《硅基负极迎来产业化元年》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-04-22
  • 锂电负极材料龙头企业贝特瑞近日宣布,2022年首笔投资投向了硅基负极材料项目。根据计划,该公司将投资50亿元,建设年产4万吨硅基负极材料项目,首期1.5万吨将在2023年12月底前建成投产。

    硅基负极被看作最具前景的下一代锂电池负极材料,它具有能量密度高、原料分布广泛、放电平台合适等优点,是未来最可能大规模应用的新型负极材料之一,能够大幅改善锂离子电池的能量密度。

    在此背景下,硅基负极吸引了多方关注,多家传统负极材料厂纷纷布局。例如,杉杉股份硅基负极产品已实现批量供货,主要应用在3C领域;翔丰华硅基负极已经具备产业化基本条件;璞泰来在江西和江苏溧阳均建设有硅基负极中试线,已经通过部分客户认证。

    一些跨界厂商也纷纷入局。主营电解液材料的石大胜华,其一期1000吨硅基负极已进入试生产阶段,预计今年下半年批量出货。此外,公司还规划了2万吨级硅基负极产线,总投资额7.3亿元,预计将于2023年12月份建成投产。

    除了在消费电子、电动工具等领域的广泛应用,硅基负极在动力电池领域拥有更大的增量空间,尤其目前4680大圆柱电池已正式进入量产阶段,硅基负极或成为直接受益者。“现在大部分大圆柱电池都搭配硅基负极,特斯拉、三星、LG等企业都在高容量的圆柱电池里用了硅基负极。随着4680大圆柱电池开始量产,硅基负极市场也将出现爆发式增长。”伊维经济研究院研究部总经理吴辉向记者表示。

    虽然目前硅基负极市场需求很大,但仍处于产业化初期。在业内人士看来,硅基负极还需要在性能方面持续优化。“硅基负极要实现产业化,还需要解决硅负极膨胀的问题。另外就是降低成本,目前价格还比较贵。”吴辉指出。

    硅基负极的硅体积易膨胀、导电性差、首次充放电损耗大等问题也有待解决。由于硅材料在充放电时体积膨胀可达120%-300%,将影响电池首充效率与寿命,目前还无法实现全硅负极,主流的方式是将硅掺杂到石墨负极之中混合使用。目前量产产品的掺硅比例大多在10%以下,有望逐步提升。

    吴辉告诉记者,虽然目前硅基负极的市场价格在实时变动,但单价明显高于石墨负极。据了解,石墨负极的价格一般在3万-6万元/吨,据天风证券测算,硅负极纯品价格一般在30万-70万元/吨,复合品价格一般在8万-12万元/吨。硅基负极在应用上缺乏价格优势。据中金研报测算,高镍811软包电池使用450毫安时每克的硅碳负极,全电池能量密度可以自280瓦时/千克提升至295瓦时/千克,提升幅度约5%。

    从产业上看,不少企业已布局生产线,进行小批量生产,硅基负极的市场潜能正在逐渐打开。高工产业研究院的统计数据显示,2020年中国复合硅基负极出货量0.6万吨,2021年出货量1.1万吨,同比增长83.3%。

    中金公司研判,2022年有望成为硅基负极产业化元年,预计2025年全球硅基负极需求量有望达到20万吨,其中消费电池渗透率有望达50%,对应约7万吨硅基负极需求;圆柱和方形动力电池中渗透率分别达到35%和20%,对应约13万吨硅基负极需求。

    业内普遍认为,目前硅基负极材料的渗透率在逐步提升,让电池企业对于电池续航的提升有了新的技术发展方向。“随着国内负极材料生产企业的快速布局,以及4680大圆柱量产的带动,硅基负极的市场渗透率将逐步提升,迎来进一步发展。”吴辉表示。

