能量密度提升的關(guān)鍵！這一電池材料產(chǎn)業(yè)化大提速

　　能量密度不斷提升，是鋰電池技術(shù)發(fā)展的長期趨勢，當(dāng)前石墨負極已經(jīng)觸及性能天花板，硅基負極成為未來的升級方向。

　　近期，天諾聚能旗下遂寧天諾高性能硅基負極材料一期項目投產(chǎn)。據(jù)悉，此次該項目投產(chǎn)的百噸級TNSO1580高性能預(yù)鋰硅氧材料產(chǎn)品，具有高比容量(1580mAh/g)、長循環(huán)(超1200圈保持80%)、高首效(89%)、高倍率性等顯著優(yōu)勢，特別是在高能量密度液態(tài)、固液混合、全固態(tài)電池的應(yīng)用上，將可發(fā)揮更大能效。

　　此外，青島正望CVD硅碳負極材料第一爐產(chǎn)品，近期在其青島工廠下線，該公司位于四川的硅碳負極生產(chǎn)基地，也正在加緊建設(shè)中;內(nèi)蒙古硅源新能年產(chǎn)2萬噸硅碳負極材料一期項目，在鄂爾多斯投產(chǎn)，該項目實現(xiàn)了CVD硅碳負極材料的噸級規(guī)?；苽洹?/p>

　　電池中國注意到，一個多月前，硅碳負極材料企業(yè)蘭溪致德完成了D+輪戰(zhàn)略融資，由寧德時代旗下產(chǎn)投平臺溥泉資本獨家戰(zhàn)略投資。據(jù)業(yè)內(nèi)分析，蘭溪致德已自主研發(fā)出低成本納米化制備技術(shù)，其第三代氣相硅碳負極材料，性能已達到國際先進水平，寧德時代通過投資鎖定該技術(shù)，為其下一代高能量密度電池的商業(yè)化鋪平道路。

　　硅負極，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)技術(shù)競逐的必爭高地。據(jù)業(yè)內(nèi)機構(gòu)統(tǒng)計，目前全球涉足硅基負極材料研發(fā)的電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，已達幾十家。包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、欣旺達、比克動力、正力新能、蜂巢能源、瑞浦蘭鈞等電池廠商，都在積極引入硅基負極。

01

新能源材料核心攻關(guān)方向

　　國家“十五五”規(guī)劃已經(jīng)將硅基負極材料，列為新能源領(lǐng)域的核心戰(zhàn)略攻關(guān)方向之一。硅基負極材料理論比容量可達4200mAh/g，遠超傳統(tǒng)石墨負極的372mAh/g，因此，硅基材料被業(yè)內(nèi)普遍視為理想的下一代負極材料。

　　“從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，當(dāng)前各主流廠商電池能量密度，已普遍可以達到300Wh/kg?！必愄厝鸶倍麻L任建國在參加第十屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2025)時指出，未來若要實現(xiàn)400Wh/kg或500Wh/kg的能量密度目標(biāo)，可能需要依賴新型電池體系的突破;但“在350Wh/kg以下的應(yīng)用中，負極材料預(yù)計仍將以硅基負極為主導(dǎo)技術(shù)路線”。

　　目前，硅基負極材料已經(jīng)在多個場景，逐步開啟規(guī)模級應(yīng)用。業(yè)內(nèi)機構(gòu)指出，消費電池方面，各大手機廠商在推出的自家電池技術(shù)中，大范圍采用硅負極;動力電池方面，寧德時代等頭部電池企業(yè)，相繼發(fā)布了各自的高能量密度電池，硅負極將進入1-10階段。此外，在電動飛機、機器人等高性能需求場景中，硅負極亦具備廣闊應(yīng)用前景。

　　據(jù)欣旺達透露，該公司已將硅碳負極電池生產(chǎn)工藝，大規(guī)模應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域。2024年，行業(yè)內(nèi)消費類硅碳負極摻硅比例為5%至10%，預(yù)計2025年主流的摻硅比例，將提升到10%至15%。

