動力電池預(yù)鋰化圖景分析

摘要

業(yè)內(nèi)預(yù)鋰化技術(shù)仍處于探索階段，但隨著補(bǔ)鋰劑的量產(chǎn)，預(yù)鋰化的應(yīng)用已近在咫尺。

市場對高端動力、儲能電池的需求正在擴(kuò)大，更高能量密度的追求驅(qū)使著動力電池廠商應(yīng)用新技術(shù)，不斷向業(yè)內(nèi)“天花板”發(fā)起挑戰(zhàn)。新技術(shù)變革帶來的產(chǎn)品優(yōu)勢或成電池企業(yè)爭奪供應(yīng)鏈話語權(quán)的新發(fā)力點。

其中，在電極方面，作為存儲鋰離子的“容器”，選用比容量更高的新電極材料是打破能量“天花板”的直接手段。除了在“容器”本身的材料方面下功夫，對電極進(jìn)行預(yù)鋰化，同為直接提高電池總?cè)萘亢湍芰棵芏鹊挠行窂健?/p>

然而，“大擴(kuò)產(chǎn)”時期，動力電池的量產(chǎn)以安全且產(chǎn)業(yè)化成熟的材料應(yīng)用為主，新電極材料產(chǎn)業(yè)化仍在萌芽階段。當(dāng)高喊擴(kuò)產(chǎn)接近尾聲，基于現(xiàn)階段的制造工藝，推動預(yù)鋰化技術(shù)落地在當(dāng)下可行性更高。

預(yù)鋰化技術(shù)正極易于負(fù)極

在鋰電池首次充電的過程中，電解液會在負(fù)極表面還原分解，形成固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜，消耗鋰離子，造成首次循環(huán)和庫倫效率（ICE）偏低，降低鋰電池容量和能量密度。預(yù)鋰化則是通過補(bǔ)鋰，降低鋰離子的損失，達(dá)到提高電池容量和能量密度的效果。

產(chǎn)業(yè)化方面，負(fù)極補(bǔ)鋰直接但困難，目前以補(bǔ)充還原性鋰的路徑為主，可通過鋰箔、鋰粉或添加劑的方式實現(xiàn)。

難點在于負(fù)極補(bǔ)鋰工藝難度大。現(xiàn)有電極制備環(huán)境潮濕，而還原性鋰具有高反應(yīng)活性，這就涉及對還原性鋰進(jìn)行穩(wěn)定化處理、表面改性。除了工藝難度大，補(bǔ)充的還原性鋰若未發(fā)揮預(yù)鋰化作用，則會轉(zhuǎn)化成死鋰，進(jìn)而導(dǎo)致析鋰。

而正極以添加補(bǔ)鋰劑方式實現(xiàn)“間接補(bǔ)鋰”，這與現(xiàn)有鋰電制造工藝契合度更高。通過添加補(bǔ)鋰劑，在充電過程中將鋰離子推送至負(fù)極。理想的正極補(bǔ)鋰劑應(yīng)具有高比能、穩(wěn)定以及與電池材料體系相兼容的特點。

專利相繼落地

作為實現(xiàn)電池能量密度再攀升新技術(shù)“賽道”，動力電池企業(yè)以及材料企業(yè)對預(yù)鋰化技術(shù)“野心勃勃”，皆相繼圍繞預(yù)鋰化技術(shù)展開專利布局。

從相關(guān)企業(yè)的專利布局內(nèi)容看，各企業(yè)在正極、負(fù)極預(yù)鋰化技術(shù)上皆有所探索，但從可行性上看，正極補(bǔ)鋰劑的產(chǎn)業(yè)化落地難度更低，可圍繞相關(guān)專利進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。

寧德時代2021年發(fā)布的一項專利便包括了鋰硅合金補(bǔ)鋰劑的合成方法，補(bǔ)鋰劑添加位置涵蓋正極表面、集流體以及正極之間，可大幅改善電池首效（從低于80%提升至接近100%）、循環(huán)壽命且有效抑制電池膨脹。

國軒高科同在2021年發(fā)布了兩項關(guān)于正極補(bǔ)鋰劑的專利，分別為氧化石墨烯-鈷-氧化鋰正極補(bǔ)鋰劑以及主打低成本的溶膠凝膠工藝正極補(bǔ)鋰劑。

德方納米2020年便發(fā)布正極補(bǔ)鋰劑（富鋰）鐵酸鋰的合成方法專利。此外，德方納米還研究了磁控濺射正極補(bǔ)鋰劑至正極前驅(qū)體球磨裝置，再煅燒前驅(qū)體獲得正極材料的方法。

研一新材也對補(bǔ)鋰劑的合成方法做了相關(guān)專利布局。

補(bǔ)鋰劑產(chǎn)業(yè)化起跑

產(chǎn)業(yè)化方面，正極補(bǔ)鋰劑已表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能，已有企業(yè)在正極補(bǔ)鋰劑產(chǎn)業(yè)化之路上起跑。

2月26日，德方納米子公司德方創(chuàng)域年產(chǎn)2萬噸補(bǔ)鋰劑項目（一期）在云南曲靖正式投產(chǎn)。據(jù)了解，該項目是目前全球首個實現(xiàn)量產(chǎn)的正極補(bǔ)鋰劑項目。德方納米表示，未來，將加快推進(jìn)曲靖創(chuàng)界年產(chǎn)2萬噸補(bǔ)鋰劑項目二期項目以及成都創(chuàng)境年產(chǎn)5000噸補(bǔ)鋰劑項目的建設(shè)進(jìn)程。

此外，研一新材開年后披露，自主研發(fā)的LNO、LFO正極補(bǔ)鋰劑已在2022年量產(chǎn)批量出貨，并取得國際國內(nèi)頭部客戶認(rèn)可，產(chǎn)品撬動的電芯產(chǎn)能折合約5GWh。研一材料已在無錫布局新建補(bǔ)鋰劑項目和研究院項目，項目建成后將新增1萬噸左右的補(bǔ)鋰劑產(chǎn)能。

隨著硅基負(fù)極逐漸放量及高端動力、儲能電池補(bǔ)鋰需求，預(yù)鋰化正逐漸成為鋰電池一大發(fā)展方向。

目前，業(yè)內(nèi)預(yù)鋰化技術(shù)仍處于探索階段，但隨著補(bǔ)鋰劑的量產(chǎn)，預(yù)鋰化的應(yīng)用已近在咫尺。據(jù)相關(guān)預(yù)測，到2025年，補(bǔ)鋰劑市場或超百億元。圍繞補(bǔ)鋰劑這一新細(xì)分賽道競速已然開始，是先發(fā)者持續(xù)領(lǐng)跑，還是后來者出奇招居上，仍尚未可知。

審核編輯：劉清