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  • 《2020年或将成为HIT电池的产业化元年》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-07-31
    • 当下,石油、煤炭等不可再生能源面临短缺,能源问题逐渐成为制约全球社会发展的障碍时,越来越多的国家归入“阳光计划”的阵营,积极开发太阳能资源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下,各国的太阳能电池制造业争相投入巨资,扩大生产,以争一席之地。 目前,全球太阳能电池市场竞争激烈,欧洲和日本领先的格局已被打破,太阳能电池的生产重心已经转移到亚洲。2019年中国电池片产量占全球产量的83%,产量达12862万千瓦,同比2018年增长33.9%。 光伏电池是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的一种装置。光伏电池的发展主要经历了BSF电池(铝背场电池),PERC电池(发射极钝化和背面接触电池)和N型电池三种技术发展路线,其中N型单晶的新型技术路线包括PERT、HJT、IBC等路线。目前PERC电池仍是主流的高效电池技术,而HIT为全新工艺路线技术,近年来这两条技术路线竞争得比较激烈。 光伏产业发展至今,“效率”与“成本”始终是产业发展的关键词。太阳能能量密度低,收集成本高,所以这一特点决定了降低光伏发电成本的最主要方式便是提高组件转换效率。组件转换效率每提高1个百分点,光伏发电成本就能降低6%以上。 在降本增效的行业大趋势下,现阶段主流的PERC电池与全新工艺线路到底差距在哪? 对比PERC电池、HIT电池与IBC电池 在效率方面,HIT电池优势显著。HIT电池由于开路电压高,其理论效率高达27%以上,处于目前技术路线的前列,而PERC潜力预计在23%,目前,HIT电池的实验室效率在26%以上,现有设施的平均量产效率在23%以上。 在成本领域,HIT电池成本更低。由于HIT电池结合了薄膜太阳能电池低温的制造优点,无需在高温下完成,而低温环境下加工有利于实现HIT电池薄片化,不仅大大的节约燃料能源,而且减少硅的使用量,降低硅原料的成本,而目前PERC电池由于多次高温工艺需要用180um左右(行业目标是80um)的硅片,厚度越薄,硅耗量越小,硅成本更低;另外,HIT工艺流程相对简化,全部生产流程只需四步即可完成,而PERC电池为了实现23.9%的转化效率,需要叠加多种技术,工艺步骤多达8步,由此带来了更高的成本。 HIT电池具有更低衰减和更长寿命。HIT电池的低温度系数和更低的光致衰减,使得稳定性高,可有效降低热损失。相同瓦数的组件发电量能比PERC单晶高8%-10%,HIT双面电池通过双玻封装也能实现相比目前主流组件的25年再延长了5-15年的寿命。 对于IBC电池,其工艺流程相比传统方法复杂很多。常规电池的工艺步骤为八步,而IBC电池则需要二十步。IBC对硅片要求也较高,加上复杂的步骤导致其成本约为普通电池的两倍,其产业化进度也非常慢。由于IBC的正反面与常规不同,因此其组件过程也需要定制,同样制约了其产业化。 未来IBC电池主要面向高端市场。IBC电池的优势就在于高效和美观,劣势在于步骤复杂和成本。相比HIT电池,IBC的高成本是难以下降的。一方面多达20步的步骤和高温工艺导致成本优化的空间相对小,另一方面其电池和组件产能必须配套导致其投资成本过大,产业化推进进程会较慢,反过来限制了规模效应带来的设备和耗材单价的下降速度。据此看来,IBC将主要流行于也限制于利基市场。 所以HIT电池因其光电转换效率高、性能优异、平价上网前景好,成为行业公认的未来电池技术终极解决方案,并一度被业内称为是下一代商业光伏生产的候选技术。 