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特斯拉原厂干法负极材料分析报告

10月前浏览913

如大家所知,才神道从美国特斯拉的弗洛蒙德工厂搞到了近50吨四种干法负极材料和正极材料。我们也请专业的团队帮我们做了详细的分析。
关于宁德神行快充LFP正极和负极解密材料,可以点正极负极链接寻找,后续我们还会对神行快充电芯的隔膜和电解液进行专题分析。
原创作者:詹姆斯鱼
相信国内各大电池企业和涂布设备的供应商都在研发干法电极技术。才神道和很多在干法电极这条路上苦苦追寻的厂商聊过很多次,也了解到,目前国内还没有谁能够真正实现干法电极量产,哪怕只有负极,且每分钟能够达到10m/min的。
而据才神道的消息,特斯拉现在负极干法技术已经可以达到每分钟48m的程度。且已经可以稳定量产
还有很多人对干法这条道路不看好,就好像依然对特斯拉的46电芯不看好一样。而特斯拉今年至少可以完成10GW的4680电芯量产,到2024年,应该具备完成50~100GW4680电芯的量产能力。
在这种形势下,才神道搞到的这批干法样品就非常有价值,大家可以根据特斯拉负极材料、导电剂、粘结剂和其他成分的多少,干法极片的性能参数来加快自己的产品研发。
才神道目前一共有四种负极材料和一种正极材料样品:
图 1. 样品图片
第一种:干法负极粉料(1号)
一开始我们用便携的光谱仪初步测了一下,显示还有硅元素和氟元素,所以认为是硅氧或者是硅碳负极材料。现在我们经过专业团队的分析发现,这个干法负极材料不仅不含硅元素,而且也不含导电剂,但含有PTFE,且颗粒比常用的PTFE要小很多

图 2. 超细颗粒的PTFE

更特别的是,特斯拉居然使用的是天然石墨
图 3. 石墨颗粒剖面图
石墨颗粒的剖面图,可以清晰看到颗粒内部的空洞
第二种:干法负极浆料(2号)
干法负极浆料就是纤维化了的负极材料,拿到手里有点像橡皮泥,可以很轻易地用手进行塑型。经过分析发现,这个浆料里不仅有纳米级的PTFE材料,也有PVDF,这和我们之间讲解的特斯拉新干法专利所描述的内容就对上了

图 4. 样品的DSC分析

第三种:干法极片边角料(3号)
经过我们对干法极片边角料的分析,发现特斯拉的干法极片颗粒分布十分均匀。才神道看过很多家的湿法负极极片,没有哪一家有特斯拉的负极这么均匀的,包括宁德时代。

图 5. 特斯拉干法极片膜界面SEM图
看来,特斯拉在48m/min的高速下,依然能够保持如此高质量的负极量产,说明在负极材料选择上,颗粒处理上,纤维化粘结剂PTFE的颗粒和配比,非纤维化粘结剂的颗粒和配比,制作工艺,温度和贴片等方面都已经趋于成熟了。
第四种:干法负极鳞状石墨浆料(4号)
这个浆料我们是后发现的,起初以为和2号是一样的,没有对其进行专业分析。请等待才神道后续的更新。
图 6. 鳞状石墨浆料样品
第五种,特斯拉正极材料(5号)
才神道确认,这批50吨的料中,有正极材料,我们正在取样中。后续的分析也请等待我们后续的更新。
那么为什么特斯拉会使用天然石墨呢?
才神道知道,国内的电池厂绝大多数都选择人造石墨。之所以大家对人造石墨这么青睐,那是因为天然石墨的结构决定了天然石墨在锂嵌入和脱嵌过程中体积产生较大的变化,导致石墨层结构破坏,进而造成了较大的不可逆容量损失和循环性能的剧烈恶化
因此,天然石墨在使用时往往侧重于对其进行改性研究,改善其自身结构缺点提升电池性能。
随着全球动力电池市场的爆发,对材料成本、加工性能、能量密度、循环寿命、快充倍率等因素的综合要求提升,人造石墨逐步成为锂电池负极材料的首选
2023H1负极材料出货量72万吨,同比增长18%.其中人造石墨出货量62万吨,占比提升至87%,剩下的23%是人造石墨。
那么,现在我们发现,特斯拉居然使用了天然石墨,那就说明,特斯拉在天然石墨表面改性方面做足了功课
图 7. 石墨颗粒表面
考虑到天然石墨要比人造石墨便宜很多,而且天然石墨若是能够解决结构破裂的缺点,其容量也比人造石墨高。因其导电性好的特点,还不用加导电剂
特斯拉十分强调降本的前提下,他们选择了更便宜、更环保、性能更优异的人造石墨
你们肯定会问,这些材料是不是国内厂商提供的呢?答案是No
图 8. 这家公司被 Westlake Chemical 收购了
来源:锂想生活
材料工厂
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-09-16
最近编辑:10月前
堃博士
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