“海上旅馆”变成“海下坟墓”:石油钻井平台倾覆,123人遇难!

“亚历山大・基兰”号钻井平台锚泊在北海油田南部埃科菲斯克油田,位于英国与挪威海上经济区分界线的东侧,海域深77米。它原来是一座半潜式海上钻井平台,由法国敦刻尔克金属企业公司制造,1976年交付挪威使用。

平台总排水量为15000吨,长宽各为99米,高100米,由5条巨腿支撑着水上平台。上面有一座200吨重的高大钻塔,上层建筑共分四层,设有100多个房间,同时可供500人住宿,另外还有游乐场、电影院、餐厅和蒸汽浴室。由于设备完善,被称为“海上旅馆”。这个大型钻井平台,造价达2亿法郎之巨。

“基兰”号作为海上钻井平台之用,它所在的埃科菲斯克油田是英国北海油田群中日产量最大的一个,每日产油53.6万桶。后来钻井任务少了,它租给英国的菲利浦石油公司做海上旅馆,专供附近采油平台的海上居民住宿。但那个200吨重的高大钻塔并未拆除,成了使平台翻倒的隐患。埃科菲斯克油田的职工在此住宿,每隔两周去陆地轮休一次。
根据原来的计划,“基兰”号平台使用到1980年4月2日,由同型号的“亨利克·易卜生”号平台接替。它将去法国大修。但是,它未能度过最后6天时间。

1980年3月27日,当夜幕降I临在北海上空时,海面上刮起了时速100公里的大风,浪高7.5米。翻腾着的北海怒涛,无情地拍打着“基兰”号平台的“台柱”,好像要把它吞没下去似的。当时,埃科菲斯克油田的职工正在交接班,日班的职工已陆续回到海上旅馆休息。平台上一共有212人,大多数是英国人和挪威人,其中有工人、职员、技师和工程师,有的准备打乒乓球,有的已经进入电影院看电影……

6点28分,沉闷的两声“雷响”打破了黑夜的沉寂。整个平台在剧烈地摇晃着,电灯顷刻间熄灭了,只有急促的警报声在刺耳地鸣叫,人们顿时处于一片混乱之中。接着,平台的一条支腿断了,离开了平台的巨大身躯,缺腿的平台开始向海中倾斜。不到15分钟,这个15000吨的庞然大物便倒翻在海中,只剩四条腿支露在波涛之上。
当“基兰”号倾斜到45°的时候,逃难的人们已无法在甲板上站立,也来不及吊放救生艇,只好跳进那冰冷的大海,以求得一线生机。还有少数人来不及走上甲板,就随着平台一起被大海吞没了。落难者跳海之后,大多数又被漩涡卷走,只有少数侥幸冒出水面,有的向附近的采油平台游去,有的被直升飞机救起。

侥幸生还的挪威青年工程师斯科蒂姆回忆了那时的情景:“我当时正在电影院看电影,只听见砰然两声巨响,随后是非常响亮的撞击声,灯光突然熄灭了,警铃大作。在几十秒钟内平台就严重倾斜了,大家都站不稳,相继撞向墙壁。”科斯蒂姆想方设法爬上甲板,跳入海中,游向附近的一个平台。

英籍装配工领班利斯特形容这次经历是“令人心碎的”。出事时他也是电影观众之一。他说:“起初我听见一声巨响,仿佛平台的锚链已经断脱,接着又是一声,影院内立刻一片混乱,椅子和人相互之间在黑暗中冲撞着。平台倾斜45°时,要爬上去就像爬山一样困难,人们只好纷纷跳海逃生……”。
“基兰”号平台当初制造时曾说它能承受北海的大风浪,可是在这次不幸的遭难中使它的一条大腿断裂,断裂处离水面约10米。而那座高大的井架,跌入了漆黑的海底深渊。

