Laporan khusus tentang industri bahan anoda berbasis silikon di Tiongkok
Daftar Isi
Dengan inovasi teknologi baterai daya, teknologi tradisional bahan baterai secara bertahap tidak dapat memenuhi kebutuhan pengurangan biaya baterai dan peningkatan kepadatan energi, dan penerapan material baru seperti anoda berbasis silikon semakin cepat.
Dari perspektif kapasitas spesifik, nilai teoritis bahan anoda berbasis silikon dapat mencapai hingga 4200mAh/g, yang lebih dari 10 kali lipat dari bahan grafit. Meningkatnya permintaan untuk baterai daya, terutama baterai silinder 4680, secara bertahap membuka ruang pasar untuk anoda berbasis silikon.
Definisi bahan anoda berbasis silikon
Bahan baku anoda berbasis silikon terutama terdiri dari bahan silikon dan grafit. Silikon dicampur dengan lithium pada suhu kamar, dan kapasitas spesifik teoritisnya setinggi 4200mAh / g, yang lebih dari sepuluh kali lipat dari bahan anoda berbasis grafit saat ini. Ada banyak metode persiapan untuk bahan anoda berbasis silikon, saat ini, terutama termasuk metode pengendapan uap kimia, metode penggilingan bola mekanis, metode sol-gel, metode pirolisis suhu tinggi dan sebagainya.
Proses produksi utama bahan anoda berbasis silikon
Metode persiapan
Keuntungan
Kekurangan
Metode deposisi uap kimia
Memiliki stabilitas siklus yang sangat baik, efisiensi pengisian dan pengosongan awal yang tinggi, persyaratan peralatan yang sederhana, dan cocok untuk produksi industri.
Total kapasitas spesifik relatif rendah, dan biayanya tinggi.
Metode penggilingan bola mekanis
Ukuran partikel kecil, distribusi seragam; proses sederhana, biaya rendah.
Efisiensi energi tinggi, efisiensi rendah, fenomena reuni yang serius.
Metode sol-gel
Performa dispersi yang baik; kapasitas spesifik yang dapat dibalik, performa siklus yang baik.
Dibandingkan dengan bahan karbon lainnya, kinerja stabilitasnya lebih buruk, dan cangkang karbon akan menghasilkan retakan dan secara bertahap mengembang selama siklus, yang mengakibatkan kerusakan struktur bahan anoda. Dan jika kandungan oksigen dalam gel terlalu tinggi, lebih banyak SiO2 non-konduktif akan dihasilkan, menghasilkan efisiensi pengisian dan pengosongan awal yang rendah dari bahan anoda.
Metode pirolisis suhu tinggi
Prosesnya sederhana dan mudah untuk diindustrialisasi, dan struktur kekosongannya besar, yang dapat meringankan perubahan volume silikon dengan lebih baik selama pengisian dan pemakaian.
Performa dispersi silikon buruk; lapisan karbon mudah terdistribusi secara tidak merata; mudah disatukan kembali.
Silikon karbon dan silikon oksigen adalah teknologi utama masa depan
Ada tiga jalur teknis untuk anoda berbasis silikon: anoda oksigen silikon, anoda karbon silikon, dan anoda paduan berbasis silikon. Diantaranya, anoda karbon silikon dan anoda oksigen silikon mungkin merupakan teknologi utama di masa depan. Anoda karbon silikon terbuat dari silikon nano yang dicampur dengan bahan grafit, dan anoda oksigen silikon terbuat dari silikon oksida dan bahan grafit. Bahan berbasis silikon bertindak sebagai bahan aktif dalam komposit untuk menyediakan kapasitas, dan bahan lainnya bertindak sebagai pembawa untuk menyangga ekspansi volume.
Bahan anoda berbasis silikon mengadopsi struktur pelapisan, dan lapisan terluar dilapisi dengan karbon. Pelapisan bahan karbon dapat meningkatkan konduktivitas bahan anoda, dan akan membentuk film SEI pada permukaan bahan karbon, yang dapat menghambat pengikisan anoda oleh elektrolit, sehingga meningkatkan kinerja siklusnya.
