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锂离子电池

硅碳负极材料应用前景光明

 涂志强 侯果林 林伟国 郑金玉

➤负极材料中硅基负极的能量密度较目前可用的同类电池高出20%～40%，是当前产业化前

景较好的下一代负极材料

➤硅碳负极除了为电池带来续航方面的大幅提升，另一大优势在于高倍率充电场景下的安全

性高于当前在市场占主流地位的石墨负极，被视为当前产业化前景较好的下一代负极材料

➤硅碳负极应用将进入快车道，预计2025年硅碳负极有望在负极材料中的渗透率达到

20%～30%，需求量或达20万吨/年，市场空间超200亿元

按照使用领域划分，锂离子电池分为消费料企业占据未来市场领先地位的战略目标。硅碳

类电池、动力电池和储能电池。无论应用在哪个负极除了为电池带来续航方面的大幅提升，另一

领域，人们都希望所使用的锂离子电池能存更多大优势在于高倍率充电场景下的安全性高于当前

的电（能量密度高）、用更长的时间（循环寿命在市场占主流地位的石墨负极。

长）、充电时间更快（倍率性能优）。要实现以硅基负极是当前产业化前景较好的下一代

上愿景，“地基”就是高性能的正、负极材料。负极材料，已经成为新能源行业的普遍共识。有

以动力电池为例，虽然锂离子电池负极材料仅占研究表明，如果采用硅基负极，其能量密度较目

电芯总成本约10%、占电芯总质量约8%，但负前可用的同类电池高出20%～40%。在碳基负极

极材料对电芯的能量密度提升有显著作用。研究方面没有领先优势的企业，势必会想方设法抢占

表明，负极材料中硅基负极的能量密度较目前可该风口，提前布局。

用的同类电池高出20%～40%，是当前产业化前近年来，硅碳负极应用步伐逐渐加快。

景较好的下一代负极材料。2017年，美国特斯拉公司将硅碳负极应用于量产

的Model 3电动汽车上，续航里程提升了20%，

硅碳负极产业化前景较好

这让业界看到了硅碳负极在提高动力电池性能方

随着数码电子产品的升级和新能源纯电动面的显著成效，引起了极大关注。2021年3月，

汽车对续航里程提出更高要求，开发新型负极材山东石大胜华化工集团股份有限公司完成了1000

料作为下一代电池技术，成为国内锂电池负极材吨/年硅碳负极的生产装置及配套储运设施安装，

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进入生产阶段。硅宝科技在2019年完成50吨/年项核心工艺。目前针对硅碳复合碳包覆工艺的

硅碳负极中试生产线建设的基础上，2021年11相关研究在国内外已趋近成熟，并在业内广泛使

月通过了开展1万吨/年硅基负极材料建设项目的用。另一方面，在使用过程中硅碳负极会使电池

议案。2022年6月，宁德时代发布麒麟电池，负中的锂产生不可逆损耗，不仅影响电池的首次库

极采用硅碳材料，能量密度达到255瓦时/千克伦效率（即电池首次使用时放电电量和充电电量

（Wh/kg）。2023年6月，特斯拉宣布使用硅碳之比，是衡量电池效率的重要指标），还会导致

负极的4680电池（46毫米直径，80毫米轴向长电池放电量逐渐降低。该问题可以通过硅碳复合

度）累