3月27日下午5时59分,“基兰”号在危急情况下曾发出了“SOS”的求救信号。10分钟后英国诺森伯兰郡的普罗玛基地和诺福克郡的夸罗泰希罗基地的直升飞机出动,2小时后到达出事现场。飞机穿过海雾下降到十几米高度,对遇难者进行搜索和营救。与此同时,挪威派出的救助直升飞机到达出事海域,两国的海军舰艇也向“基兰”号方向驶来。照明弹的火光划破了夜空。23架直升飞机在风速17米/秒、波高9米的海况下,只能把救生设备空投给遇难者,并在水面舰艇的配合下,共同进行救助工作,寻找落难者。

到了28日白天,菲利浦石油公司的负责人认为在残存的平台内还可能有生还者,就派潜水员下去救助。潜水员到了水下之后,用锤子敲击着平台的舱壁,作为一种联络手段,企图让生还者听到后以相应的信号作为回答。但结果令人非常失望。另外,潜水员还用遥控电视摄像机搜索平台的舱室,也没有取得任何结果。直到最后对平台拖曳作业时,才突然从平台下冒出几十具尸体,引起了工作人员的恐慌。
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“海上旅馆”变成“海下坟墓”:石油钻井平台倾覆,123人遇难!
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2021-11-24 14:01
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位于英伦三岛与挪威之间的北海,素以风急浪高著称。自从在那里发现了储量丰富的大油田后,短期内就成了名副其实的热闹的“海市”。海上油田的开发,给深受能源短缺之苦的西欧各国带来了希望之光。他们把数百亿美元的巨额资金投入波涛汹涌的北海,海面上钻塔林立,采油人工岛漂浮在海上,采集的石油和天然气通过长长的海底管道输送到英国、挪威和德国等诸国。为了制服北海的险恶天气,这里集中了当今世界上最先进的海洋开发技术和装备。
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“亚历山大・基兰”号钻井平台锚泊在北海油田南部埃科菲斯克油田,位于英国与挪威海上经济区分界线的东侧,海域深77米。它原来是一座半潜式海上钻井平台,由法国敦刻尔克金属企业公司制造,1976年交付挪威使用。

平台总排水量为15000吨,长宽各为99米,高100米,由5条巨腿支撑着水上平台。上面有一座200吨重的高大钻塔,上层建筑共分四层,设有100多个房间,同时可供500人住宿,另外还有游乐场、电影院、餐厅和蒸汽浴室。由于设备完善,被称为“海上旅馆”。这个大型钻井平台,造价达2亿法郎之巨。

“基兰”号作为海上钻井平台之用,它所在的埃科菲斯克油田是英国北海油田群中日产量最大的一个,每日产油53.6万桶。后来钻井任务少了,它租给英国的菲利浦石油公司做海上旅馆,专供附近采油平台的海上居民住宿。但那个200吨重的高大钻塔并未拆除,成了使平台翻倒的隐患。埃科菲斯克油田的职工在此住宿,每隔两周去陆地轮休一次。
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根据原来的计划,“基兰”号平台使用到1980年4月2日,由同型号的“亨利克·易卜生”号平台接替。它将去法国大修。但是,它未能度过最后6天时间。

1980年3月27日,当夜幕降I临在北海上空时,海面上刮起了时速100公里的大风,浪高7.5米。翻腾着的北海怒涛,无情地拍打着“基兰”号平台的“台柱”,好像要把它吞没下去似的。当时,埃科菲斯克油田的职工正在交接班,日班的职工已陆续回到海上旅馆休息。平台上一共有212人,大多数是英国人和挪威人,其中有工人、职员、技师和工程师,有的准备打乒乓球,有的已经进入电影院看电影……

6点28分,沉闷的两声“雷响”打破了黑夜的沉寂。整个平台在剧烈地摇晃着,电灯顷刻间熄灭了,只有急促的警报声在刺耳地鸣叫,人们顿时处于一片混乱之中。接着,平台的一条支腿断了,离开了平台的巨大身躯,缺腿的平台开始向海中倾斜。不到15分钟,这个15000吨的庞然大物便倒翻在海中,只剩四条腿支露在波涛之上。
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当“基兰”号倾斜到45°的时候,逃难的人们已无法在甲板上站立,也来不及吊放救生艇,只好跳进那冰冷的大海,以求得一线生机。还有少数人来不及走上甲板,就随着平台一起被大海吞没了。落难者跳海之后,大多数又被漩涡卷走,只有少数侥幸冒出水面,有的向附近的采油平台游去,有的被直升飞机救起。

