Çin silikon bazlı anot malzemesi endüstrisi hakkında özel rapor

Güç bataryası teknolojisindeki yeniliklerle birlikte, geleneksel akü malzemeleri̇ batarya maliyetinin azaltılması ve enerji yoğunluğunun iyileştirilmesi ihtiyaçlarını karşılayamamakta ve aşağıdaki gibi yeni malzemelerin uygulanması silikon bazlı anot hızlanıyor.

Spesifik kapasite açısından bakıldığında, silikon bazlı anot malzemelerinin teorik değeri, grafit malzemelerin 10 katından fazla olan 4200mAh/g'ye kadar ulaşabilir. Güç bataryalarına, özellikle de 4680 silindirik bataryalara yönelik artan talep, silikon bazlı anot için pazar alanını giderek açmıştır.

Silikon bazlı anot malzemesinin tanımı

Silikon bazlı anodun hammaddesi esas olarak silikon malzeme ve grafitten oluşmaktadır. Silikon, oda sıcaklığında lityum ile alaşımlanır ve teorik özgül kapasitesi 4200mAh/g kadar yüksektir, bu da mevcut grafit bazlı anot malzemelerinin on katından fazladır. Şu anda silikon bazlı anot malzemeleri için, esas olarak kimyasal buhar biriktirme yöntemi, mekanik bilyalı öğütme yöntemi, sol-jel yöntemi, yüksek sıcaklık piroliz yöntemi ve benzeri dahil olmak üzere birçok hazırlama yöntemi vardır.

Silikon bazlı anot malzemelerinin ana üretim süreci

Hazırlama yöntemi	Avantajlar	Dezavantajlar
Kimyasal buhar biriktirme yöntemi	Mükemmel çevrim kararlılığına, yüksek ilk şarj ve deşarj verimliliğine, basit ekipman gereksinimlerine sahiptir ve endüstriyel üretim için uygundur.	Toplam spesifik kapasite nispeten düşüktür ve maliyet yüksektir.
Mekanik bilyalı öğütme yöntemi	Küçük partikül boyutu, homojen dağılım; basit işlem, düşük maliyet.	Yüksek enerji verimliliği, düşük verimlilik, ciddi yeniden birleşme olgusu.
Sol-jel yöntemi	İyi dispersiyon performansı; yüksek tersinir özgül kapasite, iyi çevrim performansı.	Diğer karbon malzemelerle karşılaştırıldığında, stabilite performansı daha zayıftır ve karbon kabuk çatlaklar oluşturacak ve döngü sırasında kademeli olarak genişleyerek anot malzemesinin yapısının bozulmasına neden olacaktır. Jeldeki oksijen içeriği çok yüksekse, daha fazla iletken olmayan SiO2 üretilecek ve bu da anot malzemesinin ilk şarj ve deşarj verimliliğinin düşük olmasına neden olacaktır.
Yüksek sıcaklıkta piroliz yöntemi	İşlem basit ve sanayileşmesi kolaydır ve boşluk yapısı büyüktür, bu da şarj ve deşarj sırasında silikonun hacim değişimini daha iyi hafifletebilir.	Silikon dağılım performansı zayıftır; karbon tabakasının düzensiz dağılması kolaydır; yeniden birleşmesi kolaydır.

Silikon karbon ve silikon oksijen geleceğin ana akım teknolojileridir

Silikon bazlı anotlar için üç teknik yol vardır: silikon oksijen anotlar, silikon karbon anotlar ve silikon bazlı alaşım anotlar. Bunlar arasında, silikon karbon anot ve silikon oksijen anot gelecekte ana akım teknolojiler olabilir. Silikon karbon anot grafit malzeme ile karıştırılmış nano-silikondan, silikon oksijen anot ise silikon oksit ve grafit malzemeden yapılır. Silikon bazlı malzeme, kapasite sağlamak için kompozitte aktif malzeme olarak işlev görür ve diğer malzemeler hacim genişlemesini tamponlamak için taşıyıcı görevi görür.

