CATL fournit à Mercedes-Benz une batterie à haute densité énergétique

Mercedes-Benz passe au tout électrique

Le 22 juillet de l'année dernière, Mercedes-Benz a tenu une conférence stratégique sur la transformation de "l'électricité d'abord" en "tout électrique", et prévoit de parvenir à un modèle entièrement électrique d'ici à 2030.

En ce qui concerne la technologie des batteries, le directeur de la technologie, Sajjad Khan, a déclaré que la prochaine génération de batteries électriques adaptera la composition chimique en fonction des besoins des clients sur les différents marchés.

Elle coopérera avec la société de matériaux pour batteries SilaNano et d'autres partenaires dans le domaine de la technologie des anodes, et portera la densité énergétique des batteries à 900 Wh/L grâce à la technologie des anodes à base de silicium ; à l'avenir, elle renforcera sa coopération avec ses partenaires afin de promouvoir davantage la technologie des anodes à haute teneur en silicium.

Il semble maintenant que la technologie d'anode à base de silicium de SilaNano soit arrivée à maturité et qu'elle soit sur le point d'être commercialisée, et Mercedes-Benz sera également équipée de batteries d'énergie utilisant cette technologie.

Qu'est-ce qu'une batterie à anode au silicium, quels en sont les avantages et les inconvénients ? Quelle technologie unique la batterie à anode à base de silicium du CATL utilise-t-elle et où cette batterie sera-t-elle produite ?

Qu'est-ce qu'une batterie à anode de silicium ?

Avec la demande croissante des constructeurs automobiles et des consommateurs pour une plus grande autonomie, la batterie de puissance avec des électrodes à base de graphite ne peut plus répondre à la demande, et pour améliorer la densité énergétique de la batterie, la capacité spécifique du matériau de l'électrode positive et du matériau de l'électrode négative doit être améliorée.

L'électrode positive des batteries d'énergie est généralement constituée d'un matériau à haute teneur en nickel, et le familier 811 en est un ; l'électrode négative est une électrode négative à base de silicium.

Le choix du silicium s'explique par le fait qu'après des décennies de développement, la capacité spécifique de l'anode traditionnelle en graphite a atteint 360~365mAh/g, ce qui est très proche de la capacité spécifique théorique de 372mAh/g, et que la marge d'amélioration est limitée.

La capacité théorique en grammes de l'électrode négative à base de silicium est de 4 200 Ah/g, soit dix fois plus que le plafond de capacité de l'électrode négative en graphite. Au niveau technique actuel, l'électrode négative à base de silicium est essentielle pour obtenir une batterie de 300 Wh/kg.

D'après les données, les matériaux d'anode à base de silicium sont généralement divisés en deux catégories. La première est l'anode silicium-carbone, c'est-à-dire que le nano-silicium et le graphite sont mélangés. La capacité théorique en grammes dépasse 3000mAh/g, mais la capacité réelle est légèrement supérieure à 2000mAh/g ; l'autre est l'électrode négative en oxyde de silicium, l'oxyde de silicium mélangé à du graphite comme électrode négative, la capacité approximative en grammes est de 1400-1800mAh/g.

À l'heure actuelle, les deux applications d'anode sont différentes. Lin Shaoxiong, responsable de la technologie des matériaux d'anode à l'institut de recherche en ingénierie Guoxuan High-Tech, a déclaré qu'en Chine, les anodes en silicium-carbone sont généralement utilisées dans les produits 3C, tandis que les anodes en silicium-oxygène sont généralement utilisées dans les batteries de puissance.

Mais le silicium présente également des inconvénients majeurs. Le taux d'expansion est élevé, et l'expansion de la charge et de la décharge peut atteindre environ 300% ; le rendement est faible, et actuellement seul BETTER peut fournir de grandes quantités en Chine ;

Le coût est élevé. Le prix actuel du marché des anodes à base de silicium est de 200 000 à 300 000 RMB/tonne, soit 4 à 6 fois plus élevé que le prix du graphite artificiel de milieu de gamme, qui est de 50 000 RMB/tonne, et la marge bénéficiaire brute est de 50%.

