中國儲能網(wǎng)訊：作為突破電池能量密度桎梏的助力利器，硅基負極材料產(chǎn)業(yè)化進程不斷加快。截至目前，包括特斯拉、比亞迪、蔚來、上汽智己、廣汽埃安、奔馳、極氪等眾多車企都已經(jīng)開始或即將搭載硅基負極動力電池。寧德時代、億緯鋰能、國軒高科等頭部電池廠商也都已布局硅基負極動力電池產(chǎn)品。
“硅基負極是未來最有可能大規(guī)模應用的新型負極材料，其應用正在成為電池性能差異化的必爭之地?！睒I(yè)內(nèi)機構分析指出，據(jù)預測到2025年，全球硅基負極材料需求量有望達到20萬噸，其中消費電池滲透率有望達50%，對應約7萬噸需求;圓柱和方形動力電池中的滲透率將分別達到35%和20%，對應約13萬噸需求。
隨著下游電動車企對動力電池能量密度要求的不斷提高，東北證券認為，鋰電池負極材料從石墨體系過渡到硅基負極將是未來的技術升級方向。未來硅基負極搭配高鎳三元材料的體系或?qū)⒊蔀橹髁鞯陌l(fā)展趨勢之一，硅基負極的產(chǎn)業(yè)化即將到來。
電池龍頭更看好的技術路線
硅基材料的性能極其出色，能夠?qū)Ξ斚轮髁鞯氖牧蠈崿F(xiàn)“降維打擊”。從理論上來講，石墨負極材料的比容量為372mAh/g，目前實際量產(chǎn)產(chǎn)品達到360mAh/g，已經(jīng)趨于理論最大值，基本達到產(chǎn)業(yè)化的極限水平。而硅負極的理論克容量可高達4200mAh/g，遠超石墨材料10倍以上。
目前許多企業(yè)研發(fā)出的能量密度超過300Wh/kg的電池，正是因為采用了高鎳搭配硅負極的材料組合。比如，上汽智己搭載的寧德時代的摻硅補鋰電池，電芯能量密度達300Wh/kg以上；蔚來汽車發(fā)布150kWh電池包，采用無機預鋰化硅碳負極技術，電芯能量密度達到360Wh/kg。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，硅基負極材料主要有硅碳和硅氧兩種技術方向。目前硅氧技術成熟但上限低，“主要局限在于首次充放電效率和能量密度(克容量的上限相對較低)”，而首效高的硅碳負極是電池廠中長期的選擇方向。
不過，硅碳負極也有膨脹較大、循環(huán)性能較差的缺點。據(jù)了解，由于硅碳負極的材料特性，在充放電過程中會產(chǎn)生膨脹和收縮，其最大體積膨脹率高達300%，遠高于石墨負極的10-12%。另外，目前硅碳負極普遍的循環(huán)壽命為300-500次，而人造石墨負極的循環(huán)壽命能夠超過3000次。這也影響了硅碳負極的產(chǎn)業(yè)化進程。
行業(yè)一直在尋求技術突破。天風證券指出，基于其一致性更好，化學氣相沉積（CVD）法制備多孔硅碳復合材料膨脹率更低，對應的循環(huán)性能也得到了顯著提升?！皩幍聲r代從中長期提升能量密度的角度，鼓勵材料廠商發(fā)展硅碳負極，尤其是化學氣相沉積法?！痹摍C構稱。
當然，由于當前CVD沉積硅碳負極材料工藝技術較為復雜、產(chǎn)品穩(wěn)定性要求高，以及原材料尚未大規(guī)模生產(chǎn)等原因，導致其具有較高的門檻和成本。
量產(chǎn)進程快馬加鞭
當下眾多材料廠商都在加碼布局硅碳負極項目。據(jù)業(yè)內(nèi)機構不完全統(tǒng)計，從2023年初到今年9月，已有超過40萬噸的硅碳負極材料產(chǎn)能規(guī)劃項目上馬，涉及的投資金額超過200億元。貝特瑞、杉杉股份、璞泰來等頭部廠商皆有布局。
9月15日，安徽邦德銳納米級硅碳負極材料及漿料導電項目首批產(chǎn)線投產(chǎn)。據(jù)悉，該項目總投資約60億元，建成后可年產(chǎn)5萬噸納米級硅碳負極材料及20萬噸配套新型導電劑。
據(jù)電池中國了解，負極材料龍頭杉杉股份已突破硅基負極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術，并實現(xiàn)硅基負極批量供貨，且該公司已布局寧波4萬噸一體化硅基負極產(chǎn)能基地，一期項目預計今年下半年陸續(xù)投試產(chǎn)。
另一材料龍頭貝特瑞目前擁有硅碳負極產(chǎn)能為5000噸/年，且該公司還投資50億元建年產(chǎn)4萬噸硅基負極材料項目，一期項目預計將會在2024年陸續(xù)建成投產(chǎn)，預計到2028年其將擁有約5萬噸/年硅基產(chǎn)能。
據(jù)璞泰來透露，目前該公司CVD沉積硅碳負極產(chǎn)品面向消費類客戶導入順利，中試線產(chǎn)能已供不應求。該公司正加快推進安徽紫宸1.2萬噸/年硅基負極材料項目的產(chǎn)能建設進度，預計2025年初將形成首批產(chǎn)能。
此外，道氏技術透露，其公司硅氧負極材料和新型氣相法硅碳負極材料均已送樣評測，目前已獲得部分客戶認可。中科電氣披露，其公司硅碳負極已建設完成中試產(chǎn)線，且有產(chǎn)品向客戶送樣測試并獲得認可。翔豐華表示，其公司開發(fā)的硅碳負極材料產(chǎn)品處于中試階段，已具備產(chǎn)業(yè)化條件。濱海能源透露，其公司硅碳產(chǎn)品已經(jīng)完成小試實驗條件的確定。
行業(yè)對硅碳負極的應用前景普遍看好。在業(yè)內(nèi)人士看來，隨著硅碳負極工藝技術的持續(xù)改善和原材料的持續(xù)開發(fā)與降本,以及硅碳負極摻混比例上的進一步探索,未來硅碳負極產(chǎn)品在動力電池領域?qū)⒊掷m(xù)擴展,CVD沉積硅碳負極也將大顯身手，助力動力電池性能不斷提升。
