$长虹能源(NQ836239)$ 锂电池负极材料迈入“硅”时代


新威研选



负极材料主要分为碳材料与非碳材料两类。碳类是指碳基体系，包括中间相碳微球、人造石墨、天然石墨和硬碳。目前最多原材料制作企业使用的是石墨类负极材料，人造石墨和天然石墨产业规模和商业化应用最广。
非碳材料主要包括硅基材料、锡基材料、钛酸锂等，其中硅基负极材料属于目前各大负极材料主流厂商重点研究的对象，是未来最可能大规模应用的新型负极材料之一。
随着新能源汽车发展，消费者对车辆的续航能力有更高的需求。但材料的可开发性能已接近天花板，往后能提升的空间也不高，所以不少机构和科研人员着手研发新的材料替代。而硅基负极材料是目前业界认为可发展和高效率的新型材料。
硅基负极材料能量密度优势明显可发掘的潜力较大。据业界专家表示，目前的碳负极材料克容量达到360mAh/g，已经非常接近理论克容量（372mAh/g），提升空间已经不大。硅基负极材料的克容量达3500mAh/g，可见材料的潜力非常巨大，对电池的能量密度有积极的提升效用。但这种材料有明显的短板，膨胀较大、循环性能差、导电率较低等，目前尚无法单独使用。科研人员建议与石墨负极材料混合使用，所以市场上就衍生出单质硅-碳负极、硅氧化物-碳负极、低维硅材料、硅合金等技术路线。随着技术的进步和研究的推进，硅基负极材料已逐渐成为时下电池材料应用的趋势。
目前全球众多企业加入硅基负极技术路线，下面给大家介绍一下全球有哪些企业在该领域有显著的科研成果以及专利技术。
国内企业：
硅宝科技公司，已建成年产50吨硅碳负极材料生产线，其中企业研究出的高比容量锂离子电池硅/碳复合负极材料，已经过国家相关鉴定，标示为国际先进水平。目前已联系多家电池企业洽谈共同开发工作，从而加快量产进度。
广汽集团，在今年4月份展示了最新的动力电池技术，车辆续航可达1000公里和支持超充技术。当中动力电池就运用了海绵硅负极片电池技术，既能发挥出硅负极高能量密度的优势，又可解决硅材料膨胀的问题。广汽宣称，这项自主研发的技术“海绵硅负极片电池技术”拥有近50项专利技术。
长虹新能源科技公司的科研团队已完成800~1200 mAh/g以及1200 mAh/g以上容量规格硅基负极系列产品的开发，其首次效率（＞90%）、循环寿命、体积膨胀等各项技术指标均达到国际领先水平，能够满足锂离子电池高能量密度、长续航能力和高容量需求。未来电池除了应用在电动汽车外，数码产品同样适用。
贝特瑞早在2006年，产品已批量供应三星、松下。现有产能3000吨，与华为合作开发硅基负极材料相关项目并对相关技术申请专利进行保护。
璞泰来从2014年开始布局，与国内硅碳技术最为领先的中科院物理所合作，现已具备中试线
比亚迪、宁德时代、国轩高科、贝特瑞、杉杉股份、力神、比克、万向等都展开了对硅碳负极材料的布局。其中，贝特瑞的硅碳负极材料已进入特斯拉的供应链，为松下电池配套供货。杉杉股份的高容量硅合金负极材料已小批量生产，并对宁德时代供货。从产业来看，硅碳负极材料在国内的发展处于初期阶段，不好企业已布局生产线，进行小批量生产。据数据统计，2020年国内的硅碳负极材料出货量为0.9万吨，占总负极材料出货量的比例约2%。
目前国内企业贝特瑞在这技术路线走得比较前，已量产供货给韩国的三星电池。并计划提升惠州工厂的产能，硅碳和硅氧各生产3000吨/年。随着更多原材料企业的加入，以及国家释放出信号，把硅负极材料列入了工信部重点新材料，是国家重点鼓励发展的新能源电池材料之一。
海外方面，日韩的企业在硅碳材料产业起步较早，像三菱化学、日立化成、韩国GS、吴羽化学等。其中，日立化成是全球硅碳材料领域的头部企业，企业研发的负极材料由人造石墨和10%的硅碳材料复合而成，造出比容量550mAh/g，也是目前松下和特斯拉的供应商之一。
国内的硅碳负极材料产业化需要一个整合过程，一方面要求上游材料企业提高产品的性能，另一方面还要调配好与其它掺杂材料的比例，以及与电池企业研究锂电池封装工艺的提升。相信随着国内负极材料生产企业的快速布局，市场的渗透率逐步提升，规模级的产业化将会加快来临，硅碳负极材料的市场规模将会迎来春天。