Afin de répondre à la demande de batteries à haute densité d’énergie, l’électrode négative à base de silicium est entrée dans le champ de vision de l’industrie. Certains fabricants ont commencé à mettre en place des projets de production d’électrodes négatives à base de silicium. Les premiers fabricants qui expédient et sont acceptés sur le marché peuvent bénéficier d’une marge brute élevée d’environ 50%. Cependant, à long terme, l’application à grande échelle dépend de l’amélioration du rapport qualité – prix causée par la baisse des coûts.
Les initiés de l’industrie s’attendent à ce que les cathodes à base de silicium commencent à s’écouler en 2023, et cette année, la demande a manifestement dépassé la période de la sector – forme. L’électrode négative à base de silicium est le bénéficiaire direct de la batterie 4680, et le point de temps de décharge suit le rythme de popularisation de ce type de batterie. À l’heure actuelle, la ligne de production auto – construite de Tesla a produit 4 680 piles à petite échelle. Panasonic, LG et d’autres fabricants étrangers ont progressivement commencé à produire des piles, et les fabricants chinois ont également commencé à mettre en place des piles.
L’électrode négative à base de silicium est considérée comme le matériau d’électrode négative de la prochaine génération de batteries au lithium, qui est sur le point d’éclater après de nombreuses années d’hibernation. Le reporter de Securities times.e Company a noté qu’à l’heure actuelle, il n’y a pas beaucoup de fabricants capables de produire en série des électrodes négatives à base de silicium et que le modèle de concurrence est relativement centralisé. Certains fabricants en série ont déjà commencé une nouvelle série d’expansion de la production, et plusieurs entreprises en sont encore au stade de l’essai pilote et de l’envoi d’échantillons.
Betriel est la première société chinoise à expédier des cathodes à base de silicium par lots. Ren Jianguo, Directeur général de betterave, a déclaré au Securities Times e que l’entreprise dispose actuellement d’une capacité d’électrode négative à base de silicium de 3000 tonnes, principalement utilisée dans des domaines tels que les outils électriques et les batteries électriques, dont la consommation de batteries électriques représente environ 60 à 70%.
Le Programme d’expansion de betriel est également le plus important des projets divulgués dans l’industrie. Selon l’annonce, batelier a récemment conclu un accord avec Shenzhen Guangming district pour investir 5 milliards de RMB dans la construction d’un projet de matériaux cathodiques à base de silicium avec une production annuelle de 40 000 tonnes. La première phase de 15 000 tonnes sera achevée et mise en service d’ici la fin de décembre 2023.
De nombreuses usines traditionnelles de matériaux cathodiques ont commencé à mettre en place des cathodes à base de silicium. Selon l’annonce de chaque entreprise, Ningbo Shanshan Co.Ltd(600884) Shanghai Putailai New Energy Technology Co.Ltd(603659) L’électrode négative à base de silicium Shenzhen Xfh Technology Co.Ltd(300890) a déjà les conditions de base de l’industrialisation.
Ce domaine attire également un certain nombre de fabricants transfrontaliers, dont Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) Le reporter de Securities Times · e Company a appris lors d’une enquête sur le terrain dans la zone de l’usine Dongying que l’électrode négative à base de silicium de 1000 tonnes de la phase I de Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) est entrée dans la phase de production d’essai et devrait être expédiée par lots Au cours du deuxième semestre de cette année. En outre, la compagnie a prévu une ligne de production d’électrodes négatives à base de silicium de 20 000 tonnes, avec un investissement total de 730 millions de RMB, qui devrait être achevée et mise en service en décembre 2023.
Le Chengdu Guibao Science & Technology Co.Ltd(300019) En outre, le fabricant de batteries électriques Gotion High-Tech Co.Ltd(002074) a également 5000 tonnes / an de
À l’heure actuelle, le graphite reste le principal matériau d’électrode négative, mais la demande d’électrode négative à base de silicium a augmenté de façon significative au cours des deux dernières années. Selon les données de l’industrie du lithium et de l’électricité de haute technologie, en 2020, le volume d’expédition de l’électrode négative silicium – carbone en Chine n’était que de 6 000 tonnes, représentant 2% de la proportion totale de matériaux anodiques pour batteries au lithium. On estime que la demande de matériaux cathodiques à base de silicium sera de 22 000 tonnes en 2022 et que le taux de croissance composé atteindra 80% entre 2019 et 2022.
