补锂对于硅基负极意义更为重大。电池在首次充电时,负极表面会形成固态电解质膜(SEI 膜),消耗正极脱出的活性锂,带来大量锂的不可逆损失,回到正极中的自由锂离子不足,导致全电池首次库伦效率低和容量下降,同时也会影响电池的循环稳定性。对于当前商业化最广泛的石墨负极,首次充电过程中约7%正极脱出的锂离子被永久消耗,而如今石墨负极比容量逐渐达到瓶颈,硅基负极理论比容量为石墨材料10 倍以上,且快充性能优异,具有较大潜力成为下一代商用锂离子电池负极材料,但首次库伦效率较低(约77%)是其明显缺陷,不可逆容量损失更大,因此“掺硅补锂”成为重要发展路径。


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正极补锂VS 负极补锂。现有补锂技术主要分为负极补锂和正极补锂两种工艺,1)负极补锂主要包括锂箔、锂粉、硅化锂粉、电解锂盐水溶液补锂等。最先补锂是通过在负极侧预置额外的锂片或锂粉实现负极预锂化,在首次放电时作为备用锂源补充自由锂离子,最大问题在于金属锂过于活泼,需较低的露点(-45),对操作环境要求较高,且锂箔压延设备较为昂贵,且存在潜在的安全问题。另一种负极预锂化方法为制备锂化负极材料,如锂化的介孔SiO 负极,提高了负极首效,但工艺过程较为繁琐。2)新兴的正极补锂技术将补锂材料作为添加剂在正极匀浆过程中加入,首次充电时,脱出大量锂离子用于负极形成SEI 膜,在放电过程中,因较低的首效而不会接收大量的锂离子,从而提高电池的容量,较好地规避了负极干法补锂的操作难点和安全风险,正极补锂材料拥

有化学性质较为稳定、易于合成、价格低廉及具有较高补锂能力等优点,同时

工艺能够较好地兼容现有锂离子电池制作工艺。

镍基VS 铁基正极补锂剂。正极补锂通常分为三类:二元含锂化合物(如Li2O、Li2O2、LiF、Li2S、Li3N 等)、三元含锂化合物(Li4FeO5、Li6CoO4、Li2NiO2 等)、有机锂盐(Li2DHBN、Li2C2O4 等)。二元含锂化合物分解电位较低但稳定性差、易产气,影响电池性能带来安全隐患,三元含锂化合物不可逆容量较高,环境稳定性好,但分解产物增加电极质量且分解电压较高与大多数正极材料不兼容,根据深圳研一官网披露LNO 和LFO 参数,LFO 拥有更高的纯度、首充容量、补锂容量和能量密度提升幅度,但残碱量也更高。

深圳研一:LNO 和LFO 已实现量产。

镍酸锂:2021 年3 月已达年产2000 吨的产能,二期4 万平方米新基地已经全部封顶,预计今年投产,产能将达到8000 吨/年。

铁酸锂:该项目已具备年产1800 吨产能,二期扩产已进入产线设计,预计2022 年7 月投产,将新增产能7000 吨/年。

德方纳米:主打磷酸盐系正极补锂剂LFO,预计2023Q1 产能达5000 吨/年。

2.5 万吨项目:2022 年9 月公告称拟投资35 亿元建设2.5 万吨补锂剂项目,预计2024Q4 投产。

2 万吨项目:2022 年1 月公告称拟投资20 亿元建设2 万吨补锂剂项目,预计一期5000 吨2023Q1 投产,二期1.5 万吨预计2023Q4 投产。

厦钨新能:根据年报,公司开发的补锂材料已通过终端的认证,预计2022 年将实现应用。根据公司披露的投调纪要,公司的补锂技术布局全面,镍基、铁基、钴基等各方面都有技术团队在研发和技术攻关,在3C 消费电池、动力电池和储能电池领域都可以应用。

风险提示:新能源汽车销量不及预期、硅基负极进展不及预期、4680 进展不及预期、技术路径变更等

(文章来源:招商证券)

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