실리콘 기반 음극재 현황 및 전망

오늘날까지의 과학 기술의 발전은 실험을 거치지 않고도 리튬 금속이 리튬 배터리 산업에 가장 이상적인 양극 재료라는 것이 이론적으로 입증되었습니다.

리튬 금속 사용 시 쉽게 생성되는 수상돌기 문제가 아직까지 효과적인 해결책을 찾지 못하고 있는 점을 고려할 때, 향후 10년 내 리튬 금속의 대규모 상업적 이용은 거의 불가능할 것으로 예상된다.

실리콘 기반 음극 소재는 이론상 리튬 금속 다음으로 이상적인 리튬 음극 소재입니다.

흑연의 이론적인 그램 용량이 372mAh/g인 것에 비해 실리콘의 이론적인 그램 용량은 흑연의 그램 용량의 10배 이상인 4200mAh/g에 도달할 수 있습니다. 높은 에너지 밀도와 같은 실리콘 기반 재료의 장점을 활용하고 실리콘 기반 재료 사용 중 팽창 문제를 해결하기 위해 수많은 엘리트들이 실리콘 기반 음극 재료 산업에 20년 이상 헌신해 왔습니다. 십 년.

불행하게도 2022년 말까지 실리콘계 음극재 연간 생산량은 10억 7천만 위안(출하량 15,000톤)으로 리튬 음극재 시장의 2%, 리튬 음극재 시장의 98%를 점유하고 있다. 여전히 흑연이다(2022년 흑연 ​​음극 생산량은 500억 위안, 연간 출하량은 156만 톤).

실리콘 기반 음극산업이 발전하는 주요 이유는 다음과 같다.

1) 실리콘 기반 음극재의 성능은 전력 시장의 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

산화규소 제품은 상업적 용도로 성숙되었지만 주기 수는 주요 응용 산업의 요구 사항, 특히 전력 산업에서 주기 수의 최소 요구 사항인 1000주 이상을 충족할 수 없습니다. 에너지 저장 산업에 필요한 사이클 수는 5000주 이상입니다.

전력 산업 응용 분야는 리튬 시장의 80%를 차지하고, 에너지 저장 산업은 리튬 시장의 15%를 차지합니다.

실리콘 기반 양극 재료는 현재 전동 공구, 드론, TWS 헤드폰, 전자 담배 및 기타 분야와 같은 시장 점유율이 5%에 불과한 3C 시장에서 주로 특정 응용 분야를 달성했습니다. 이러한 애플리케이션의 주기 수명은 일반적으로 500주기 미만이 필요합니다.

작은 안뜰 수영장에서 수영하는 것만으로는 결코 세계 챔피언이 될 수 없습니다.

2) 실리콘 기반 음극재의 단위 그램 용량 비용은 흑연보다 훨씬 높다.

실리콘 기반 소재와 흑연 소재의 가격을 과학적으로 비교하기 위해 "등가 단위 그램 용량"이라는 개념을 도입합니다.

비용이 정규화되면 다양한 재료의 비용이 비슷해집니다.

탄소 배출량을 계산할 때처럼 온실가스에는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 등 6가지가 있으며, 메탄의 온실효과는 이산화탄소의 28배이므로 메탄 1톤의 배출은 28톤의 이산화탄소가 배출됩니다. 다양한 온실가스들이 온실효과에 미치는 영향을 이산화탄소로 환산하면 전 세계 연간 이산화탄소 배출량은 약 400억 톤으로 중국이 4분의 1을 차지한다.

현재, 사전 리튬 산화규소 제품의 첫 번째 효과의 92%, 톤당 가격은 흑연의 20배, 그램 용량은 흑연의 4배, 등가 그램 용량 비용은 흑연의 5배입니다. .

흑연에 실리콘을 10% 추가하면 전지의 전체 비용이 약 5% 증가합니다. 이는 대부분의 산업에서 감당할 수 없는 경쟁이 치열한 비용 우선 리튬입니다.