China International Capital Corporation Limited(601995) On s’attend à ce que la demande mondiale d’électrodes négatives à base de silicium atteigne 200000 tonnes d’ici 2025, dont 50% de perméabilité des piles grand public, ce qui correspond à une demande d’électrodes négatives à base de silicium d’environ 70 000 tonnes; La perméabilité des cellules cylindriques et carrées atteint respectivement 35% et 20%, ce qui correspond à une demande d’électrode négative à base de silicium d’environ 130000 tonnes.
Avant de frapper à la porte du marché, l’électrode négative à base de silicium a besoin d’une optimisation continue des performances et d’une réduction continue des coûts afin d’améliorer l’avantage du rapport qualité – prix.
La capacité est l’un des indicateurs clés de la performance des matériaux cathodiques. Plus la capacité est grande, plus la densité d’énergie de la batterie est élevée. Après des décennies de développement, la capacité spécifique de l’électrode négative traditionnelle en graphite a atteint 360 ~ 365 MAH / G, ce qui est très proche de la capacité théorique spécifique de 372 MAH / G. l’espace de levage est limité. La capacité spécifique théorique de l’électrode négative à base de silicium est jusqu’à 4200 MAH / G, ce qui signifie que son plafond de capacité est dix fois plus grand que celui de l’électrode négative en graphite.
D’autre part, l’électrode négative à base de silicium présente également des problèmes tels qu’une dilatation volumique facile du silicium, une faible conductivité électrique et une grande perte de charge et de décharge. Par conséquent, l’amélioration des propriétés des matériaux consiste en fait à trouver un équilibre entre la densité d’énergie et la stabilité. Les produits cathodiques à base de silicium sont maintenant utilisés en combinaison avec le dopage du silicium et du graphite.
À l’heure actuelle, la proportion de silicium dopé dans les produits de production de masse est inférieure à 10% et a tendance à augmenter progressivement. Le fondateur de la recherche sur le lithium a déclaré à Securities times.e. que la proportion optimale de silicium doit être déterminée en fonction de la situation dans différents domaines. Par exemple, Panasonic a constamment augmenté la proportion de silicium, qui est passée à 10% il y a environ sept ou huit ans. Plus tard, la proportion a été réduite afin de trouver un équilibre entre les avantages globaux.
Plus précisément, l’électrode négative à base de silicium peut être divisée en deux types: l’électrode négative au silicium – carbone et l’électrode négative au silicium – oxygène – carbone. L’électrode négative au silicium – carbone a une grande efficacité de charge et de décharge pour la première fois, mais elle a une grande expansion, tandis que l’électrode négative au silicium – oxygène – carbone est l’inverse. Par exemple, le type de produit Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) La capacité spécifique de l’électrode négative si – C dans les produits de production de masse est de 650 ~ 1500mAh / G, tandis que celle de l’électrode négative si – O – C peut atteindre 1600mah / G.
Étant donné que l’industrialisation de l’électrode négative à base de silicium en est encore au stade initial, les fabricants qui ont la priorité de produire en série peuvent bénéficier d’un effet de prime. Le reporter de Securities times.e Company a appris que le prix du marché de l’électrode négative à base de silicium est actuellement de 200000 à 300000 yuan / tonne, soit 4 à 6 fois plus élevé que celui du graphite artificiel moyen de 50 000 yuan / tonne, avec une marge brute de 50%.
Cependant, l’électrode négative à base de silicium n’a pas d’avantage de rapport qualité – prix aux prix actuels, ce qui pourrait affecter son application dans les modèles traditionnels. Selon le calcul du rapport de recherche de la CICC, une électrode négative au silicium – carbone de 450 MAH / G est utilisée pour la batterie à haute teneur en nickel 811. La densité énergétique totale de la batterie peut être augmentée de 280 Wh / kg à 295 Wh / kg, avec une augmentation d’environ 5%, ce qui est inférieur à l’augmentation du coût de l’électrode négative.