Silikon bazlı anot malzemesi bir kaplama yapısına sahiptir ve en dıştaki katman karbon ile kaplanmıştır. Karbon malzemenin kaplanması anot malzemesinin iletkenliğini artırabilir ve karbon malzemenin yüzeyinde bir SEI filmi oluşturarak anodun elektrolit tarafından erozyonunu engelleyebilir ve böylece çevrim performansını artırabilir.

	Avantajlar	Dezavantajlar
SiO anot malzemesi	Yüksek ters kapasite, 1700-1800mAh/g'ye kadar, teorik kapasiteye yakın. Çevrim performansı ve hız performansı diğer silikon bazlı anot malzemelerinden daha iyidir.	İlk sefer verimliliği düşüktür, tek başına kullanılamaz ve ilk verimliliği artırmak için işlenmesi gerekir. SiO prosesi karmaşıktır ve üretim maliyeti çok yüksektir.
Silikon karbon kompozit anot malzemesi	Yüksek gram kapasitesi. İlk şarj verimliliği yüksektir. Süreç, diğer silikon bazlı anot malzemelerine kıyasla olgunlaşmıştır.	Mükemmel elektrokimyasal özelliklere sahip ürünlerin seri üretiminin zor olması Çevrim performansının ve başlangıç verimliliğinin iyileştirilmesi gerekir Yüksek elektrot genleşme oranı
Silikon bazlı alaşım anot malzemesi	Yüksek hacimsel enerji yoğunluğu	Süreç zor ve maliyetlidir. İlk kez düşük şarj verimliliği. Düşük çevrim performansı.

Silikon oksijen daha iyi döngü performansına ve hız performansına sahiptir ve güç pilleri alanında kullanılan ilk üründür. Silikon karbon anot daha yüksek gram kapasitesine ve ilk verimliliğe sahiptir ve çoğunlukla tüketici elektroniği ve elektrikli aletlerde kullanılır. Şu anda, silikon anot ürün yineleme dönemindedir. Bunlar arasında, silikon karbon esas olarak döngü performansını ve kapasitesini iyileştirmek için kullanılır ve silikon oksijen anot esas olarak ilk etkiyi iyileştirmek için kullanılır ve ikisinin gerçekleşme yolları farklıdır.

Silikon bazlı anot malzemesi endüstrisinin gelişim durumu

Sevkiyatlar

Son yıllarda, Çin'in silikon bazlı anot malzemeleri sürekli gelişiyor ve silikon bazlı anot pazarı hızlı bir büyüme yaşıyor ve sevkiyatların önemli ölçüde artması bekleniyor. 2021 yılında, silikon bazlı anot malzemelerinin sevkiyatı, bir önceki yıla göre 83% artışla 11.000 tona ulaşacak ve anot malzemelerinin sevkiyatının 1,5%'sini oluşturacak. Tesla 4680 pillerinin seri üretimi ve büyük silindirik pillerin yaygınlaşması ve uygulanmasıyla, gelecekte büyümeye devam edecek ve 2022'de 15.000 tona ulaşması bekleniyor.

Penetrasyon oranı

Silikon bazlı anot, pillerin spesifik kapasitesini etkili bir şekilde artırabilir, ancak hacim genişlemesi ve zayıf iletkenliğin olumsuz etkileri nedeniyle ticari uygulamaları kısıtlıdır. Şu anda, silikon bazlı anot malzemeleri hala ticari uygulamanın erken aşamasındadır ve 2021'deki penetrasyon oranı sadece 1.53%'dir. Gelecekte teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte penetrasyon oranı artacaktır.