Keuntungan
Kekurangan
Bahan anoda SiO
Kapasitas balik yang tinggi, hingga 1700-1800mAh/g, mendekati kapasitas teoretis.
Performa siklus dan performa laju lebih baik daripada bahan anoda berbasis silikon lainnya.
Efisiensi pertama kali rendah, tidak dapat digunakan sendiri, dan perlu dirawat untuk meningkatkan efisiensi pertama.
Proses SiO rumit dan biaya produksinya sangat tinggi.
Bahan anoda komposit karbon silikon
Kapasitas gram yang tinggi.
Efisiensi pengisian daya pertama tinggi.
Prosesnya sudah matang dibandingkan dengan bahan anoda berbasis silikon lainnya.
Sulit untuk memproduksi secara massal produk dengan sifat elektrokimia yang sangat baik
Performa siklus dan efisiensi awal perlu ditingkatkan
Tingkat ekspansi elektroda yang tinggi
Bahan anoda paduan berbasis silikon
Kepadatan energi volumetrik yang tinggi
Prosesnya sulit dan mahal.
Efisiensi pengisian daya yang rendah untuk pertama kalinya.
Performa siklus yang buruk.
Oksigen silikon memiliki kinerja siklus dan kinerja tingkat yang lebih baik, dan merupakan yang pertama kali digunakan di bidang baterai daya. Anoda karbon silikon memiliki kapasitas gram yang lebih tinggi dan efisiensi pertama, dan terutama digunakan dalam elektronik konsumen dan perkakas listrik. Saat ini, anoda silikon sedang dalam periode iterasi produk. Di antara mereka, karbon silikon terutama digunakan untuk meningkatkan kinerja dan kapasitas siklus, dan anoda oksigen silikon terutama digunakan untuk meningkatkan efek pertama, dan jalur realisasi keduanya berbeda.
Status pengembangan industri bahan anoda berbasis silikon
Pengiriman
Dalam beberapa tahun terakhir, bahan anoda berbasis silikon di China terus berkembang, dan pasar anoda berbasis silikon mengalami pertumbuhan yang cepat, dan pengiriman diperkirakan akan meningkat secara signifikan. Pada tahun 2021, pengiriman bahan anoda berbasis silikon akan mencapai 11.000 ton, meningkat dari tahun ke tahun sebesar 83%, menyumbang 1,5% dari pengiriman bahan anoda. Dengan produksi massal baterai Tesla 4680 dan mempopulerkan serta menerapkan baterai silinder besar, baterai ini akan terus berkembang di masa depan dan diperkirakan akan mencapai 15.000 ton pada tahun 2022.
Tingkat penetrasi
Anoda berbasis silikon dapat secara efektif meningkatkan kapasitas spesifik baterai, tetapi aplikasi komersialnya dibatasi karena efek negatif dari ekspansi volume dan konduktivitas yang buruk. Saat ini, bahan anoda berbasis silikon masih dalam tahap awal aplikasi komersial, dan tingkat penetrasi pada tahun 2021 hanya 1,53%. Dengan terus berkembangnya teknologi di masa depan, tingkat penetrasi akan meningkat.
Ruang pasar
Dengan terus berkembangnya baterai konsumen dan baterai daya, ruang pasar untuk bahan anoda berbasis silikon juga akan terus berkembang. Bahan anoda berbasis silikon global terutama terdiri dari tiga bagian:
● Dengan produksi massal silinder besar Tesla 4680 pada tahun 2022, pasar anoda berbasis silikon akan mengantarkan pada pertumbuhan yang eksplosif. Diperkirakan bahwa ruang pasar anoda berbasis silikon yang didorong oleh Tesla 4680 akan mencapai 18,37 miliar RMB pada tahun 2025;
● Diharapkan setelah tahun 2023, anoda berbasis silikon akan secara bertahap diterapkan di pasar baterai daya selain Tesla, dan ruang pasar untuk anoda berbasis silikon untuk penggunaan daya selain Tesla akan mencapai 6,77 miliar RMB pada tahun 2025;
● Anoda berbasis silikon tradisional untuk konsumsi akan mempertahankan perkembangan yang stabil, dan tingkat penetrasi akan meningkat dari tahun ke tahun. Diperkirakan ruang pasar untuk anoda berbasis silikon untuk konsumsi akan mencapai 4,61 miliar RMB pada tahun 2025. Diperkirakan ruang pasar keseluruhan untuk bahan anoda berbasis silikon di dunia akan mencapai 29,75 miliar RMB pada tahun 2025.