Peu de modèles sur le marché ont commencé à utiliser des matériaux cathodiques à base de silicium. Les modèles Tesla Model 3 et d’autres modèles ajoutent une petite quantité de silicium à l’électrode négative. Récemment, le modèle Aion LX plus de GAC a été mis sur le marché. La version Kilo – Mile est équipée d’une technologie de batterie à puce négative en silicium spongieux pour une autonomie de 1000 km.
« cette batterie à puce négative en silicium spongieux utilise une électrode positive à trois voies, associée à un matériau d’électrode négative en silice oxydée, avec une capacité en grammes et un rapport de dopage au silicium plus élevé que les modèles disponibles sur le marché. En général, l’électrode négative à base de silicium est la plus appropriée pour les piles cylindriques, mais nous avons été les premiers à l’appliquer aux piles carrées parce que nous avons amélioré le système de matériaux de la batterie et introduit l’idée de conception de la batterie de cartouche dans la conception de l’ensemble du paquet.» Li Jin, Senior Manager of Guangzhou Automobile AEN Technology Center, told Securities Times E.
Cependant, dans l’ensemble, la proportion de silicium dopé par la batterie utilisant l’électrode négative à base de silicium est relativement faible, de sorte que l’électrode négative à base de silicium n’a pas été pleinement utilisée.
Quelqu’un qui connaît bien les matériaux de l’électrode négative a déclaré au Securities times.e. que l’électrode négative à base de silicium est difficile à apporter une contribution directe au profit des fabricants à court terme, et l’espace d’accroissement dans le schéma de dopage composé est également limité, et il faut attendre la percée technologique.
« les entreprises de piles électriques sont plus sensibles aux coûts que les consommateurs et ont récemment dû faire face à la pression à la hausse sur les prix de diverses matières premières. Les prix actuels des électrodes négatives à base de silicium peuvent être inacceptables, mais une fois la technologie mature à l’avenir, davantage d’entreprises seront en concurrence et les prix baisseront en conséquence.» Un analyste de l’industrie du lithium a déclaré au Securities Times E.
Dans le cas d’une marge brute élevée, les fabricants de matériaux disposent également d’une marge de manœuvre importante pour céder des bénéfices en aval. Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) Ren Jianguo estime également que le rapport coût – efficacité final de l’électrode négative à base de silicium peut atteindre le même niveau que celui du graphite artificiel haut de gamme.
“L’électrode négative à base de silicium a un grand espace de réduction des coûts parce que la consommation d’énergie de la production de graphite artificiel est élevée, et le coût du processus de graphisation représente 50%, et l’électrode négative à base de silicium peut éviter ce processus.” Li Jin a dit.
Il convient de noter que l’application d’anodes à base de silicium s’accompagnera également de la maturation d’un certain nombre de matériaux de soutien. Afin de surmonter l’expansion, d’améliorer la conductivité électrique, l’efficacité de la première charge et de la première décharge et d’autres performances, la batterie à base de silicium négative doit être équipée d’agents conducteurs, d’adhésifs, d’additifs au lithium et d’autres produits. Certains fabricants ont planifié des projets de produits de soutien, Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026) Investissement de 318 millions de RMB pour la construction d’un nouveau projet d’agent conducteur de 10 000 tonnes / an. Chengdu Guibao Science & Technology Co.Ltd(300019)
4680 vent chaud
À l’heure actuelle, l’électrode négative à base de silicium est principalement utilisée dans les domaines de l’électronique grand public, des outils électriques et d’autres domaines, tandis que l’espace supplémentaire est plus grand dans le domaine des piles électriques, en particulier la prochaine batterie 4680 deviendra un vent chaud pour changer le marché.
Tesla a publié pour la première fois une batterie cylindrique 4680 en 2020, nommée d’après la taille de 46mm de diamètre et 80mm de hauteur. L’électrode positive est un matériau ternaire à haute teneur en nickel avec une électrode négative à base de silicium et est conçue avec des oreilles sans électrode et des électrodes sèches, ce qui lui permet d’augmenter sa durée de vie de 16%, sa puissance de sortie de 6 fois, son énergie de 5 fois par rapport à la génération précédente de 2170 batteries et de réduire les coûts de 14%. MUSK, PDG de Tesla, a déclaré que la batterie permettrait une voiture électrique de 25 000 $.
