近年来，随着新能源汽车市场的快速发展，电池作为汽车能源的核心部件，其能量密度和安全性等方面的性能成为了各大车企关注的焦点。作为突破电池能量密度桎梏的助力利器，硅基负极材料产业化进程不断加快，已经引起了广泛关注。
目前，包括特斯拉、比亚迪、蔚来、上汽智己、广汽埃安、奔驰、极氪等众多车企都已经开始或即将搭载硅基负极动力电池。宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等头部电池厂商也都已布局硅基负极动力电池产品。
硅基负极材料的优势在于其较高的比容量和较低的成本。与传统的石墨负极材料相比，硅基负极材料的比容量更高，可以实现更高的能量密度。此外，硅基负极材料的生产成本相对较低，有助于降低整车成本，提高电动汽车的市场竞争力。
“硅基负极是未来最有可能大规模应用的新型负极材料，其应用正在成为电池性能差异化的必争之地。”业内机构分析指出，据预测到2025年，全球硅基负极材料需求量有望达到20万吨，其中消费电池渗透率有望达50%，对应约7万吨需求;圆柱和方形动力电池中的渗透率将分别达到35%和20%，对应约13万吨需求。
随着下游电动车企对动力电池能量密度要求的不断提高，东北证券认为，锂电池负极材料从石墨体系过渡到硅基负极将是未来的技术升级方向。未来硅基负极搭配高镍三元材料的体系或将成为主流的发展趋势之一，硅基负极的产业化即将到来。
01 电池龙头更看好的技术路线
硅基材料的性能极其出色，能够对当下主流的石墨材料实现“降维打击”。从理论上来讲，石墨负极材料的比容量为372mAh/g，目前实际量产产品达到360mAh/g，已经趋于理论最大值，基本达到产业化的极限水平。而硅负极的理论克容量可高达4200mAh/g，远超石墨材料10倍以上。
目前许多企业研发出的能量密度超过300Wh/kg的电池，正是因为采用了高镍搭配硅负极的材料组合。比如，上汽智己搭载的宁德时代的掺硅补锂电池，电芯能量密度达300Wh/kg以上;蔚来汽车发布150kWh电池包，采用无机预锂化硅碳负极技术，电芯能量密度达到360Wh/kg。
据业内人士透露，硅基负极材料主要有硅碳和硅氧两种技术方向。目前硅氧技术成熟但上限低，“主要局限在于首次充放电效率和能量密度(克容量的上限相对较低)”，而首效高的硅碳负极是电池厂中长期的选择方向。
不过，硅碳负极也有膨胀较大、循环性能较差的缺点。据了解，由于硅碳负极的材料特性，在充放电过程中会产生膨胀和收缩，其最大体积膨胀率高达300%，远高于石墨负极的10-12%。另外，目前硅碳负极普遍的循环寿命为300-500次，而人造石墨负极的循环寿命能够超过3000次。这也影响了硅碳负极的产业化进程。
行业一直在寻求技术突破。天风证券指出，基于其一致性更好，化学气相沉积(CVD)法制备多孔硅碳复合材料膨胀率更低，对应的循环性能也得到了显著提升。“宁德时代从中长期提升能量密度的角度，鼓励材料厂商发展硅碳负极，尤其是化学气相沉积法。”该机构称。
当然，由于当前CVD沉积硅碳负极材料工艺技术较为复杂、产品稳定性要求高，以及原材料尚未大规模生产等原因，导致其具有较高的门槛和成本。
02 量产进程快马加鞭
当下众多材料厂商都在加码布局硅碳负极项目。据业内机构不完全统计，从2023年初到今年9月，已有超过40万吨的硅碳负极材料产能规划项目上马，涉及的投资金额超过200亿元。贝特瑞、杉杉股份、璞泰来等头部厂商皆有布局。
9月15日，安徽邦德锐纳米级硅碳负极材料及浆料导电项目首批产线投产。据悉，该项目总投资约60亿元，建成后可年产5万吨纳米级硅碳负极材料及20万吨配套新型导电剂。
据电池中国了解，负极材料龙头杉杉股份已突破硅基负极材料前驱体批量化合成核心技术，并实现硅基负极批量供货，且该公司已布局宁波4万吨一体化硅基负极产能基地，一期项目预计今年下半年陆续投试产。
另一材料龙头贝特瑞目前拥有硅碳负极产能为5000吨/年，且该公司还投资50亿元建年产4万吨硅基负极材料项目，一期项目预计将会在2024年陆续建成投产，预计到2028年其将拥有约5万吨/年硅基产能。
据璞泰来透露，目前该公司CVD沉积硅碳负极产品面向消费类客户导入顺利,中试线产能已供不应求。该公司正加快推进安徽紫宸1.2万吨/年硅基负极材料项目的产能建设进度，预计2025年初将形成首批产能。
此外，道氏技术透露，其公司硅氧负极材料和新型气相法硅碳负极材料均已送样评测，目前已获得部分客户认可。中科电气披露，其公司硅碳负极已建设完成中试产线，且有产品向客户送样测试并获得认可。翔丰华表示，其公司开发的硅碳负极材料产品处于中试阶段，已具备产业化条件。滨海能源透露，其公司硅碳产品已经完成小试实验条件的确定。
行业对硅碳负极的应用前景普遍看好。在业内人士看来，随着硅碳负极工艺技术的持续改善和原材料的持续开发与降本,以及硅碳负极掺混比例上的进一步探索,未来硅碳负极产品在动力电池领域将持续扩展,CVD沉积硅碳负极也将大显身手，助力动力电池性能不断提升。
总之，硅基负极材料作为突破电池能量密度桎梏的重要助力，其产业化进程正在不断加快。在政策支持、市场需求等因素的推动下，硅基负极动力电池有望在未来成为电动汽车领域的新宠。而对于各大车企和电池厂商来说，谁能在硅基负极动力电池领域取得突破，谁就能在激烈的市场竞争中脱颖而出。
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