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

从吱富宝和天天的估值来看,躺赢宝的位置应该与昨天差不多。

昨天忘记跟投,或者没有跟上建仓进度的,可以再买入一份。

组合入口:https://t.cn/A6MkuX1Y

其实,我是非常建议新手小白,跟车的。

1、宝子持仓的都是高换手率的混合基金,经理会根据市场风格为我们择时寻找优质潜力股创造收益。把专业的事情交给专业的人,大概率比自己胡乱操作要好的多。

2、我计划是要将【躺赢宝】做成微博基金组合的标杆模范的,所以 你的持仓收益情况 对我很重要。目前,每到定投买入日 我还会发信息提醒你跟车,这也是其他组合做不到的地方,算保姆式的服务了。

3、现实点,最后都是收益的问题。组合里基金经理年化收益率就没有低于20%的。定一年挣20%的目标,不能说太嚣张,只能说实事求是了[玉兔]
#基金组合#

【#喜迎党代会# |砥砺奋进的五年①:中国科技城建设迈向更高水平】
开栏语
  五年披荆斩棘,五年风雨兼程。市第七次党代会以来,绵阳全面落实党中央大政方针和省委决策部署,统筹推进“五位一体”总体布局,协调推进“四个全面”战略布局,全面建成小康社会,圆满完成了市第七次党代会确定的各项目标任务。在全市上下喜迎市第八次党代会召开之际,《绵阳观察》即日起开设“辉煌五年喜迎绵阳市第八次党代会”专题,敬请关注。

  在第九届科博会前夕,绵阳南郊机场内,国家两用技术交易中心负责人丁爱华与同事会合一处,他们正在等待几位从河北省石家庄市鹿泉区来的客人。科博会期间,国家两用技术交易中心迎来接待“旺季”。

  这与近年来国家两用技术交易中心如连锁超市般在全国各地建立分中心、工作站“揽活”分不开。“作为一名科技从业者,我相信未来科技城的‘磁场’会更强。”丁爱华说,平台将在全国范围内寻找技术的供给方和需求方。

  信心,来自绵阳这片科技热土。作为党中央、国务院批准建设的我国唯一的科技城,绵阳全力破除制约科技城建设方面的体制机制障碍,革除创新链存在的诸多症结,攻克科技成果转化不利不畅的顽瘴痼疾,不断提升创新环境的吸引力、创新资源的聚合力、创新成果的转化力,充分挖掘创新潜力、释放创新活力。

机遇与政策叠加

科技城“磁场效应”加速释放

  2020年12月23日科技城新区批准设立。不久前,经省委、省政府同意,省政府办公厅正式印发《关于支持绵阳科技城新区发展的政策措施》,明确“培育高质量发展新的动力源,提升区域中心城市发展能级,建设具有全国影响力的科技创新示范区”。

  看好绵阳科技城新区富集的创新资源,已有一批来自全国各地的创新企业选择落户,不仅善于“入地”,同样也能“上天”。绵阳天仪空间科技研究院有限公司的卫星超级工厂便是其中之一,建成后可具备年产50颗新型遥感卫星的生产能力,填补省内卫星制造产业的空白。

  随着一批新的利好政策的完善,中国(绵阳)科技城的“磁场效应”正在放大。9月26日,涪城区科技创新产业项目集中签约仪式在绵阳·中关村信息谷创新中心举行,聚焦前沿领域的55个项目纷至沓来,主要包括长虹智能控制MCU芯片、传化智联特种物流总部基地等重点项目4个,中科(绵阳)创新园、创业黑马西部科创基地等平台招引入驻的5G、人工智能、科技服务等领域科技创新企业51个。

  这是绵阳在创新发展上的使命担当。近年来,中国(绵阳)科技城在全国、全省发展大局中的地位更加凸显,中央赋予建设国家科技创新先行示范区的时代使命,省委省政府专门出台政策措施全力支持,让科技创新的动能在这里积蓄奔涌。

  这依托于绵阳雄厚的科技资源。中国(绵阳)科技城建设始终瞄准源头创新,坚持“科技立市、创新强市”,加强系统谋划和前瞻布局,引导和组织优势力量下大力气攻克了一批“卡脖子”技术。“十三五”期间,绵阳累计实施省级关键核心技术攻关项目650余项,填补了一批国内空白。