侥幸生还的挪威青年工程师斯科蒂姆回忆了那时的情景:“我当时正在电影院看电影,只听见砰然两声巨响,随后是非常响亮的撞击声,灯光突然熄灭了,警铃大作。在几十秒钟内平台就严重倾斜了,大家都站不稳,相继撞向墙壁。”科斯蒂姆想方设法爬上甲板,跳入海中,游向附近的一个平台。

英籍装配工领班利斯特形容这次经历是“令人心碎的”。出事时他也是电影观众之一。他说:“起初我听见一声巨响,仿佛平台的锚链已经断脱,接着又是一声,影院内立刻一片混乱,椅子和人相互之间在黑暗中冲撞着。平台倾斜45°时,要爬上去就像爬山一样困难,人们只好纷纷跳海逃生……”。
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“基兰”号平台当初制造时曾说它能承受北海的大风浪,可是在这次不幸的遭难中使它的一条大腿断裂,断裂处离水面约10米。而那座高大的井架,跌入了漆黑的海底深渊。

3月27日下午5时59分,“基兰”号在危急情况下曾发出了“SOS”的求救信号。10分钟后英国诺森伯兰郡的普罗玛基地和诺福克郡的夸罗泰希罗基地的直升飞机出动,2小时后到达出事现场。飞机穿过海雾下降到十几米高度,对遇难者进行搜索和营救。与此同时,挪威派出的救助直升飞机到达出事海域,两国的海军舰艇也向“基兰”号方向驶来。照明弹的火光划破了夜空。23架直升飞机在风速17米/秒、波高9米的海况下,只能把救生设备空投给遇难者,并在水面舰艇的配合下,共同进行救助工作,寻找落难者。

到了28日白天,菲利浦石油公司的负责人认为在残存的平台内还可能有生还者,就派潜水员下去救助。潜水员到了水下之后,用锤子敲击着平台的舱壁,作为一种联络手段,企图让生还者听到后以相应的信号作为回答。但结果令人非常失望。另外,潜水员还用遥控电视摄像机搜索平台的舱室,也没有取得任何结果。直到最后对平台拖曳作业时,才突然从平台下冒出几十具尸体,引起了工作人员的恐慌。
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3月29日,寻找生还者的工作告一段落,212人中仅有89人获救,39人死亡,其余的人下落不明(事后查明,死难者共123人)。因为“基兰”号平台失事时,水温只有5℃,风浪又那么大,跳海的人在海中挣扎不了多久,就会被冻僵失去知觉直至淹死。

北京换手女研究员透露:当“换手率”大于15%,是主力进场的信号,这是历史规律验证的

市场充满了矛盾,矛盾构成了市场价格的涨跌,对市场的认知,没有绝对的对,也没有绝对的错,只有市场永远是对的。

在市场的矛与盾之中,在对市场认知的对与错之中,寻找一种中庸,一种平衡,不要太偏激,也不要太绝对,适者生存。

只有做好投资前期准备,了解股市,选择好股,等待价格回归合理投资者才能获得稳定收入获得资金长期稳定增长的机会,然而这一切都需要投资者拥有足够的耐心,

有长远的眼光,说起来容易,但真正能做到这一点的却少之又少,投资者需要克服自身的贪婪与恐惧否则回归合理价格不敢进,到了高位拼命追最终的结果只会迎来追涨杀跌导致亏损。

