11月15日,国家知识产权局披露,华为公开了硅基负极材料的专利,名称为《硅基负极材料及其制备方法、电池和终端》。该专利主要解决了硅基材料因膨胀效应过大导致电池循环性能低的问题,提高负极的循环稳定性。
专利显示,采用该发明实施硅基负极材料制备的电池相对现有传统硅氧/碳复合负极材料制备的电池,其循环性能得到明显提升,充满电状态时电极片的膨胀率明显降低,循环600次后电芯的膨胀率明显降低。
此外,高硅氧比硅基颗粒表面导电层的设置可以提高高硅氧比硅基颗粒的电导率,提高含硅基体和硅基颗粒两种不同硅氧比结构间的界面电导率;同时可以在高硅氧比硅基颗粒表面形成限制层,有效降低脱嵌锂造成的体积膨胀。
华为再公告2项硅基负极专利,重视固态电池率先量产方案——硅基负极+碳纳米管
-硅氧路线:11月15日公告(19年12月申请)专利《硅基负极材料及其制备方法、电池和终端》,将高硅氧比颗粒分散在低硅氧比硅基基体中,并在高硅氧比颗粒表面包覆导电层/导离子层,从而抑制膨胀。复配成500mah/g的负极材料,循环600次后容量保持率最高达86%(降低15pct)、充电膨胀率20.7%(降低15pct)
-硅碳路线:10月29日公告(23年4月申请)专利《一种硅碳复合材料、其制备方法、负极极片及锂离子电池》,用气相沉积法使非晶态硅吸附到多孔碳骨架上,硅碳纯品,比容量可达1987mah/g,首效达90%,20圈膨胀率达84%。
首先,硅基负极理论比容量是石墨的10倍,采用硅基能大幅提升电池能量密度,在锂金属负极短期无法解决技术问题前为必备方案。
其次,从申请时间、性能表现看,多孔碳+气相沉积硅路线性能更胜一筹,值得注意的是,两种方案都需要电子导电剂、碳包覆材料参与,提升倍率性能、维持界面稳定。其中多孔碳材料孔径、结构直接决定材料的循环、首效,为硅碳负极产业化的核心环节。
华为固态进展:
(1)华为专利显示采用该发明实施硅基负极材料制备的电池相对现有传统硅氧/碳复合负极材料制备的电池,其循环性能得到明显提升,充满电状态时电极片的膨胀率明显降低,循环600次后电芯的膨胀率明显降低。
(2)高硅氧比硅基颗粒表面导电层的设置可以提高高硅氧比硅基颗粒的电导率,提高含硅基体和硅基颗粒两种不同硅氧比结构间的界面电导率;同时可以在高硅氧比硅基颗粒表面形成限制层,有效降低脱嵌锂造成的体积膨胀。
(3)硅基负极布局的公司有望显著受益,道氏技术在硅碳负极通过多孔碳、球形、合成树脂等技术实现更高首效。