Situation actuelle et perspectives des matériaux anodiques à base de silicium

Grâce au développement de la science et de la technologie jusqu'à aujourd'hui, sans faire d'expériences, il a été théoriquement prouvé que le lithium métal est le matériau d'anode le plus idéal pour l'industrie des batteries au lithium.

Étant donné que le problème des dendrites facilement générées lors de l’utilisation du lithium métal n’a pas trouvé de solution efficace, on s’attend à ce que l’utilisation commerciale à grande échelle du lithium métal au cours des dix prochaines années soit presque impossible.

Le matériau d'anode à base de silicium est le matériau d'anode au lithium idéal, juste derrière le lithium métal en théorie.

Par rapport à la capacité théorique en grammes du graphite de 372 mAh/g, la capacité théorique en grammes du silicium peut atteindre 4 200 mAh/g, soit plus de 10 fois la capacité en grammes du graphite. Afin de mettre en valeur les avantages des matériaux à base de silicium tels que la haute densité énergétique et de résoudre le problème de l'expansion lors de l'utilisation de matériaux à base de silicium, d'innombrables élites se sont consacrées à l'industrie des matériaux d'électrodes négatives à base de silicium depuis plus de dix ans.

Malheureusement, d'ici fin 2022, la valeur de production annuelle de matériaux négatifs à base de silicium était de 1,07 milliard de yuans (expéditions de 15 000 tonnes), ce qui n'occupait que 2 % du marché des matériaux négatifs au lithium et 98 % du marché des matériaux négatifs au lithium. est toujours du graphite (la valeur de production de l'électrode négative en graphite en 2022 est de 50 milliards de yuans et l'expédition annuelle est de 1,56 million de tonnes).

Les principales raisons du développement de l’industrie des électrodes négatives à base de silicium sont les suivantes :

1) Les performances des matériaux d'anode à base de silicium ne peuvent pas répondre aux exigences du marché de l'électricité

Bien que les produits à base d'oxyde de silicium soient mûrs pour une utilisation commerciale, le nombre de cycles ne peut pas répondre aux exigences du secteur d'application principal, en particulier à l'exigence minimale d'un nombre de cycles d'au moins 1 000 semaines dans l'industrie de l'énergie. Le nombre de cycles requis par l'industrie du stockage d'énergie n'est pas inférieur à 5 000 semaines.

Les applications de l’industrie électrique représentent 80 % du marché du lithium, et l’industrie du stockage d’énergie représente 15 % du marché du lithium.

Les matériaux d'anode à base de silicium sont actuellement principalement présents sur le marché 3C avec une part de marché de seulement 5 %, tels que les outils électriques, les drones, les écouteurs TWS, les cigarettes électroniques et d'autres domaines qui ont atteint certaines applications. La durée de vie de ces applications doit généralement être inférieure à 500 cycles.

Vous ne pouvez jamais devenir champion du monde en nageant dans une petite piscine dans une cour.

2) Le coût de capacité unitaire en grammes des matériaux d'anode à base de silicium est beaucoup plus élevé que celui du graphite.

Afin de comparer scientifiquement le coût des matériaux à base de silicium et des matériaux en graphite, nous introduisons le concept de « capacité en gramme unitaire équivalente ».

Une fois le coût normalisé, le coût des différents matériaux est comparable.

Tout comme lors du calcul des émissions de carbone, il existe six gaz à effet de serre : le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d'azote, les hydrofluorocarbures, les perfluorocarbures, l'hexafluorure de soufre, l'effet de serre du méthane est 28 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, donc l'émission d'une tonne de méthane équivaut à l'émission de 28 tonnes de dioxyde de carbone. L'impact de divers gaz à effet de serre sur l'effet de serre est converti en équivalent de dioxyde de carbone, et les émissions annuelles mondiales de dioxyde de carbone sont d'environ 40 milliards de tonnes, et la Chine en représente un quart.

À l'heure actuelle, 92 % du premier effet des produits à base d'oxyde de silicium pré-lithium, le prix par tonne est 20 fois supérieur à celui du graphite, la capacité en grammes est 4 fois supérieure à celle du graphite et le coût de la capacité équivalente en grammes est 5 fois supérieur à celui du graphite. .

En ajoutant 10 % de silicium au graphite, le coût global de la cellule augmente d'environ 5 %. Il s’agit d’un lithium hautement compétitif et économique que la plupart des industries ne peuvent pas se permettre.