总的来说,HIT电池指晶体硅异质结太阳电池,是采用HIT结构的硅太阳能电池,所谓HIT结构就是在晶体硅片上沉积一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜和一层与晶体硅掺杂种类相反的掺杂氢化非晶硅薄膜,采取该工艺措施后,改善了PN结的性能。因而使转换效率达到23%,开路电压达到729mV,并且全部工艺可以在200℃以下实现。 各路玩家积极投产,2020年或将成为HIT的产业化元年 HIT凭借优质的发电性能和巨大潜力,迎来各路资本市场的投资。 2019年5月,晋能科技在成都宣布,公司创新研发的HJT电池平均效率已经达到23.79%,最高效率则突破至24.73%,双面率更是达到93%。 2019年7月,钧石能源与山煤国际能源集团签订了合作协议,双方将共建高达10GW的异质结太阳能电池(HDT)生产基地。 2019年8月,东方日升年产2.5GW高效异质结电池与组件生产项目在浙江省宁波市宁海县开工,总投资33亿元,占地面积约205亩。 今年3月,爱康科技公布2019年度非公开发行A股股票预案,计划拟投入公司1.32GW高效异质结(HIT)光伏电池及组件项目及补充流动资金及偿还有息负债。其中,募集资金中11.9亿用于电池及组件项目。 HIT电池已经处于产业化初步阶段,产业中新老玩家纷纷加快HIT电池生产线的投产。目前全球已有HIT电池产能接近3GW,但当前主要参与方的规划产能已经超过16GW。预计2020年国内就将有4-7GW左右的HIT投运,一批标杆与标杆项目的投运,将进一步提升行业对HIT电池的信心,2020年可能是HIT电池的元年。 HIT电池实现大规模产业化绝非一帆风顺 高昂的成本为异质结技术在推广中存在的最大制约,高成本源于设备投资与产出悬殊。 一方面由于设备和运维的成本高,关键设备未国产化,HIT电池进口设备约为8-10亿元/GW,国产设备约为5-8亿元/GW,而PERC只需要2.5-3亿元/GW。HIT电池设备成本约为PERC的3倍。单位产能投资额度为PERC电池的2-4倍。此外由于HIT国内刚刚起步,缺乏配套和专业设备导致电池良率低,运维的成本也很高。 二是材料成本高,硅片和辅材品质和价格高且产量小未形成规模效应。HIT电池需要的高品质N型硅片价格高,工艺要求低温银浆单价是PERC用银浆的约1.5倍,用量也是PERC用量的1.5倍。 规模化是设备成本下降的主要路径之一。国产化也有望大幅降低设备成本。目前国产设备正在进入。捷佳伟创、迈为、钧石等公司已经在清洗、TCO、丝印等不同的环节具备了产品能力,随国产设备成熟,HIT设备的成本有望大幅降低。从而最终降低HIT电池与组件价格。 目前HIT电池受高生产成本限制,暂时无法大规模产业化。但全球市场内业内多家企业大力布局异质结技术,异质结的商业化步伐拓展有望迎来加速。
  • 《镁基固态储氢技术产业化提速》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2024-02-07
    • 镁基固态储氢技术产业化提速 . 2024-02-04 16:26  来源: 中国能源报 近日,氢枫(中国)与宝武镁业举行镁基固态储氢战略合作签约仪式,双方将聚焦镁基固态储氢技术和镁基固态储氢应用等进行战略合作。业内人士认为,经过近几年的探索,镁基固态储氢已成为最具前景的氢能储运技术之一,目前正逐步走向小规模应用。加速镁基固态储氢技术的产业化应用,将有效缓解氢能在储运方面的困难,成为打破氢能储运技术与成本瓶颈的重要解决方案之一。 ●●兼具安全性和高效率 “储氢一般分为气态、液态、固态三种方式,对于大规模氢存储和运输,镁基固态储氢材料算是产业‘新秀’。”上海交通大学材料科学与工程学院教授邹建新对《中国能源报》记者表示,如果想把气态氢体积做得很小就必须不断施加压力,风险性也会随着压力的提升而逐渐增大。