要滿足高容量、高界面穩(wěn)定性、高振實(shí)(壓實(shí))、低成本等性能。目前符合的主要是一些微米級-納米設(shè)計(jì)的硅負(fù)極材料，如傳統(tǒng)硅碳、新型硅碳、氧化亞硅等。
深圳市比克動(dòng)力電池有限公司在這些方面做了大量研發(fā)工作，發(fā)現(xiàn)負(fù)極材料在350-700mAh/g區(qū)間使用時(shí)，能量密度會隨著負(fù)極容量提高明顯提升。
硅基材料帶來更高容量的同時(shí)，也生發(fā)了體積膨脹的新問題，給硅的實(shí)際應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)。比克電池優(yōu)先選擇圓柱電池策略，因結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，即使在壽命終止時(shí)也能保證不形變，不但可采用更激進(jìn)的化學(xué)體系，而且還能保證優(yōu)異的安全性能。
深耕硅基負(fù)極，明確產(chǎn)品布局
比克電池發(fā)現(xiàn)硅基材料應(yīng)用在圓柱鋰電池上有著先天優(yōu)勢，作為國內(nèi)早期使用硅負(fù)極材料的企業(yè)，現(xiàn)已從一代硅走到了三代硅，首效由77%提升至86%，正極利用率也在逐步增加;既保持了高容量，又使得電池循環(huán)壽命依舊能夠達(dá)到常溫1000周80%，45℃高溫1000周70%以上。
新型硅碳因成本組成不受鋰價(jià)的影響和優(yōu)異的性能也受到了比克動(dòng)力的重點(diǎn)關(guān)注，比克動(dòng)力在18650、21700和大圓柱電芯上進(jìn)行了完整的產(chǎn)品布局，以滿足市場的多元化需求。
基于前沿負(fù)極材料研究，比克電池圓柱電芯產(chǎn)品布局明確。從2024年到2027年，比克動(dòng)力計(jì)劃將大圓柱產(chǎn)品路線上實(shí)施雙線布局戰(zhàn)略，滿足新能源汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品等應(yīng)用場景。其一高性能路線，能量密度在280～330Wh/kg之間，首代產(chǎn)品采用高鎳+高首效硅，支持4C快充;輕量化產(chǎn)品，依舊采用高鎳+高首效硅，并支持4C快充;準(zhǔn)固態(tài)產(chǎn)品，將采用超高鎳+高比例硅，支持2～3C快充。其二低成本路線，能量密度達(dá)200Wh/kg左右，為磷酸鐵鋰+硅、Na+離子電池、磷酸錳鐵鋰+硅等多種體系，實(shí)現(xiàn)多元化使用場景。
比克電池首代高性能產(chǎn)品將采用的高鎳+高首效硅體系，支持4C快充，目前在平臺階段表現(xiàn)出常溫循環(huán)1000次90%，高溫(45℃)1000次循環(huán)80%以上的循環(huán)性能，完全不亞于純石墨體系，在高低溫、倍率及安全性能也展現(xiàn)出圓柱的天然優(yōu)勢，與車電需求十分吻合，量產(chǎn)產(chǎn)品將在2024年Q4上線。
圓柱電池的繼續(xù)發(fā)展，依賴于高鎳和硅材料的開發(fā)應(yīng)用，而硅基材料的應(yīng)用面臨著成本、界面穩(wěn)定性、膨脹、產(chǎn)氣、淺充放循環(huán)等瓶頸。比克動(dòng)力將以更高摻混比例推動(dòng)硅基材料發(fā)展，協(xié)同電解液和安全方面優(yōu)化力爭打破瓶頸，探索全新新能源電池，助力低碳美好生活。