  这源自绵阳找准了科技创新的切入点和突破口。近年来,绵阳深入开展全面创新改革试验,聚焦主攻方向,探索开展系统性、整体性、协同性改革,已探索出两用技术市场化再研发机制、大型国防科研仪器设备整合共享、银行与企业风险共担的仪器设备信用贷等一批可复制可推广的“绵阳经验”。

创新链与产业链深度融合

创新创造活力竞相迸发

  9月5日,虽然是星期日,但中国(绵阳)科技城核医疗健康产业园项目现场一片忙碌。在项目施工负责人眼里,现场的钢筋水泥和之前所有负责的场地都不一样:“高科技!质子医疗、同位素医疗。”

  3年来“日拱一卒”,当初设想的核医学产业园已初具规模。更关键的是,经过长期研发,绵阳在我国核医学高端装备领域取得新的进展——今年4月,首台国产医用回旋加速器正电子药物制备中心在绵阳诞生。

  从一个想法,到一套设备,再到一个产业园区……在绵阳,随着以促进创新链产业链“两链”深度融合为抓手,正加速科技成果向现实生产力转化。目前,绵阳正加快推进核医疗健康产业园、激光产业园等重大产业项目建设,发挥核技术应用、北斗卫星应用、空管系统等领域的优势,努力将创新资源优势进一步转化为高质量发展优势。

  从高校到企业,从实验室到生产线,科技成果转化正为我市高质量发展“转”出源源不断的新动能。这源于绵阳对创新主体的清晰认知:高校和科研院所是创新的基础力量,在创新源头供给和人才供给方面起着重要作用;而企业是科技与经济紧密结合的重要力量。

  为此,绵阳不断优化政策,一方面提升绵阳对科研院所、高校、企业的招引培育力度,一方面打通各创新主体间的“壁垒”——组建由龙头企业牵头、科研院所和高校支撑、各创新主体相互协同的创新联合体。

  除了给政策,我市在优化创新环境上还持续“加码”。为给广大科技型企业清除“拦路虎”,搬开“绊脚石”,我市打通“堵点”“难点”,不断畅通科技成果转化渠道,丰富完善科技金融服务,推进科技与金融高效结合,开通科技成果落地生金“直通车”。

  自2012年设立以来,绵阳市科技金融风险补偿基金规模从最初的2000万元增加到现在的7000万元,合作银行也由当时的1家增加到现在的5家。截至今年6月末,5家合作银行累计为绵阳市1027家科技型中小企业发放贷款,贷款金额突破80亿元,基金放大12.26倍。

  科管委办公室相关负责人表示,过去五年,科技城建设部际协调小组“直通车”工作机制更加完善巩固,科技城“十三五”发展规划的各项部署落地见效,更多创新资源布局科技城,更多重大政策落地科技城,更多重大机遇在科技城交汇叠加。高水平建设中国(绵阳)科技城,我们还将深入践行新发展理念和高质量发展要求,大力实施创新驱动发展战略,抢抓国家推动成渝地区双城经济圈建设重大机遇,充分发挥绵阳科技城在全省区域创新发展中的“主引擎”作用,围绕建设国家科技创新先行示范区,不断提升科技城创新能级,以服务国防建设为基础,以推动科技自立自强为核心,以体制机制改革和开放合作为动力,统筹协调服务全局和地方发展、科技创新和制度创新、激活存量和做优增量、政府引导和市场主体,着力壮大国家战略科技力量、优化创新创业生态、激发创新创造活力,以绵阳科技城高质量发展之力服务国家高水平科技自立自强,进一步擦亮科技城“金字招牌”。

科技城建设数据直击
科技城范围内GDP情况

  2016年1289亿元、增长9.2%

  2017年1476.88亿元、增长9.9%

  2018年1658.31亿元,增长9.7%

  2019年2011.61亿元、增长8.6%

  2020年2075.94亿元、增长4.3%

高新技术企业情况

  2016年204家,2020年446家。

  R&D投入强度:

  2016年投入研究与试验发展(R&D)经费128.14亿元,投入强度为7%。

  2020年投入研究与试验发展(R&D)经费215.04亿元,投入强度为7.14%。

技术合同登记额情况

  2016年8.3亿元,2020年14亿元。

万人有效发明专利拥有量情况

  2016年6.2件,2020年14.3件。

  (绵阳日报社融媒体记者 郭若雪/文 视觉绵阳资料图)


