鋰電芯摻硅技術(shù)可以讓電池能量密度高出30％－40％是真的嗎？

在新能源汽車電池技術(shù)在不斷追求里程焦慮的解決辦法下，有資料報道說，經(jīng)過在鋰電芯摻硅技術(shù)可以讓電池能量密度高出30％－40％，也就是說與當(dāng)前鋰電池相比，在同等體積重量情況下，容量變大了30％－40％，這個續(xù)航能力得到了極大的提升，很大程度上解決新能源汽車?yán)m(xù)航里程的焦慮。

日前，據(jù)媒體報道，CATL正在開發(fā)”摻硅補(bǔ)鋰電芯”技術(shù)，并同時一相關(guān)的車企進(jìn)行合作，協(xié)同完成摻硅鋰電池裝車之后的各項嚴(yán)苛測試，并在未來量產(chǎn)使用這項技術(shù)的電池。

據(jù)有關(guān)消息透露，基于”摻硅補(bǔ)鋰電芯”技術(shù)的電池，其能量密度較現(xiàn)在行業(yè)領(lǐng)先水平將高出30％－40％，最高可實現(xiàn)約1000km的續(xù)航、20萬公里零衰減。

那么，什么是”摻硅補(bǔ)鋰電芯”技術(shù)？

據(jù)了解，811鋰電池要搭配硅碳和硅氧使用，但是SiOx會存在首次效率低的原因，需要通過補(bǔ)鋰工藝才能實現(xiàn)。

隨著新能源汽車在實際應(yīng)用中對續(xù)航里程要求的不斷提高，動力鋰電池相關(guān)材料也向著供應(yīng)更高能量密度的方向發(fā)展。傳統(tǒng)鋰離子電池的石墨負(fù)極已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，高能量密度負(fù)極材料（硅碳，硅氧）成為公司追逐的新熱點(diǎn)。

在理想狀態(tài)下，若純硅Si在完全嵌鋰下，理論上的比容量可以達(dá)到4200mAh/g，但是也伴隨著高達(dá)300％的體積膨脹，而使用另外一種硅的氧化物SiOX作為負(fù)極材料，Si－O鍵的鍵能是Si－Si鍵能的兩倍，由于SiOx首次嵌鋰的過程中會生成金屬鋰氧化物L(fēng)iXO，這導(dǎo)致氧化亞硅材料的首次庫倫效率僅為70％左右。摻硅鋰電池技術(shù)存在的體積膨脹過大，更容易導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，導(dǎo)致電池使用壽命短，再加上庫倫效率過低，基本上把能量密度增大的優(yōu)勢給掩蓋了。

不過經(jīng)過近年來諸多的技術(shù)改進(jìn)，首次效率也僅僅提高到80％左右，這和石墨材料的94％還有很大的差距，為了縮短差距各研究所、高校、公司等都提出自己的材料改性辦法得以讓SiOX材料發(fā)揮出高比容量的優(yōu)勢。

相應(yīng)的辦法就是：通過硅碳負(fù)極補(bǔ)鋰工藝，在硅碳負(fù)極表面預(yù)涂一層鋰金屬，該涂層和負(fù)極緊密接觸，在灌注電解液后和負(fù)極發(fā)生反應(yīng)嵌入負(fù)極顆粒內(nèi)部，預(yù)存一部分鋰離子在負(fù)極內(nèi)部，從而彌補(bǔ)首次充放電或者循環(huán)過程中由于形成或修復(fù)SEI膜所要消耗的Li離子。

相比于高難度、高投入的負(fù)極補(bǔ)鋰工藝，正極補(bǔ)鋰就顯得樸實多了，典型的正極補(bǔ)鋰的工藝是在正極勻漿的過程中，向其中添加少量的高容量正極材料，在充電的過程中，多余的Li元素從這些富鋰正極材料脫出，嵌入到負(fù)極中補(bǔ)充首次充放電的不可逆容量。