硅碳负极材料将代替石墨烯锂电池负极材料开辟新局面

来源：维多利亚3308  日期：2019-09-17 15:26  浏览量：次

　　硅碳负极材料将代替石墨烯锂电池负极材料开辟新局面。锂离子电池作为储能系统中重要组成部分被广泛关注，目前锂离子电池负极材料中常用的是碳类负极材料，但是由于碳类负极材料比容量比较低，很难适应人们对高性能储能材料的要求，所以急需开发一种新的负极材料。纳米硅碳作为锂电池负极材料，具有高储锂容量、良好电子通道、较小应变及促使SEI膜稳定生长的环境。基于上述优点，该材料有望取代石墨烯成为下一代高能量密度锂离子电池负极材料，开辟新局面。

　　硅碳材料主要结构

　　包覆型：包覆结构是在活性物质硅表面包覆碳层，缓解硅的体积效应，增强其导电性。根据包覆结构和硅颗粒形貌，包覆结构可分为核壳型、蛋黄-壳型以及多孔型；

　　嵌入型：嵌入型硅碳复合材料是将硅颗粒通过物理或者化学手段分散到碳载体中，硅颗粒与碳基体结合紧密，形成稳定的两相或者多相体系，依靠碳载体为电子和离子提供传输通道和支撑骨架，提供材料结构的稳定性。

　　硅碳负极材料产业化现状

　　硅碳负极作为新型锂离子电池负极材料，在提升电池能量密度方面比当前石墨负极更高效。但是由于其在应用方面存在较高壁垒，所以在国内还处于产业化前期。国外方面，松下已经实现含硅碳负极材料的18650电池的量产，而特斯拉已经将硅碳负极应用于车用动力电池，硅碳负极材料应用前景越来越光明，未来硅碳负极材料很可能成为负极材料中的佼佼者。

　　最新调研统计数据显示，2017年中国锂电池硅碳负极材料产量已经超过了1500吨，同比增长超过130%，其中前五企业市场集中度占比超过90%。但从目前市场总体产量来看相对较小，在全年锂电负极材料总产量中仅占比1%。预计硅碳材料行业即将在2018年下半年开始真正大面积登上锂电池负极材料大舞台，未来必会逐步替代现有的石墨类材料。

　　硅碳负极材料应用前景

　　近年来，我国锂离子电池产业发展迅速，全球市场份额不断攀升，在大规模的锂离子电池产业投资的带动下，锂电池负极材料的需求不断上升。硅负极相比石墨负极具有更高的质量能量密度和体积能量密度，因此硅负极材料将具有非常广阔的应用前景。

　　便携式消费电子领域也将是纳米硅碳负极材料大规模应用的另一个重要领域。随着全球移动通讯技术、互联网、数字化娱乐便携设备应用的逐步普及，数码类电子产品领域的需求将保持持续增长，其中智能手机、平板电脑、可穿戴式智能设备及移动电源的市场前景最为广阔。由于智能手机等也对锂离子电池的能量密度等提出了更高的要求，所以也将成为高比容量纳米硅碳负极材料的广阔市场。

　　硅碳负极材料成为未来发展方向

　　负极材料技术相对比较成熟，且其集中度较高，产能由日本向中国转移比较明显。目前负极材料以碳素材料为主，占锂电池成本较低，在国内基本全面实现产业化。从区域看，中国和日本是全球主要的产销国，动力电池企业采购负极主要来自于日本企业。

　　2015年，全球负极材料总体出货量为11.08万吨，同比增长29.59%。其中中国负极材料的出货量达到7.28万吨，同比增长41.1%，占比高达66%。近几年，随着中国生产技术的不断提高，中国又是负极材料原料的主要产地，锂电负极产业不断向中国转移，市场占有率不断提高。硅碳负极材料是未来锂电池负极材料最具应用潜力的，可见硅碳负极材料的市场容量有多大，这也解释了目前为何有众多企业和研究单位布局硅碳负极材料。

　　政策性的推动将进一步促使新能源动力电池的高速发展，硅碳负极材料作为高倍率、高能量型新材料是目前最具备产业化的首选材料，同时硅碳材料也是目前最具商业化的高能量密度新型负极材料，在未来二到三年内也必将迎来大爆发，行业前景广阔。