Prospek pengembangan industri bahan anoda berbasis silikon
Kendaraan energi baru mendorong perkembangan industri
Tingkat penetrasi kendaraan energi baru telah meningkat, dan penjualan global kendaraan listrik telah berkembang, sesuai dengan peningkatan permintaan dari pelanggan hilir. Perusahaan-perusahaan tersebut telah mempercepat penyebaran kapasitas produksi, meningkatkan tingkat pemanfaatan kapasitas produksi yang komprehensif, dan mencapai skala ekonomi.
Volume penjualan dan penjualan material baterai lithium-ion perusahaan telah meningkat secara signifikan dari tahun ke tahun. Saat ini, anoda baterai lithium ion dapat dibagi menjadi grafit buatan, grafit alami, dan beberapa bahan baru, seperti karbon silikon, mikrosfer mesokarbon, litium titanat, dll.
Sebagai bahan anoda generasi berikutnya yang ideal, kapasitas spesifik bahan anoda berbasis silikon secara signifikan lebih besar daripada bahan anoda lainnya, yang dapat memenuhi permintaan hilir untuk kepadatan energi yang tinggi. Selain itu, dengan produksi massal 4680 baterai silinder besar dan tindak lanjut dari pabrik baterai utama, diharapkan anoda berbasis silikon akan segera mengantarkan ledakan.
Strategi netral karbon baik untuk pengembangan industri
Dalam konteks netralitas karbon dan harga minyak yang tinggi, material berbasis silikon diharapkan dapat menggantikan beberapa material berbasis karbon karena kinerjanya yang baik. Mempromosikan transformasi dan peningkatan dari "era berbasis karbon" yang diwakili oleh energi fosil ke "era berbasis silikon" yang diwakili oleh energi baru dan material baru.
Keuntungan dari anoda berbasis silikon sudah jelas, tidak ada bahaya tersembunyi dari pengendapan litium, keamanannya lebih baik daripada bahan anoda berbasis grafit, dan cadangannya melimpah serta biayanya rendah. Ini dapat menyediakan saluran untuk interkalasi dan ekstraksi ion lithium dari segala arah, dan memiliki kinerja pengisian cepat yang sangat baik. Ini adalah bahan anoda baterai lithium generasi berikutnya yang paling potensial.
Perusahaan menindaklanjuti tata letak untuk membuka pasar
Di sisi baterai, di masa depan, dengan produksi massal 4680 baterai silinder besar, perusahaan-perusahaan China akan terdorong untuk menindaklanjuti tata letak, dan kemakmuran hilir baterai lithium yang berkelanjutan akan membuka ruang pasar untuk anoda berbasis silikon.
Laporan khusus tentang industri bahan anoda berbasis silikon di Tiongkok
Dengan inovasi teknologi baterai daya, teknologi tradisional bahan baterai secara bertahap tidak dapat memenuhi kebutuhan pengurangan biaya baterai dan peningkatan kepadatan energi, dan penerapan material baru seperti anoda berbasis silikon semakin cepat.
Dari perspektif kapasitas spesifik, nilai teoritis bahan anoda berbasis silikon dapat mencapai hingga 4200mAh/g, yang lebih dari 10 kali lipat dari bahan grafit. Meningkatnya permintaan untuk baterai daya, terutama baterai silinder 4680, secara bertahap membuka ruang pasar untuk anoda berbasis silikon.
Definisi bahan anoda berbasis silikon
Bahan baku anoda berbasis silikon terutama terdiri dari bahan silikon dan grafit. Silikon dicampur dengan lithium pada suhu kamar, dan kapasitas spesifik teoritisnya setinggi 4200mAh / g, yang lebih dari sepuluh kali lipat dari bahan anoda berbasis grafit saat ini. Ada banyak metode persiapan untuk bahan anoda berbasis silikon, saat ini, terutama termasuk metode pengendapan uap kimia, metode penggilingan bola mekanis, metode sol-gel, metode pirolisis suhu tinggi dan sebagainya.