股市如人生,炒股即做人,贪婪、恐惧、多疑、浮躁,人性的弱点都在股市中暴露无遗,可以说炒股的过程就是锻炼人性的过程,

当你的性格变的勇敢、冷静、专注、不悔时,你就达到了成功的顶峰。清人王国维说,人生有三种境界,

分别用古人的三句诗词来形容,我看放在股市再合适不过了。长期以来,这三种境界为许多文人学士所津津乐道,

成为孜孜以求的目标,因为这其中不但包含着有益的治学之道,而且蕴含着深刻的人生哲理。

牛市赚钱不算英雄,真正的成功是熊市期间还剩多少,还有多少资金可以等待下一轮牛市的来临,

不管是哪个国家的股市都不是让人一夜暴富的摇篮,亏损的根本原因也不在于市场如何,而在于投资者是否能克服自身的贪婪与恐惧。

在心理上预测行情就行了,但一定不要轻举妄动,要等待,直到你从市场上得到证实你的判断是正确的信号,只有到了那个时候,你才能用你的钱去进行交易。

优秀的投机家们总是在等待,总是有耐心,等待着市场证实他们的判断。要记住,在市场本身的表现证实你的看法之前,不要完全相信你的判断。

想要从投资股票中获得收益只有寻找确定性的投资机会,而确定性需要投资者自身理性解析,

从自己熟悉的领域中寻找机会,也只有自己熟悉的领域投资者才能明白风险存在于何处,能够控制住风险才有可能从中获利。

用筹码去判断主力拉升时机

第一形态:放量突破低位单峰密集,一轮上升行情开始

价格经过一段长时间的横盘整理阶段,在低位出形成单峰密集,当价格放量突破单峰密集的时候,就是跟进时机,后期将会有一轮上升行情。

价格突破单峰密集后,之后会有缩量回调的动作,单峰密集作为有效支撑,当放量收出一根大阳线的时候,可以大胆追进。

第二形态:上峰消失,低位形成新单峰密集,见底企稳

个股在下跌行情中运行,如果上方密集峰消失,并且在低位形成新的单峰密集,那么说明价格将出现见底企稳,后期将走出上升行情。

但是如果上峰没有被充分消耗掉,就在低位形成单峰密集的话,这样形态的则不会产生上升,因为上方还有大量的套牢盘,上攻行情很难展开。下跌多峰中的每一个上峰都是强阻力位,对于下跌多峰的股票不宜草率建仓。

第三形态:向上突破高位单峰密集

个股经过一段时间的上升行情后,在高位出形成单峰密集,随后价格再次突破高位单峰密集,不断拉升,创出新高。

价格突破密集峰后,介入信号发出,应该及时跟进,做短线。后期如果价格回落击穿高位密集峰的时候,就需要立刻止损,当然还需要结合其他的指标数据结合解读。

影响换手率的因素有哪些?

首先,实际流通盘的大小将会影响平时日换手率的大小(水平),流通盘越小,则平时的换手率越大,流通盘越大,平时的换手率越小。这一点可能大家不太容易理解,这里举个例子,比如说让两个人去摘苹果,一天可以摘完一棵树上的苹果,如果果园有100棵树,那么他们一天所摘下来的苹果是整个果园的1%,如果只有50棵树,那么一天可完成2%,这里的果树的数量就相当于实际流通盘。这里只是让你知道,流通盘的大小会影响日常的换手率水平,但没有固定的影响系数,差别大的时候才会表现出来。而流通盘的大小不会影响一只股票的量价关系情况,量价关系的影响因素就是多空双方的资金供给的情况。

它的实际流通盘是7000万,则平时的换手率水平较高,保持在6%左右。

实际流通盘有47亿,则平时的换手率水平就低,保持在4%左右。

其次,就是交易制度会影响换手率的大小,目前我国的股票采取的是T+1的交易制度,如果实行T+2、T+3的交易制度会依次使平时的换手率水平降低,因为这就降低了市场资金的利用率,减少了市场资金活动率。如果实行T+0交易制度,则会提高换手率的水平,也增加了市场资金的周转率。

第三,就是单日的最大涨跌幅度限制也会影响换手率的水平,限制的幅度越宽,平时的换手率水平越高。

侨城权证它不仅施行T+0回转交易制度并且最大涨跌幅度也很宽。目前我国对经营正常的股票施行+10%的涨跌幅限制,而对ST股票施行+5%的涨跌幅限制。

这个条件的影响和实际流通盘的影响程度都不大,不是特别的明显,

除非差别特别大的时候才能看得出来。比如在股改完成后的第一天交易不设涨跌幅度的限制,该天的换手率都很高,以及新股(如图下所示)上市的第一天也是一样不设涨跌幅度的限制。

换手率的大小及应对

如何解析日换手率?