　　不少材料企業(yè)都在大力加碼硅負極。作為國內(nèi)較早布局硅基負極材料的企業(yè)之一，貝特瑞現(xiàn)已擁有硅基負極產(chǎn)能12500噸/年。該公司表示，未來將根據(jù)下游客戶及市場需求，逐步釋放產(chǎn)能。據(jù)中科電氣透露，目前該公司已有硅碳負極產(chǎn)品，在多家客戶測評獲通過，相關(guān)客戶也計劃進入量產(chǎn)導(dǎo)入階段。

　　此外，恒大高新投資的湖北匠芯硅碳項目，已有小批量供貨，千噸級產(chǎn)線也正在安裝調(diào)試中;硅寶科技表示，該公司硅碳負極材料現(xiàn)有產(chǎn)能4000噸/年，已實現(xiàn)銷量快速增長;濱海能源表示，該公司正積極開展各工藝路線的硅碳前驅(qū)體材料研發(fā)。

　　硅負極市場空間非常廣闊。據(jù)中信證券預(yù)測，在滲透率、摻混量顯著提升，單位價格下降的假設(shè)下，預(yù)計2028年全球硅基負極材料(純品)用量將達到約9萬噸(對應(yīng)市場空間228億元)，其中動力電池用量約7.8萬噸(對應(yīng)市場空間約192億元)。

02

加快實現(xiàn)技術(shù)突破

　　值得注意的是，硅負極并非一個全新的概念，實際上早在十多年前，硅負極材料就已經(jīng)在鋰電池中實現(xiàn)了首次應(yīng)用，當(dāng)時韓國三星為電動工具配套的圓柱電池，率先采用了硅碳負極材料。不過，硅材料在充放電過程中存在體積變化大的問題，阻礙了其大規(guī)模商業(yè)化的進程。

　　“硅在充放電過程中，面臨劇烈的體積膨脹(170-300%)及本征導(dǎo)電性差等挑戰(zhàn)，極易導(dǎo)致電極粉化、活性物質(zhì)電隔離及固體電解質(zhì)界面(SEI)失效，最終引發(fā)電池容量的快速衰減。因此我們亟待解決低膨脹、長循環(huán)問題?！睒I(yè)內(nèi)人士分析指出。

　　長期以來，行業(yè)企業(yè)和科研機構(gòu)一直致力于彌補硅材料的短板。據(jù)報道，近期中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所，針對硅基材料界面不穩(wěn)定的問題，創(chuàng)新性地提出激光引導(dǎo)共價鍵合策略與分級雙涂層協(xié)同調(diào)控策略，顯著提升了循環(huán)穩(wěn)定性與電化學(xué)性能。實驗結(jié)果顯示，優(yōu)化后的SiOx/NLIG-8%復(fù)合負極，在2.0 A/g的高電流密度下循環(huán)1000次后，容量保持率高達91.3%。

　　國家知識產(chǎn)權(quán)局信息顯示，近期億緯鋰能獲得一項發(fā)明專利授權(quán)，該發(fā)明利用共聚物對硅基材料進行包覆，能夠?qū)杌牧显诔浞烹娺^程中的體積膨脹，起到很好的緩沖作用，從而使負極活性材料在膨脹過程中不易發(fā)生破裂，減少由于硅體積膨脹而導(dǎo)致不穩(wěn)定SEI膜的不斷生成，還可提高負極活性材料的導(dǎo)電性，延長電池的循環(huán)壽命。

　　電池中國還注意到，近期珠海冠宇也申請了一項名為“一種電池”的專利，該電池能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中，由硅基負極組裝的電池循環(huán)膨脹率較大的問題，可顯著降低電池的循環(huán)膨脹率。

　　隨著技術(shù)的不斷突破和成熟，硅負極材料已經(jīng)加速從“技術(shù)概念”全面轉(zhuǎn)向“產(chǎn)業(yè)現(xiàn)實”。據(jù)業(yè)內(nèi)預(yù)測，未來硅負極材料將在圓柱、軟包、方形電池中全面鋪開，特別是未來隨著大圓柱電池的放量，將帶動硅基負極市場的快速增長。硅負極正成為下一代高能量密度電池的？基石？材料，并將加速重構(gòu)全球鋰電材料供應(yīng)鏈格局。