為進(jìn)一步提高電池綜合性能，眾電池巨頭正在加碼布局補(bǔ)鋰劑。據(jù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公告，今年4月寧德時(shí)代取得了一項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)，專(zhuān)利名為“正極補(bǔ)鋰材料及制備方法、正極片、二次電池和用電裝置”;億緯鋰能取得一項(xiàng)名為“一種負(fù)極片化學(xué)補(bǔ)鋰裝置及其補(bǔ)鋰方法”。

“在本發(fā)明中，負(fù)極片化學(xué)補(bǔ)鋰裝置用化學(xué)鋰化試劑進(jìn)行補(bǔ)鋰，可避免鋰離子在充放電過(guò)程局部析鋰風(fēng)險(xiǎn)，補(bǔ)償了石墨和石墨/硅復(fù)合極片首次充電過(guò)程中SEI膜的損耗，極大地提高了補(bǔ)鋰技術(shù)制成過(guò)程中的安全性能、電池的首效和能量密度，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)極化學(xué)批量補(bǔ)鋰生產(chǎn)?！眱|緯鋰能專(zhuān)利摘要如是描述。

除此之外，比亞迪申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“補(bǔ)鋰添加劑及其制備方法和應(yīng)用”的專(zhuān)利。據(jù)悉，該添加劑不僅能夠快速脫出活性鋰，補(bǔ)充首次充電時(shí)的鋰損失，而且添加劑的包覆層為含有偕胺肟基的聚合物，該聚合物對(duì)過(guò)渡金屬離子具有強(qiáng)的螯合能力，從而可以大大降低過(guò)渡金屬元素溶出的風(fēng)險(xiǎn)，使電池具有良好的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能。

“從鋰電池的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，延長(zhǎng)電池的使用壽命，同時(shí)減少容量衰減是重要的技術(shù)突破方向。補(bǔ)鋰技術(shù)正成為解決這些問(wèn)題的有效手段?！睒I(yè)內(nèi)人士指出。據(jù)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，到2029年全球補(bǔ)鋰劑市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約24億美元，未來(lái)幾年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)99.5%。

01

激發(fā)正負(fù)極最大潛力

補(bǔ)鋰劑屬于一種功能助劑，使用量雖然并不大，但可以起到“四兩撥千金”的效果，通過(guò)精準(zhǔn)補(bǔ)鋰激發(fā)正負(fù)極材料的最大潛力，極少的用量就可以有效提升電池性能，適用于各種體系的鋰電池材料。據(jù)國(guó)內(nèi)某材料廠商介紹，通過(guò)添加補(bǔ)鋰劑可以提升電池的能量密度5%以上，循環(huán)壽命可提升100%。

“在鋰電池充放電的過(guò)程中，鋰離子從正極遷移到負(fù)極，會(huì)在負(fù)極內(nèi)嵌一部分鋰(使其)無(wú)法脫出，同時(shí)在負(fù)極會(huì)形成SEI膜，電池內(nèi)部可以運(yùn)載電荷的鋰離子減少，電池就會(huì)出現(xiàn)不可逆的容量下降現(xiàn)象?！睒I(yè)內(nèi)人士分析，補(bǔ)鋰劑則能夠有效彌補(bǔ)缺失的鋰離子。

根據(jù)補(bǔ)鋰的方式不同，補(bǔ)鋰劑主要分為正極補(bǔ)鋰劑以及負(fù)極補(bǔ)鋰劑。正極補(bǔ)鋰通常采用電化學(xué)法，通過(guò)在正極添加材料讓電池在充電過(guò)程中通過(guò)材料分解釋放出活性鋰。而負(fù)極補(bǔ)鋰則包括自放電補(bǔ)鋰、物理補(bǔ)鋰、化學(xué)補(bǔ)鋰以及電化學(xué)補(bǔ)鋰等多種技術(shù)方法。

“正極補(bǔ)鋰相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，可以在正極漿料勻漿過(guò)程中添加，無(wú)需額外的工藝改進(jìn)且成本較低?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。比如，富鋰鐵酸鋰(LFO)、富鋰鎳酸鋰(LNO)能夠滿足理想正極補(bǔ)鋰材料諸多要求，雖生產(chǎn)仍存在難點(diǎn)，但龍頭企業(yè)已解決，因此最先實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。