Bien que la difficulté du coût affecte l'application des anodes à base de silicium dans le domaine des piles électriques, quelques modèles sur le marché ont commencé à utiliser des matériaux d'anode à base de silicium. Dans le même temps, cela signifie également que les matériaux d'anode à base de silicium ont une plus grande marge de croissance dans le domaine des piles électriques, en particulier la prochaine pile 4680 qui deviendra un vent chaud pour changer le marché.

Le CICC a clairement indiqué dans un récent rapport de recherche que 2022 devrait être la première année d'industrialisation des anodes à base de silicium. On estime que la demande mondiale d'anodes à base de silicium devrait atteindre 200 000 tonnes en 2025.

Parmi eux, le taux de pénétration des piles grand public devrait atteindre 50%, ce qui correspond à une demande d'environ 70 000 tonnes d'anodes à base de silicium ; les taux de pénétration des piles de puissance cylindriques et carrées sont respectivement de 35% et 20%, ce qui correspond à une demande d'environ 130 000 tonnes d'anodes à base de silicium.

Batterie anodique à base de silicium en CATL

Pour des raisons de coût et pour maintenir un équilibre entre la densité énergétique et la stabilité du matériau, le dopage au silicium et la supplémentation en lithium constituent actuellement la principale orientation technique des anodes à base de silicium.

Cependant, le dopage au silicium et la supplémentation en lithium sont deux technologies différentes. Le dopage négatif au silicium vise à améliorer la densité énergétique et la supplémentation en lithium à améliorer la durée de vie. Elles contribuent toutes à améliorer les performances des batteries de puissance et ont été largement utilisées dans des produits à densité énergétique plus élevée.

Les avantages et les inconvénients de la technologie au silicium ont été présentés précédemment, et nous nous concentrons ici sur la technologie de supplémentation en lithium. La technologie de supplémentation en lithium est une technologie de pré-lithiation, dont l'objectif est de compenser la perte de lithium et de prolonger la durée de vie du cycle, de manière à obtenir un effet de ralentissement de l'atténuation.

La raison de la supplémentation en lithium est principalement due au deuxième inconvénient majeur des matériaux d'anode en silicium, à savoir le faible rendement initial. À l'heure actuelle, il existe deux goulets d'étranglement dans la technologie de la supplémentation en lithium : la sécurité et la maturité technologique.

Selon les informations divulguées par la CATL au cours des dernières années, elle utilise également la technologie du supplément de lithium dopé au silicium et a été équipée de modèles surproduits.

En mars 2019, CATL a annoncé que son équipe de R&D avait conquis des technologies clés telles que les matériaux ternaires à haute teneur en nickel et les matériaux anodiques silicium-carbone, et a pris la tête du développement d'échantillons de batteries d'une densité énergétique de 304Wh/kg.

Le 13 janvier 2021, Zhiji Automobile, construit conjointement par SAIC, Zhangjiang Hi-Tech et Alibaba Group, a lancé une nouvelle marque de voiture "IM Zhiji" et deux modèles produits en série pour la première fois au monde. La nouvelle voiture sera équipée d'une batterie développée conjointement par SAIC et CATL avec la technologie de "batterie lithium-ion dopée au silicium", avec une autonomie de croisière maximale de plus de 1 000 kilomètres.

Désormais, les modèles Mercedes-Benz de la classe G utiliseront également la batterie à anode à base de silicium de CATL, ce qui signifie également que les nouveaux produits technologiques de CATL ont franchi une étape importante.

Cependant, "CATL est principalement confronté à la question de la rentabilité. Le coût de l'application des anodes à base de silicium est trop élevé. Si la densité énergétique des batteries avec une densité énergétique de 550Wh/kg peut être produite en masse, cela signifie que l'application des anodes à base de silicium est mature." Une personne des sources de recherche et développement sur les anodes à base de silicium a révélé.

Quant à la batterie 4680 d'un autre grand client, Tesla, elle est en cours d'homologation. Les 5 premières entreprises de batteries de stockage d'énergieSelon les informations de l'industrie, CATL a prévu 8 lignes de production de batteries 4680 avec un total de 12GWh.

Il convient de noter que le fabricant de matériaux anodiques Sila Nano, mentionné plus haut, est situé dans la région de la baie de San Francisco, aux États-Unis. Compte tenu de l'efficacité de l'assemblage et du coût de la chaîne de production, il est peut-être plus probable que CATL produise la batterie aux États-Unis.