À l’heure actuelle, 4680 piles sont à la veille d’une production de masse. Tesla a annoncé le 19 février que l’usine Fremont avait produit un million de 4680 batteries en janvier et qu’elle devrait être la première à utiliser le modèle y au premier trimestre de 2022. Selon une estimation de 1 000 piles par véhicule, 1 million de piles pourraient répondre à la production de 1 000 modèles Y.
En plus de ses propres lignes de production, Tesla travaille avec des fournisseurs. Panasonic et LG New Energy prévoient de produire en masse 4 680 batteries d’ici 2023. L’usine de Panasonic dans la préfecture d’hoyoshan, au Japon, introduit deux lignes de production et LG New Energy commence à construire une ligne de production pilote.
Il y a aussi de nombreux fabricants en Chine qui commencent à mettre en page. Eve Energy Co.Ltd(300014) En outre, bike Cell est également en cours d’application et de développement de batteries cylindriques à grande échelle à pleine oreille et devrait lancer des normes de production de masse d’ici 2022.
En outre, selon les informations de l’industrie, Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) ” Contemporary Amperex Technology Co.Limited(300750) Un développeur de cathodes à base de silicium a déclaré au Securities Times E.
Il est important de noter que certaines piles 4680 en Chine ne sont pas entièrement équivalentes à la technologie de traitement de Tesla. « si ce n’est qu’un changement de taille, les 4680 piles seront bientôt disponibles, et il y a quelques 18650 usines de piles qui ont essayé d’expédier des produits sans oreilles il y a quelques années, mais ce n’est pas facile d’intégrer beaucoup de nouvelles technologies comme Tesla. M. Moko l’a dit.
Les fabricants de cathodes à base de silicium ont commencé à cibler les clients cibles des piles électriques. Shandong Shida Shenghua Chemical Group Company Limite(603026)
Les développeurs d’anodes à base de silicium s’attendent à ce que les fabricants chinois suivent Tesla environ un an après sa production en série de 4680. Le temps de décharge de l’électrode négative à base de silicium dans le domaine des piles électriques est d’environ 2023, lorsque l’écart de capacité peut se produire. « cette année, les fabricants de batteries de tête ont commencé à interagir fréquemment avec les fabricants d’électrodes négatives pour comprendre les progrès de l’amélioration des performances des matériaux.»
La demande croissante en aval cette année est le sentiment commun de nombreux fabricants. Ren Jianguo a également déclaré qu’il y a quelques années, l’ensemble de la taille du marché en était à un stade de sector – forme, cette année a commencé à avoir des signes d’escalade progressive. La Chine n’a pas vu de ligne de production mature de 4680 pour le moment, et l’outre – mer a commencé à augmenter progressivement, l’électrode négative à base de silicium de betterave est actuellement principalement fournie à de grands clients à l’étranger.
À plus long terme, l’application d’électrodes négatives à base de silicium ne se limite pas nécessairement aux cellules 4680. Les analystes de l’industrie du lithium ont déclaré que les piles cylindriques sont les plus cohérentes des trois voies de batterie, cylindrique, carrée et souple, de sorte que certains matériaux plus agressifs peuvent être utilisés, tandis que les piles souples ont le facteur de sécurité le plus faible, de sorte que les matériaux les plus sûrs doivent être utilisés. Si l’amélioration technique peut contrôler efficacement le coefficient de dilatation de l’électrode négative à base de silicium, la batterie carrée et la batterie à revêtement souple peuvent être utilisées.
En ce qui concerne les applications côté véhicule, M. Li a déclaré que GAC aean essayait d’utiliser des anodes à base de silicium sur un plus grand nombre de modèles et que d’autres entreprises de l’industrie avaient des plans à cet égard. À court terme, l’électrode négative à base de silicium se limitera encore aux modèles haut de gamme, mais elle devrait être utilisée dans d’autres modèles courants avec une réduction des coûts des matériaux.
