中信国际电讯CPC欣然宣布委任中信国际电讯副总裁黄政华先生为中信国际电讯CPC行政总裁一职,接任荣休的李炳智先生,李先生服务集团超过20年,贡献良多。以上安排将由2022年2月1日起生效。

黄政华先生于2008年加盟本公司,主理中国业务,在电信业领域拥有丰富管理经验,是发展大中华市场及执行策略的专家,他具备广阔的视野及宏观的市场发展策略,将为中信国际电讯CPC的客户带来效益。

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负极突破主基调:研制更高比容低成本的材料

负极的格局相比正极的格局更加清晰,传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的,硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说,负极的开发方向是低成本、高比容。

我们认为,碳材料无论是当下还是未来,仍然是重要的负极基体,在实现更高比容负极的过 渡阶段,碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用,也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上,硅基负极则具备较大的推广可能性,特斯拉的硅碳负极已经实现商用,但并非完 全的硅负极,为将硅的性能更完全的释放,仍然需要通过材料改性等手段持续开发;长期来 看,金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力,但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决,如锂枝晶带来的安全风险等,因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用,在渐进式的演进前提下,在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。

负极当下格局:碳基是商用主流,钛酸锂因高安全应用于细分领域

负极是储锂的主体,其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌,选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上,金属锂因低电势和高比容是理想的负极,但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量(LiC6 理论比容为 372mAh/g)、循环性及安全性好,取代金属锂作负极,推动锂二次电池商业化。

碳基材料种类繁多,当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料,包括石墨、非石墨与掺杂型碳,石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高,但首效较低、倍率性能较差,主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成,避免天然石墨的表面缺 陷,首次效率与倍率性能提升,因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII,2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨,同比稳健增长,其中人造石墨占比 84%,份额逐年提升。

石墨类产品应用中存在缺陷,通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题:(1)针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题,采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性,提高部分性能;(2)针对其强烈各向异性的问题,工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形,处理后粒径 D50 范围 15~20μm,首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差,充电易析锂的问题,其改 性不同于天然石墨,一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。

具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂,可满足特定需求,适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷:(1)形成 SEI 膜,循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏;(2)析出锂枝晶,增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料,需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12) 因具备突出的安全性能优势,在公共交通领域有一定应用:

“零应变材料”,结构稳定。在循环过程中,锂离子逐渐嵌入,最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12,晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm,体积变化小于 0.2%,“零应变”下材料 结构稳定,循环性好;
嵌锂电位高,不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V,高于锂离子的还原电位,因 此不易产生锂枝晶,提升安全性;

不生成 SEI 膜,再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜,没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患;

循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系,因此是具备高循环优安全的负极材料。

钛酸锂劣势明显,克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。(1)材料理 论克容量 175mAh/g,电压平台较低,因此比能量较低;(2)导电性能差,导致其在大电流 放电条件下极化严重,容量衰减快,倍率性能差;(3)吸湿性强,导致高温产气严重,高温 循环性能差;(4)材料制备工艺复杂,成本高,电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。

钛酸锂改性方法多样,但往往无法保持综合性能,有待更深入开发。(1)改善材料形貌尺寸, 如颗粒纳米化、球化、多孔化等,缩短锂离子进出路径,提高比容量,但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜;(2)金属掺杂后的改性材料导电性提高,但循环稳定性可能会降低;(3) 表面改性如碳包覆技术,可以提高电子电导率,但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看,寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。

现有负极比容已接近上限,高比容潜力负极中硅基优势显著

高比能诉求下,现有商用负极难以满足需求,需要以更高比容的材料替代。(1)市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g,已接近理论上限,而钛酸锂等本身理论比容较小,因此均 难以满足更高比能的需求。(2)商业化负极尤其是碳负极材料,因嵌锂电位低,在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。

在众多可选的新型负极材料中,硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质,硅基具备应用优势:(1) 按照理论比容排序,硅基负极可达 4200mAh/g,而其他负极大部分在 900mAh/g 左右;(2) Si 的嵌锂电位高于碳,析锂风险小;(3)Si 与普遍应用的电解液反应活性低,嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题;(4)Si 是地壳中第二丰富元素,价格低廉。

硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题:(1)巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀,材料产生裂纹直至粉化,带来 容量的快速衰减,较大的应力下影响结构稳定性,安全风险提高;(2)体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替,消耗活性物质与电解液,导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减;(3)硅的导电性差,在高倍率下不利于电池容量的有效释放。

针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括:(1)硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能,但同时也会面临工艺的复杂性等问题;(2)制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极,提高导电性,增强机械强度。在开发过程中,碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键;(3)制备氧化亚硅(SiOx)材料。作为石墨与硅的折中方案(比容 1500mAh/g 左右), 材料体积膨胀大大减小,循环性能提升,但首效较低也限制在全电池中的应用。

硅基负极产业化持续铺开,“硅基时代”临近

硅基负极研发集中度高,中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量,共计 28131 件,其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局,中国申请人主要在国内进行专利布局。

日本申请人具有一定优势,中国申请数量大,但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别,日本共有 35 家,且不同排名阶段的数量都占据绝对优势,主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中,国外申请人依然占据较大比重,尤其是日本。中 国的企业中,比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。

硅基负极产业化持续铺开,推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3, 在人造石墨中加入 10%的硅,负极容量提升至 550mAh/g,单体能量密度达 300Wh/kg;日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面,宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料,杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg,力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。

产业化进程中,材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高, 但在优化材料性能之外,还要考虑到制约产业化的其他因素:(1)材料成本:各家工艺差别较大,产品尚未达到标准化,导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉,其生产对设 备要求高、能耗大,因此增加成本;(2)生产工艺:制备工艺较为复杂,有待成熟,并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大,相应的工艺也需要进行优化改善。

广汽应用新型硅负极材料,推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日,广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg,将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产,采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg(未来提升至 315Wh/kg),同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品,使硅材料的动力领域实用化更进一步。

来源:DT新材料

新材料智库

#全媒体新故事长春计划# 重磅!长春又有大动作!49个重大项目……

金秋九月,长春又一次展现全面振兴、全方位振兴的强劲势头,截至15日,全市开复工5000万元以上项目1265个,开复工率96.2%、同比提高5个百分点。

15日当天,全市49个重大项目集中开工,总投资584亿元,年度计划投资112亿元。

重大项目,是展示经济活力、发展动能、企业信心的晴雨表。

统计数据显示:1~7月份,全市固定资产投资同比增长11.6%,位居东北四市前列。

旭阳中法智能产业园项

位于朝阳经济开发区吉林省智能网联及新能源汽车供应链产业园内,占地面积100万平方米,总投资52亿元。中法智能产业园以增量新建项目为主导,未来投资新建的项目将全部纳入园区。园区内将纳入智能座舱、智能化专用车、人机交换智能制造、汽车大屏及汽车娱乐系统、商用车环保系统、氢能源汽车部件、新能源汽车等12个重点项目。同时,园区将积极引进产业链上下游企业和智能制造相关企业,实现规模化、集群化生产。项目竣工投产后,预计年产值200亿元。

一汽解放传动事业部车桥基地
暨重型换代桥技术升级项目

一汽解放传动事业部车桥基地暨重型换代桥技术升级项目总投资10.68亿元,由一汽解放汽车有限公司传动分公司投资建设。项目占地面积9.17万平方米,建筑面积7.2万平方米,将新建包括总成装配、涂装、冲压、焊接等工艺为主的11条生产线,计划2022年底启动试生产,建成投产后将新增10万支重型轻量化驱动桥年产能力,新增13.6亿元产值。

百克生物疫苗产业园项目

百克生物疫苗产业园项目由长春百克生物科技股份公司投资建设。项目总投资19亿元,占地面积4.13万平方米,建筑面积10.32万平方米,位于长春百克生物科技股份公司现有厂区东侧。百克生物疫苗产业园主要建设疫苗生产厂房、生物疫苗研发大厦、新型狂犬疫苗生产线,主要生产23价肺炎多糖疫苗等。疫苗生产车间主体建设已火热展开。