Proses produksi utama bahan anoda berbasis silikon
Silikon karbon dan silikon oksigen adalah teknologi utama masa depan
Ada tiga jalur teknis untuk anoda berbasis silikon: anoda oksigen silikon, anoda karbon silikon, dan anoda paduan berbasis silikon. Diantaranya, anoda karbon silikon dan anoda oksigen silikon mungkin merupakan teknologi utama di masa depan. Anoda karbon silikon terbuat dari silikon nano yang dicampur dengan bahan grafit, dan anoda oksigen silikon terbuat dari silikon oksida dan bahan grafit. Bahan berbasis silikon bertindak sebagai bahan aktif dalam komposit untuk menyediakan kapasitas, dan bahan lainnya bertindak sebagai pembawa untuk menyangga ekspansi volume.
Bahan anoda berbasis silikon mengadopsi struktur pelapisan, dan lapisan terluar dilapisi dengan karbon. Pelapisan bahan karbon dapat meningkatkan konduktivitas bahan anoda, dan akan membentuk film SEI pada permukaan bahan karbon, yang dapat menghambat pengikisan anoda oleh elektrolit, sehingga meningkatkan kinerja siklusnya.
Kapasitas balik yang tinggi, hingga 1700-1800mAh/g, mendekati kapasitas teoretis.
Performa siklus dan performa laju lebih baik daripada bahan anoda berbasis silikon lainnya.
Efisiensi pertama kali rendah, tidak dapat digunakan sendiri, dan perlu dirawat untuk meningkatkan efisiensi pertama.
Proses SiO rumit dan biaya produksinya sangat tinggi.
Kapasitas gram yang tinggi.
Efisiensi pengisian daya pertama tinggi.
Prosesnya sudah matang dibandingkan dengan bahan anoda berbasis silikon lainnya.
Sulit untuk memproduksi secara massal produk dengan sifat elektrokimia yang sangat baik
Performa siklus dan efisiensi awal perlu ditingkatkan
Tingkat ekspansi elektroda yang tinggi
Prosesnya sulit dan mahal.
Efisiensi pengisian daya yang rendah untuk pertama kalinya.
Performa siklus yang buruk.
Oksigen silikon memiliki kinerja siklus dan kinerja tingkat yang lebih baik, dan merupakan yang pertama kali digunakan di bidang baterai daya. Anoda karbon silikon memiliki kapasitas gram yang lebih tinggi dan efisiensi pertama, dan terutama digunakan dalam elektronik konsumen dan perkakas listrik. Saat ini, anoda silikon sedang dalam periode iterasi produk. Di antara mereka, karbon silikon terutama digunakan untuk meningkatkan kinerja dan kapasitas siklus, dan anoda oksigen silikon terutama digunakan untuk meningkatkan efek pertama, dan jalur realisasi keduanya berbeda.
Status pengembangan industri bahan anoda berbasis silikon
Pengiriman
Dalam beberapa tahun terakhir, bahan anoda berbasis silikon di China terus berkembang, dan pasar anoda berbasis silikon mengalami pertumbuhan yang cepat, dan pengiriman diperkirakan akan meningkat secara signifikan. Pada tahun 2021, pengiriman bahan anoda berbasis silikon akan mencapai 11.000 ton, meningkat dari tahun ke tahun sebesar 83%, menyumbang 1,5% dari pengiriman bahan anoda. Dengan produksi massal baterai Tesla 4680 dan mempopulerkan serta menerapkan baterai silinder besar, baterai ini akan terus berkembang di masa depan dan diperkirakan akan mencapai 15.000 ton pada tahun 2022.
Tingkat penetrasi
Anoda berbasis silikon dapat secara efektif meningkatkan kapasitas spesifik baterai, tetapi aplikasi komersialnya dibatasi karena efek negatif dari ekspansi volume dan konduktivitas yang buruk. Saat ini, bahan anoda berbasis silikon masih dalam tahap awal aplikasi komersial, dan tingkat penetrasi pada tahun 2021 hanya 1,53%. Dengan terus berkembangnya teknologi di masa depan, tingkat penetrasi akan meningkat.