个股的情况,可以看换手率大小的不同,大致分为低迷状态,正常状态,活跃状态,高活跃状态、异常活跃状态,这五种类型。

需要注意的是,在大盘处于高潮,低潮,平稳的不同时期。

这五种类型的换手率大小会有一定的差异。

1。异常活跃状态

当日换手率超过15%。

一方面说明该个股有庄家在强势运作。

另一方面说明该股多,空双方意见分歧巨大。

当个股需要突破压力位的时候,就有概率会出现如此高的换手率。

如果在个股顶部出现这样的换手率,则往往是不祥的预兆。

它预示着市场的狂热状态或主力对敲的假象。

除此之外,新股首日上市时,由于没有涨。跌停板的限制,投机性很强。

所以个股往往会有50%~90%的换手率。

但这样的换手率越充分越好,说明有市场主力正在抢筹码。

2。低迷状态

通常来说,日换手率低于1%的时候,说明市场的换手不充分,交易清淡,价格短期内将保持原有的状态运行。

若是个股成交量一直以来都很小,那么就表明个股是冷门的品种。

或者是没有主力进场,流动性相对较差。

3。高活跃状态

换手率处于7%~15%之间,代表受市场的关注,也是主力显现的时期。

往往是出现在热门股或强势股里,代表着价格走势处于高度活跃的状态。

也代表多,空双方的意见分歧很大。拥有此换手率的个股也值得重点关注。

它往往代表着主力在进行对敲,或者是某方的能量消耗过多而使行情会发生变化。

4。活跃状态

换手率处于3%~7%时,说明该股多、空双方的意见分歧比较大。

但是价格是涨是跌,取决于多,空双方谁的力量大,力量大的一方将会在短期内占主导优势。

当这样的换手率出现的时候,往往代表着主力开始显现。

若是此时价格从低处开始往高走,那么个股就值得我们散户重点关注。

5。正常状态

换手率处于1%~3%,属于正常的换手状态,价格将按照原有的趋向继续运行。

除非大盘处于极度低迷时期,否则市场上大部分股票的日常换手率都不会低于1%。

换手率处于3%~7%的个股上行时候,是值得未进场交易者重点关注的。

而10%以上的换手率,那就是持股者需要小心了。

过低或过高换手率的个股,我们最好视而不见,专心在活跃的股票里寻找较为安全的机会。

负极突破主基调:研制更高比容低成本的材料

负极的格局相比正极的格局更加清晰,传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的,硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说,负极的开发方向是低成本、高比容。

我们认为,碳材料无论是当下还是未来,仍然是重要的负极基体,在实现更高比容负极的过 渡阶段,碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用,也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上,硅基负极则具备较大的推广可能性,特斯拉的硅碳负极已经实现商用,但并非完 全的硅负极,为将硅的性能更完全的释放,仍然需要通过材料改性等手段持续开发;长期来 看,金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力,但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决,如锂枝晶带来的安全风险等,因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用,在渐进式的演进前提下,在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。

负极当下格局:碳基是商用主流,钛酸锂因高安全应用于细分领域

负极是储锂的主体,其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌,选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上,金属锂因低电势和高比容是理想的负极,但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量(LiC6 理论比容为 372mAh/g)、循环性及安全性好,取代金属锂作负极,推动锂二次电池商业化。

碳基材料种类繁多,当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料,包括石墨、非石墨与掺杂型碳,石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高,但首效较低、倍率性能较差,主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成,避免天然石墨的表面缺 陷,首次效率与倍率性能提升,因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII,2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨,同比稳健增长,其中人造石墨占比 84%,份额逐年提升。

石墨类产品应用中存在缺陷,通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题:(1)针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题,采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性,提高部分性能;(2)针对其强烈各向异性的问题,工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形,处理后粒径 D50 范围 15~20μm,首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差,充电易析锂的问题,其改 性不同于天然石墨,一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。