同时,由于氢分子非常小,在非常高的压力下,存在缓慢泄漏的风险,而将氢固化在镁材料中,固态体积可以做得非常小,使用过程也更加安全。 “镁基材料的质量储氢密度和体积储氢密度都比较高,更小的体积和更轻的重量能储运更多氢。因此,镁基材料特别适合长距离安全存储和运输氢,这是镁基材料在性能方面的重要优势之一。”邹建新表示。 氢枫(中国)首席技术官宣锋认为,固态储氢的最大优势在于安全性,镁基固态储氢材料是在常温常压下储运氢气,无高压相关的风险,而且由于是固态储运,不需要像液氢一样尽快用完,可以进行长时间储存,因此,镁基固态储氢材料可满足大规模、长距离、跨时间的储运需求。 “在原材料储量方面,我国镁的产量非常大,年产量约占全球总产量的85%以上,因此,在镁基材料方面我们有着天然的资源和成本优势,大规模应用没有产量及成本限制。在技术方面,镁基储氢材料具有反应相对简单、无副产物且可控性良好的优势。同时,镁基储氢材料易于回收且回收率高,对环境友好。”邹建新表示。 ●●匹配多元应用场景 在应用端,镁基固态储氢技术在氢冶金、氢储能、氢化工、分布式发电等方面都具备巨大应用潜力。 在长距离运输方面,尤其是超过150公里以上的运输场景,镁基固态储氢是最为理想的储运方案之一。宣锋指出:“如果需氢端距离和供氢端距离比较长,用高压氢成本会比较大。同时,高压氢单车运氢质量为300多公斤,而镁基固态储氢单车能够达1吨至1.5吨,是高压气氢车的3—5倍,运输成本更为节约。” “基于高安全性和高储氢密度,在可再生能源制氢场景中,镁基固态储氢技术能有效解决可再生能源间歇性、波动性和季节性难题,为可再生能源制氢应用场景提供大规模氢气存储技术。”宣锋表示。 “不过,当前对于镁基固态储氢材料而言,主要缺点是释放氢的温度比较高,需要达到300摄氏度以上,且在这个过程当中会产生一定能耗。”邹建新指出,通过结合后端应用场景,能够解决能耗大的问题。“比如,在氢冶金过程中会产生很多余热;再如,氢燃气轮机发电时也会产生很多余热,把余热拿来给镁基材料进行放氢利用,就能降低能耗。” 邹建新指出,镁基固态储氢技术与后端应用场景更好结合,还要进行很多研究工作,比如,不同应用场景对氢的纯度、温度、压力等都有不同要求,如何进行余热匹配、温度匹配、压力匹配等,并最大程度降低能耗,更加安全、高效,需要进一步研究探索。 ●●量产有望进入新阶段 事实上,早在2022年,氢枫(中国)全球首条镁基固态储氢材料试生产线就已在河南新乡高新区投产。2023年,氢枫(中国)研发制造宜兴基地开工,进一步扩大镁基固态储氢材料的生产规模。 “此前,由于氢能发展处于起步阶段,氢一般用在工业原料中,如今氢既是工业原料,又可作为能源,应用领域拓宽的同时,应用场景也变得更多了。”宣锋表示,镁基固态储氢技术已经过多年沉淀,加之能够适用于多个应用场景,具备巨大发展潜力。 邹建新表示,镁基固态储氢材料使用不锈钢储氢瓶,相比碳纤维储氢瓶价格更低,整体成本也不会很高。目前,国内镁基材料的产业化发展还处于起步状态,没有开始大规模量产。“不过,部分氢能企业已经开始合作进行生产线建设,实现大规模生产后成本会大幅下降。未来,随着氢能产业快速发展,会进一步拉动镁基固态储氢材料需求提升。” 镁基固态储氢材料何时可以实现产业化发展?受访专家不约而同地指出,2024年将是镁基固态储氢材料的规模化生产和应用“元年”,随着氢能产业快速发展,大规模氢储运需求将不断提升,带动镁基固态储氢材料迎来巨大发展机遇。 宣锋进一步强调,镁基固态储氢是比较新的事物,也是未来氢气储运发展的趋势之一,需要相关法律法规的补足,包括企业标准、团体标准甚至国家标准的制定,为产品大规模应用扫清法规层面的障碍。 固态储氢镁基固态储氢氢能 特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。 凡来源注明北极星网的内容为北极星原创,转载需获授权。 展开全文 打开北极星学社APP,阅读体验更佳 2 收藏 投稿 .