不過(guò)負(fù)極補(bǔ)鋰目前則存在諸多產(chǎn)業(yè)化難題待解決，比如反應(yīng)不可控、可能形成枝晶、化學(xué)不穩(wěn)定以及使用條件苛刻等。

02

寧德/億緯/欣旺達(dá)等爭(zhēng)相加碼

截至目前，包括寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、國(guó)軒高科、欣旺達(dá)、比克動(dòng)力、珠海冠宇等車(chē)企和電池廠商，以及德方納米、深圳研一、石大勝華、杉杉能源等材料企業(yè)都已經(jīng)布局補(bǔ)鋰技術(shù)。

早在2021年，上汽智己全球首發(fā)的兩款量產(chǎn)定型車(chē)，就搭載了上汽與寧德時(shí)代共同研發(fā)的摻硅補(bǔ)鋰電池，電芯能量密度達(dá)300Wh/kg。同年，蔚來(lái)汽車(chē)發(fā)布150kWh固態(tài)電池包，采用無(wú)機(jī)預(yù)鋰化硅碳負(fù)極技術(shù)，電芯能量密度達(dá)到360Wh/kg。另外，國(guó)軒高科亮相的210Wh/kg的磷酸鐵鋰電芯，采用高克容量硅負(fù)極材料和預(yù)鋰化技術(shù)。

據(jù)了解，億緯鋰能開(kāi)發(fā)的補(bǔ)鋰劑添加有Li2O和金屬M(fèi)，包覆了外殼SiOx和碳。通過(guò)包覆處理，可以提高材料的導(dǎo)電性以及金屬的穩(wěn)定性，減少其溶出。欣旺達(dá)采用釩氧鋰鹽Li4+xV2O5作為正極補(bǔ)鋰添加劑，用在高鎳-硅高能量密度體系，顯著提升電芯首效，進(jìn)而提升電芯能量密度。

在材料企業(yè)方面，據(jù)德方納米透漏，該公司年產(chǎn)5000噸補(bǔ)鋰劑已建成投產(chǎn)，目前已獲得海內(nèi)外多家客戶(hù)的項(xiàng)目認(rèn)證，在儲(chǔ)能、純電動(dòng)乘用車(chē)、商用車(chē)、電動(dòng)重卡、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)等應(yīng)用領(lǐng)域均有獨(dú)家項(xiàng)目定點(diǎn)。據(jù)悉，德方納米目前推出的第一款補(bǔ)鋰劑是富鋰鐵酸鋰正極補(bǔ)鋰材料，理論克容量可達(dá)800mAh/g以上。

據(jù)了解，深圳研一研發(fā)出富鋰鎳酸鋰和富鋰鐵酸鋰兩款補(bǔ)鋰添加劑，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)充、激發(fā)電極主材料體系潛力。該公司已投資超10億元在深圳建有2.25萬(wàn)噸補(bǔ)鋰添加劑產(chǎn)能。石大勝華目前已經(jīng)具有中試產(chǎn)線產(chǎn)能150噸補(bǔ)鋰劑產(chǎn)能。2022年2月，石大勝華曾擬投資9.35億元在四川眉山投資建設(shè)2萬(wàn)噸/年正極補(bǔ)鋰劑項(xiàng)目。

另外，萬(wàn)潤(rùn)新能透露公司補(bǔ)鋰劑產(chǎn)品初步小試樣品評(píng)測(cè)，小試容量可達(dá)700mAh/g，目前正在規(guī)劃建設(shè)中試線。近期，該公司獲得一項(xiàng)名為“一種補(bǔ)鋰劑Li5FeO4的制備方法”發(fā)明專(zhuān)利，通過(guò)將補(bǔ)鋰劑原材料進(jìn)行混料、研磨、噴霧干燥、燒結(jié)和粉碎，得到粒徑小且碳包覆的Li5FeO4補(bǔ)鋰材料。

“補(bǔ)鋰添加劑這種精細(xì)化工原料，相當(dāng)于工業(yè)味精，占總配料不足5%的量，就能讓電池產(chǎn)品性能大大增強(qiáng)，甚至打破天花板?！眹?guó)內(nèi)某材料廠商負(fù)責(zé)人表示，隨著行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)補(bǔ)鋰劑必將大放異彩。