具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂,可满足特定需求,适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷:(1)形成 SEI 膜,循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏;(2)析出锂枝晶,增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料,需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12) 因具备突出的安全性能优势,在公共交通领域有一定应用:

“零应变材料”,结构稳定。在循环过程中,锂离子逐渐嵌入,最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12,晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm,体积变化小于 0.2%,“零应变”下材料 结构稳定,循环性好;
嵌锂电位高,不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V,高于锂离子的还原电位,因 此不易产生锂枝晶,提升安全性;

不生成 SEI 膜,再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜,没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患;

循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系,因此是具备高循环优安全的负极材料。

钛酸锂劣势明显,克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。(1)材料理 论克容量 175mAh/g,电压平台较低,因此比能量较低;(2)导电性能差,导致其在大电流 放电条件下极化严重,容量衰减快,倍率性能差;(3)吸湿性强,导致高温产气严重,高温 循环性能差;(4)材料制备工艺复杂,成本高,电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。

钛酸锂改性方法多样,但往往无法保持综合性能,有待更深入开发。(1)改善材料形貌尺寸, 如颗粒纳米化、球化、多孔化等,缩短锂离子进出路径,提高比容量,但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜;(2)金属掺杂后的改性材料导电性提高,但循环稳定性可能会降低;(3) 表面改性如碳包覆技术,可以提高电子电导率,但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看,寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。

现有负极比容已接近上限,高比容潜力负极中硅基优势显著

高比能诉求下,现有商用负极难以满足需求,需要以更高比容的材料替代。(1)市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g,已接近理论上限,而钛酸锂等本身理论比容较小,因此均 难以满足更高比能的需求。(2)商业化负极尤其是碳负极材料,因嵌锂电位低,在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。

在众多可选的新型负极材料中,硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质,硅基具备应用优势:(1) 按照理论比容排序,硅基负极可达 4200mAh/g,而其他负极大部分在 900mAh/g 左右;(2) Si 的嵌锂电位高于碳,析锂风险小;(3)Si 与普遍应用的电解液反应活性低,嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题;(4)Si 是地壳中第二丰富元素,价格低廉。

硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题:(1)巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀,材料产生裂纹直至粉化,带来 容量的快速衰减,较大的应力下影响结构稳定性,安全风险提高;(2)体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替,消耗活性物质与电解液,导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减;(3)硅的导电性差,在高倍率下不利于电池容量的有效释放。

针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括:(1)硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能,但同时也会面临工艺的复杂性等问题;(2)制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极,提高导电性,增强机械强度。在开发过程中,碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键;(3)制备氧化亚硅(SiOx)材料。作为石墨与硅的折中方案(比容 1500mAh/g 左右), 材料体积膨胀大大减小,循环性能提升,但首效较低也限制在全电池中的应用。

硅基负极产业化持续铺开,“硅基时代”临近

硅基负极研发集中度高,中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量,共计 28131 件,其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局,中国申请人主要在国内进行专利布局。

日本申请人具有一定优势,中国申请数量大,但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别,日本共有 35 家,且不同排名阶段的数量都占据绝对优势,主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中,国外申请人依然占据较大比重,尤其是日本。中 国的企业中,比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。

硅基负极产业化持续铺开,推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3, 在人造石墨中加入 10%的硅,负极容量提升至 550mAh/g,单体能量密度达 300Wh/kg;日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面,宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料,杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg,力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。

产业化进程中,材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高, 但在优化材料性能之外,还要考虑到制约产业化的其他因素:(1)材料成本:各家工艺差别较大,产品尚未达到标准化,导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉,其生产对设 备要求高、能耗大,因此增加成本;(2)生产工艺:制备工艺较为复杂,有待成熟,并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大,相应的工艺也需要进行优化改善。

广汽应用新型硅负极材料,推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日,广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg,将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产,采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg(未来提升至 315Wh/kg),同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品,使硅材料的动力领域实用化更进一步。

来源:DT新材料

新材料智库


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