Pazar alanı

Tüketici pillerinin ve güç pillerinin sürekli gelişmesiyle birlikte, silikon bazlı anot malzemeleri için pazar alanı da büyümeye devam edecektir. Küresel silikon bazlı anot malzemeleri temel olarak üç bölümden oluşmaktadır:

● Tesla 4680 büyük silindirlerinin 2022'de seri üretime geçmesiyle birlikte, silikon bazlı anot pazarı patlayıcı bir büyüme gösterecektir. Tesla 4680 tarafından yönlendirilen silikon bazlı anot pazar alanının 2025 yılında 18,37 milyar RMB'ye ulaşacağı tahmin edilmektedir;

● 2023'ten sonra silikon bazlı anotların Tesla dışındaki güç bataryası pazarlarında kademeli olarak uygulanması ve Tesla dışındaki güç kullanımı için silikon bazlı anotlar için pazar alanının 2025 yılında 6,77 milyar RMB'ye ulaşması bekleniyor;

● Tüketim için geleneksel silikon bazlı anot istikrarlı gelişimini sürdürecek ve penetrasyon oranı her geçen yıl artacaktır. Tüketim için silikon bazlı anot pazar alanının 2025 yılında 4,61 milyar RMB'ye ulaşacağı tahmin edilmektedir. Dünyadaki silikon bazlı anot malzemeleri için genel pazar alanının 2025 yılında 29,75 milyar RMB'ye ulaşacağı tahmin edilmektedir.

Silikon bazlı anot malzemesi endüstrisinin gelişme beklentisi

Yeni enerji araçları sektörün gelişimini yönlendiriyor

Yeni enerji araçlarının penetrasyon oranı artmış ve elektrikli araçların küresel satışları, alt müşterilerden gelen talepteki artışa karşılık gelecek şekilde genişlemiştir. Şirketler üretim kapasitesinin dağıtımını hızlandırmış, kapsamlı üretim kapasitesinin kullanım oranını iyileştirmiş ve ölçek ekonomilerine ulaşmıştır.

Şirketin lityum-iyon pil malzemelerinin satış hacmi ve satışları yıldan yıla önemli ölçüde artmıştır. Şu anda, lityum iyon pil anotu malzemeler yapay grafit, doğal grafit ve silikon karbon, mezokarbon mikroküreler, lityum titanat vb. gibi bazı yeni malzemeler olarak ayrılabilir.

İdeal bir yeni nesil anot malzemesi olarak, silikon bazlı anot malzemelerinin özgül kapasitesi diğer anot malzemelerinden önemli ölçüde daha fazladır ve bu da yüksek enerji yoğunluğu için aşağı akış talebini karşılayabilir. Buna ek olarak, 4680 büyük silindirik pillerin seri üretimi ve ana akım pil fabrikalarının takibi ile silikon bazlı anodun yakında bir patlamaya yol açması bekleniyor.

Karbon nötr stratejisi sanayinin gelişimi için iyidir

Karbon nötrlüğü ve yüksek petrol fiyatları bağlamında, silikon bazlı malzemelerin iyi performansları nedeniyle bazı karbon bazlı malzemelerin yerini alması beklenmektedir. Fosil enerjinin temsil ettiği "karbon temelli çağdan" yeni enerji ve yeni malzemelerin temsil ettiği "silikon temelli çağa" dönüşüm ve yükseltmenin teşvik edilmesi.

Silikon bazlı anodun avantajları açıktır, gizli bir lityum çökelme tehlikesi yoktur, güvenlik grafit bazlı anot malzemelerinden daha iyidir ve rezervler bol ve maliyet düşüktür. Her yönden lityum iyonu interkalasyonu ve ekstraksiyonu için kanallar sağlayabilir ve mükemmel hızlı şarj performansına sahiptir. En potansiyel yeni nesil lityum pil anot malzemesidir.

Şirketler pazarı açmak için düzeni takip ediyor

Batarya tarafında, gelecekte 4680 büyük silindirik bataryanın seri üretimi ile Çinli şirketler düzeni takip etmeye yönlendirilecek ve lityum bataryaların aşağı akışının devam eden refahı silikon bazlı anot için pazar alanı açacaktır.