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • ​#今日日常#​听说明天不再落雨,下定了我要早起看日出的决心。好吧,满足你的小心愿,陪你去看海~阴天的海也是那般治愈。
  • 净土宗九祖蕅益大师有言:“得生与否,全由信愿之有无。品位高下,全由持名之深浅。”可见净土法门,能否往生西方,关键在于是否有真信切愿。印光大师也说:“念佛法门,以
  • ‎【‎‎#叮咚买菜被约谈和立案调查#‎‎】‎‎#叮咚买菜被曝用死鱼冒充活鱼#‎‎ 据北京市海淀区市场监管局消息,针对媒体报道的“叮咚买菜”前置仓存在用死鱼冒充活
  • 最近一个月的周末 俺穿梭在浑南区的各个超市还是最喜欢欧亚长青[打call]最近做了很多顿的饭 又变回了爱做饭的小李看抖音被种草了麻薯预拌粉 好吃看小红书被安利
  • [二哈]乡土:哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈那我还是现在去买吧[赢牛奶]爸爸:小区只开了南门,你出去还得绕一大圈,别出门了我:先问看看他们店里还有没有吐司吧[doge
  • 【#味芝元中吃到玻璃片商家称赔5元# 厂家:按照正常的程序走】鞭牛士 3月19日消息,据报道,近日,网友曝在味芝元鱼棒中吃到一大块玻璃,据网友晒图显示,外包装上
  • 忽略短期的波动,抓住短期的大幅波动,才能让投资变得更正确,更漂亮!短期看股价是由市场投资者的情绪引起的资金进出,影响公司股价的短期变化,长期看公司股价是由业绩变
  • 毎日が、死と隣合わせ、日々、死ぬ事しか考えれない!病院に入院してても、治りそうに思えない、そんな毎日!
  • 一只下去回味无穷,幸福的味道~咸蛋黄和肉松这个cp我真的了!每次吃都要 感叹绝绝子!真是有病 一到周⑨良的娃就要捆 捆乱七八糟一堆跟他无关或者根本就不需要的东西
  • [鼓掌][鼓掌]4、艾米粒瘦身包的强调的是让亚健康的胖子通过纯植物调理让你转变为真正健康的瘦子,这点别家无法做到,我们做到了。[胜利][胜利]7、别家减肥产品瘦
  • 接着,校长代表学校对新生表示了热烈欢迎,并做了新学期开学典礼致辞,在深情回顾过去一年所取得的优异成绩的同时,向全体师生提出了殷切希望。 在学长学姐的引领下,新生
  • #超能新星汇##新星v计划# 我是敏感肌,平时护肤用的最多的是贴面补水面膜偶尔也想去去角质,改善改善皮肤表层初次尝试使用了,蜜诗肌去角质,首先排除过敏现象质地似
  • 舍利弗,若有善男子、善女人,闻是经受持者,及闻诸佛名者,是诸善男子、善女人,皆为一切诸佛之所护念,皆得不退转于阿耨多罗三藐三菩提。舍利弗,北方世界有焰肩佛、最胜
  • 面对生苦、老苦、病苦、死苦,我们真的要去思考,思考了,你才会知道我学佛法学的是什么作为佛弟子,在常住之法、不生灭中,于佛大般涅槃的极乐世界中而得涅槃,这就叫往生
  • 其中有3条与我们的生活息息相关,一起来看一下:1、9.9元诱导入门后强推6998元线上课,乱象丛生的财商课是不是“智商税”?其中有3条与我们的生活息息相关,一起
  • 在我熄灭以前,能够照亮你一点,就是我所有能够做的了。然后我说我还是挺想当老师的,因为我觉得这份工作还挺神圣又有趣的,但我又不想当一个有很大压力的高校老师,反正就
  • 尽善良,知感恩,少较劲,远是非,糊涂三分好做人!尽善良,知感恩,少较劲,远是非,糊涂三分好做人!
  • 1. iPhone 13 全系列最高直降1100+今年收到压岁钱想着换手机的朋友们,iPhone 13系列肯定是首选啦,基础版13却功能很齐全可以入!6. 九阳
  • 【寻狗启示】 我们家大卖又丢了[苦涩] 丢失地址:无锡市惠山区绿地世纪城 丢失时间:3月19日傍晚 这只狗特别善良啥也不懂,之前跑了两次都自己回来了,但是这次一
  • 但是你也要相信,属于你的春天从来不会迟到,为你而开的花朵,总会走过千山万水,克服各种困难,为你而来,你为而绽放,彼此守护,让欣喜万分,也彼此馨香了生命。花开花落