特斯拉密谋的干电极技术如何改变锂电池

层面创新,达到降本+提升安全性+提升能量密度的效果,同时向固态电池大步进军。

自从溢价55%收购以干电极技术为主的Maxwell公司以来,如何利用Maxwell的干电极技术为现有动力电池赋能,就一直是业内人士广泛关注的话题。

有分析指出,一方面干电极技术作为新型锂电池制造工艺,对国内电池企业的湿电极技术产生影响。另一方面“密谋”干电极技术,会缩短半固态和全固态锂电池的商业应用时间。

干电极技术最初应用在超级电容储能领域,随着锂电池市场需求增长,逐渐转换到锂电池制造工艺中。

公开资料显示,干电极技术是一种正/负极材料压制技术,具体是将少量细粉状粘合剂(PTFE)与正极或负极材料混合,通过挤压机形成电极材料带,随后再压延在金属箔集流体上形成锂电极。

干电极技术在锂电池制造当中应用主要是高镍材料Ni90、Ni95的使用和硅碳负极。

前者能省去有毒溶剂,可以做到无水分,大幅提升电池能量密度,同时还利于提升高镍正极材料体系的稳定性和安全性,降低制造成本。

后者则提升硅的掺杂比例至10%,还能改善负极的充放电性能和储存锂离子寿命,对抗硅碳材料的膨胀特性。

第一,不用粘结剂,提升锂电池良品率和改善使用寿命。第二,不使用溶剂,减少充放电循环过程中的能量损失。同时干电极技术补锂,提升能量密度和容量,目前能超过300Wh/kg,远期可达到500Wh/kg。第三,工艺简化,制造成本降低10—20%。

特斯拉收购的 Maxwell,其干电极技术主要是工艺层面创新,将粘结剂由NBR/SBR改为PTFE,其余不变,可以达到降本+提升安全性+提升能量密度的效果。

干电极技术主要劣势是电池倍率性能较差,即大电流充放电性能差,商业应用和推广价值成本高,对锂电池制造而言,仍有工艺问题待优化解决。

对方形/软包电池来说,干电极技术制备出的正极、负极极片的压实密度更高,内阻更小。

有望解决方形/软包电池中高镍正极/硅碳负极的膨胀问题,提高方形/软包电池安全性、快冲倍率性能、方形/软包电芯单体能量密度(使用Ni含量更高的正极或硅碳含量更高的负极)。

特斯拉对干电极技术进行整合,一方面推动光伏,储能,电动车的生态应用体系建进程。

另一方面适用“无钴、全固态”锂电池的研发方向,利于特斯拉自建电池产线,并推动其在全固态电池商业化上的布局投入。

干电极技术加上特斯拉未来的电动车销量规模大,电池需求量大,以及电池生产的马太效应(规模、成本、性能曲线)等因素,有助于其联合电池企业共同推进电池技术发展,进而推动汽车产业电动化发展。

如正极材料依旧可以用NCM、NCA,但在干电极趋势下高镍有望加速,负极材料依旧可以用石墨、硅炭,但硅比例有望提升;电解液和隔膜也并无根本性变化。

干电极技术在锂电池领域将来能进一步提升能量密度至500Wh/kg,而且将以2年左右为一个周期,提升电池能量密度幅度为25%,同时成本持续下降幅度为10%,进而突破三元锂电池能量密度的瓶颈。

一方面促进电池企业和原材料供应商加速技术升级,尤其是固态电池方面的研发布局投入。

另一方面分享特斯拉的先进技术和市场红利,比如赣锋锂业(氢氧化锂龙头、布局固态电池)、璞泰来(硅碳负极)、新宙邦(Maxwell电容器化学品主要供应商)等企业受特斯拉影响,市场盈利预期提升。

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