Ruang pasar
Dengan terus berkembangnya baterai konsumen dan baterai daya, ruang pasar untuk bahan anoda berbasis silikon juga akan terus berkembang. Bahan anoda berbasis silikon global terutama terdiri dari tiga bagian:
● Dengan produksi massal silinder besar Tesla 4680 pada tahun 2022, pasar anoda berbasis silikon akan mengantarkan pada pertumbuhan yang eksplosif. Diperkirakan bahwa ruang pasar anoda berbasis silikon yang didorong oleh Tesla 4680 akan mencapai 18,37 miliar RMB pada tahun 2025;
● Diharapkan setelah tahun 2023, anoda berbasis silikon akan secara bertahap diterapkan di pasar baterai daya selain Tesla, dan ruang pasar untuk anoda berbasis silikon untuk penggunaan daya selain Tesla akan mencapai 6,77 miliar RMB pada tahun 2025;
● Anoda berbasis silikon tradisional untuk konsumsi akan mempertahankan perkembangan yang stabil, dan tingkat penetrasi akan meningkat dari tahun ke tahun. Diperkirakan ruang pasar untuk anoda berbasis silikon untuk konsumsi akan mencapai 4,61 miliar RMB pada tahun 2025. Diperkirakan ruang pasar keseluruhan untuk bahan anoda berbasis silikon di dunia akan mencapai 29,75 miliar RMB pada tahun 2025.
Prospek pengembangan industri bahan anoda berbasis silikon
Kendaraan energi baru mendorong perkembangan industri
Tingkat penetrasi kendaraan energi baru telah meningkat, dan penjualan global kendaraan listrik telah berkembang, sesuai dengan peningkatan permintaan dari pelanggan hilir. Perusahaan-perusahaan tersebut telah mempercepat penyebaran kapasitas produksi, meningkatkan tingkat pemanfaatan kapasitas produksi yang komprehensif, dan mencapai skala ekonomi.
Volume penjualan dan penjualan material baterai lithium-ion perusahaan telah meningkat secara signifikan dari tahun ke tahun. Saat ini, anoda baterai lithium ion dapat dibagi menjadi grafit buatan, grafit alami, dan beberapa bahan baru, seperti karbon silikon, mikrosfer mesokarbon, litium titanat, dll.
Sebagai bahan anoda generasi berikutnya yang ideal, kapasitas spesifik bahan anoda berbasis silikon secara signifikan lebih besar daripada bahan anoda lainnya, yang dapat memenuhi permintaan hilir untuk kepadatan energi yang tinggi. Selain itu, dengan produksi massal 4680 baterai silinder besar dan tindak lanjut dari pabrik baterai utama, diharapkan anoda berbasis silikon akan segera mengantarkan ledakan.
Strategi netral karbon baik untuk pengembangan industri
Dalam konteks netralitas karbon dan harga minyak yang tinggi, material berbasis silikon diharapkan dapat menggantikan beberapa material berbasis karbon karena kinerjanya yang baik. Mempromosikan transformasi dan peningkatan dari "era berbasis karbon" yang diwakili oleh energi fosil ke "era berbasis silikon" yang diwakili oleh energi baru dan material baru.
Keuntungan dari anoda berbasis silikon sudah jelas, tidak ada bahaya tersembunyi dari pengendapan litium, keamanannya lebih baik daripada bahan anoda berbasis grafit, dan cadangannya melimpah serta biayanya rendah. Ini dapat menyediakan saluran untuk interkalasi dan ekstraksi ion lithium dari segala arah, dan memiliki kinerja pengisian cepat yang sangat baik. Ini adalah bahan anoda baterai lithium generasi berikutnya yang paling potensial.
Perusahaan menindaklanjuti tata letak untuk membuka pasar
Di sisi baterai, di masa depan, dengan produksi massal 4680 baterai silinder besar, perusahaan-perusahaan China akan terdorong untuk menindaklanjuti tata letak, dan kemakmuran hilir baterai lithium yang berkelanjutan akan membuka ruang pasar untuk anoda berbasis silikon.
Posting terkait