各大锂电池厂商积极推进硅碳锂电负极材料的产业化

来源：维多利亚3308  日期：2019-12-03 13:31  浏览量：次

　　各大锂电池厂商积极推进硅碳锂电负极材料的产业化。随着新能源汽车在实际应用中对续航里程要求的不断提高，材料体系明显已无法满足现实需求，目前，硅碳材料已成为锂电池厂商和锂电材料商改善负极的最优先选择。现状是发展大部分材料商都展开了对硅碳复合材料做负极材料的研究和生产。

　　各大锂电池厂商积极推进硅碳锂电负极材料的产业化

　　硅是半导体材料，为了利于锂离子在硅电极材料中的扩散，就需要提高硅的导电性能，目前选择较多的是碳材料。利用不同形态的碳材料来符合硅，并进行改性处理，构件均匀的导电三维结构，形成稳定性高、导电性好的硅碳负极材料。

　　硅碳负极作为新型锂电池负极材料，对于提升电池能硅碳负极材料应用前景越来越光明密度能发挥比当前石墨负极更显着功效。但是由于其在应用方面存在较高壁垒，所以尚处于产业化前期，当前松下已经实现含硅碳负极材料的18650锂电池的硅碳负极材料，同时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。

　　硅碳负极材料的优点

　　1、硅与碳化学性质相近，理论比容量高达3572mA.h/g，远高于商业化石墨理论比容量，在地壳元素中储量非常丰富，成本低、环境友好，因而硅碳负极材料一直备受科研人员关注，是最具有潜力的下一代锂离子电池负极材料之一。

　　2、碳质负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有较好的循环稳定性能，而且碳质负极材料本身是离子与电子的混合导体；另外，硅与碳化学性质相近，二者能紧密结合，因此碳常用作硅符合的首选基质，硅碳复合材料综合了而下者的优点，表现出高比容量的较长循环寿命，有望代替石墨成为新一代锂离子电池负极材料。

　　硅碳锂电负极材产业应用具有较高技术门槛，硅碳负极材料是一种使用起来非常困难的材料：

　　①在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%-300%，而石墨材料只有10%左右，所以硅碳锂电负极材料收缩会导致负极材料的粉末化，从而严重影响锂电池使用寿命；

　　②硅为半导体、导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大、从而降低了其首次库伦效率，其直接效应也是使锂电池循环寿命变差，所以硅碳负极的应用需要较高的技术壁垒；

　　看似简单的硅碳负极要想实现产业化并不简单，如果单纯实现“2020年，电池单体比能量达300瓦时/公斤”的目标并不难，但是要想在确保锂电池的安全性的同时提高比能量，确实存在一定难度。目前硅碳负极材料的总产量尚不足锂电负极材料的1%，不过随着各大负极企业的扩产和新企业的崛起，预计硅碳材料在近几年会正式大批量进入市场。

　　尽管目前对于硅颗粒嵌锂膨胀、SEI膜不断破裂生长消耗锂源和电解液等问题还没有非常完美的解决方法，然而经过国内外各大企业和科研院所的多年努力，部分纳米硅碳负极材料已得到电芯企业的认可。

　　预计2020年硅碳锂电池负极材料市场空间50亿左右，同时市场集中度将非常高，行业中硅碳负极尚未形成广泛推广的成熟方案，主流的电池生产企业对于硅碳负极的使用主要以掺杂形式，我们按照负极材料中掺杂10%左右的硅碳负极，预测3-5年随着渗透率提升，硅碳负极可拥有的市场空间大约为50亿左右。