日本公司旭化成(Asahi Kasei)宣布开发出一种新型锂预添加技术,用于配备硅基负极的高电压锂离子电池。该技术旨在减少首次充放电循环中通常发生的永久性容量损失,同时提高能量密度并降低富硅电池的成本。
该方法采用碳酸锂作为额外的锂源。这种材料成本相对较低,并且已有在锂离子电池行业中的应用记录,但由于其分解电压远高于电池电芯通常的额定工作范围,将其用于预锂化一直较为困难。
技术如何运作?
旭化成在电解液中使用特殊添加剂,帮助碳酸锂在标准锂离子电池的常规电芯电压下发生分解。碳酸锂预先加入正极,作为牺牲性锂源,然后在首次充电过程中分解,为电芯提供锂。
这一步的重要性在于解决硅基负极面临的一个已知问题:这类负极在首次充电时会不可逆地损失相当一部分容量。通常,补偿这部分损失需要在正极中使用更多活性材料,从而增加材料消耗和成本。
测试结果与制造潜力
在对一款NMC电芯,即镍、锰、钴电芯进行的内部测试中,该电芯的负极由90%石墨和10%氧化硅组成;测试显示,该技术使能量密度提高了10%。公司还表示,该技术改善了充放电循环寿命,同时降低了每瓦时成本。
根据该材料,这项技术不需要对现有电池制造生产线进行大幅改造,并预计能够适用于广泛的正极和负极材料体系。这使得该开发成果与希望逐步将硅引入负极、而无需彻底重建生产线的电池制造商密切相关。
实际会发生哪些变化?
如果独立评估和规模化生产测试能够确认这些结果,该技术可能有助于增加电芯中储存的能量,并减少用于补偿初始损失所需的正极材料数量。不过,旭化成尚未宣布推出最终商业产品,而是表示将与全球客户合作开展概念验证(PoC)评估并研究实际应用。
公司计划授权这项技术,并根据每位客户所处的开发阶段,提供灵活、分阶段的合作框架。这一步属于其中期管理计划中的技术价值业务创造(Technology-value Business Creation,TBC)倡议,旨在通过包括授权在内的形式,将专利、专业知识、数据和算法等无形资产转化为价值。
旭化成的目标是在2025—2027财年期间达成至少10项新的授权协议,并力争到约2030年实现累计利润贡献100亿日元或以上。