研奥电气高铁检修生产线升级改造项目

研奥电气高铁检修生产线升级改造项目由研奥电气股份有限公司投资建设,公司主要经营轨道交通车辆电气控制系统、司控操作系统、照明系统等。该项目总投资1.5亿元,占地面积0.7万平方米,建筑面积1.4万平方米,将新建综合厂房,预计2022年10月竣工投产,今年主要建设厂房基础及部分主体。目前,项目正在平整场地。

汽开区新技术产业园项目

汽开区新技术产业园项目总投资8.8亿元,由长春凯达发展有限公司投资建设。项目占地面积4.8万平方米,总建筑面积13.9万平方米。计划建设新技术转化中心、智能网联创新中心和新技术孵化中心办公楼,计划2022年12月竣工。项目建成后,将对推动区域汽车产业新技术企业建设发展和技术创新环节起到核心支撑作用。

长春祈健公司XG分包装项目

由长春祈健生物制品有限公司投资建设。项目总投资3.85亿元,建筑面积0.7万平方米,位于长春高新区火炬路1118号长春祈健生物制品有限公司厂区内。本项目拟利用12号厂房三层、一层分装Ⅱ区用于新冠疫苗的分装和包装;在预留地新建成品库、包材库及配套公用工程。目前新建冷库及常温库施工已有条不紊地展开。

中鼎电力储能系统技术升级
与智能制造建设项目

鼎电力储能系统技术升级与智能制造建设项目由吉林省中鼎电力集团有限公司投资建设,公司主营太阳能发电、新能源领域的技术研发、技术咨询、技术服务等。项目总投资1亿元,占地面积1.2万平方米,将建设厂房及办公楼,预计2022年12月竣工投产。该项目投产后,预计可年产储能电堆模块1万套,储能电池管理系统2000套,年产值2亿元。

联东U谷·长春汽车研创园项目

联东U谷·长春汽车研创园项目总投资3亿元,由北京联东投资集团投资建设。项目占地面积10.17万平方米,总建筑面积9万平方米,定位为汽车智能装备制造园区,为一汽集团各配套企业提供高端定制标准厂房,计划2022年12月竣工。预计引进科技型成长企业80家,达产后预计年可实现产值20亿元、税收5000万元。

一汽富维智能工业园项目

一汽富维智能工业园项目总投资3亿元,由吉林省青山投资有限公司投资建设。项目占地面积18万平方米,总建筑面积8.5万平方米,建设工业厂房2栋、生产辅房2栋、化学品库1栋,门卫室4个,计划2022年4月竣工。建成后,将有效解决一汽富维长春地区生产场地分散、物流周转浪费、生产面积缺口等问题,最大程度做到资源共享、集中管理、降低成本,预计实现年产170万辆座椅总成、110万座椅骨架总成的生产能力。

恩福油封有限公司密封件项目

恩福油封有限公司密封件项目总投资5.2亿元,由长春恩福油封有限公司投资建设,该公司隶属于恩福(中国)——由世界最著名的密封件生产专业公司NOK株式会社(日本)和科德宝密封技术集团(德国)均等组建的一家外商独资企业。项目占地面积3.2万平方米,总建筑面积2.4万平方米。主要建设厂房、办公楼及附属设施等。主要为一汽-大众配套生产各类汽车密封件,计划2022年4月竣工。预计达产后年产2亿件汽车密封件,年产值6亿元、税金8000万元。

吉林省尚城药业有限公司项目

吉林省尚城药业有限公司项目位于朝阳经济开发区四期,占地面积4.996万平方米,建筑面积6.2万平方米,总投资2.5亿元,主要建设办公楼、生产车间、库房、职工生活用房等。尚城药业主要生产34个中西药品种,包括颗粒剂、硬胶囊剂、片剂、合剂等37个药品批准文号,产品类别主要是止咳平喘类、疏肝理气类、补益类、活血化瘀类等。目前,项目进入全面进场施工阶段,竣工投产后,预计可实现销售收入3亿元,上缴税金4500万元。

核心零部件、生物疫苗、新冠疫苗、智能制造
……49个平均投资10亿元以上,重大项目的集中开工,将在未来持续为长春稳定经济增长、优化产业结构、实现高质量发展赋能。


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