各大鋰電池廠商積極推進硅碳鋰電負極材料的產業化

來源：存能電氣  日期：2019-12-03 13:31  瀏覽量：次

　　各大鋰電池廠商積極推進硅碳鋰電負極材料的產業化。隨著新能源汽車在實際應用中對續航里程要求的不斷提高，材料體系明顯已無法滿足現實需求，目前，硅碳材料已成為鋰電池廠商和鋰電材料商改善負極的最優先選擇。現狀是發展大部分材料商都展開了對硅碳復合材料做負極材料的研究和生產。

　　各大鋰電池廠商積極推進硅碳鋰電負極材料的產業化

　　硅是半導體材料，為了利于鋰離子在硅電極材料中的擴散，就需要提高硅的導電性能，目前選擇較多的是碳材料。利用不同形態的碳材料來符合硅，并進行改性處理，構件均勻的導電三維結構，形成穩定性高、導電性好的硅碳負極材料。

　　硅碳負極作為新型鋰電池負極材料，對于提升電池能硅碳負極材料應用前景越來越光明密度能發揮比當前石墨負極更顯著功效。但是由于其在應用方面存在較高壁壘，所以尚處于產業化前期，當前松下已經實現含硅碳負極材料的18650鋰電池的硅碳負極材料，同時特斯拉已經將硅碳負極應用于車用動力電池，硅碳負極材料應用前景越來越光明。

　　硅碳負極材料的優點

　　1、硅與碳化學性質相近，理論比容量高達3572mA.h/g，遠高于商業化石墨理論比容量，在地殼元素中儲量非常豐富，成本低、環境友好，因而硅碳負極材料一直備受科研人員關注，是最具有潛力的下一代鋰離子電池負極材料之一。

　　2、碳質負極材料在充放電過程中體積變化較小，具有較好的循環穩定性能，而且碳質負極材料本身是離子與電子的混合導體；另外，硅與碳化學性質相近，二者能緊密結合，因此碳常用作硅符合的首選基質，硅碳復合材料綜合了而下者的優點，表現出高比容量的較長循環壽命，有望代替石墨成為新一代鋰離子電池負極材料。

　　硅碳鋰電負極材產業應用具有較高技術門檻，硅碳負極材料是一種使用起來非常困難的材料：

　　①在充放電過程中會引起硅體積膨脹100%-300%，而石墨材料只有10%左右，所以硅碳鋰電負極材料收縮會導致負極材料的粉末化，從而嚴重影響鋰電池使用壽命；

　　②硅為半導體、導電性比石墨差很多，導致鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大、從而降低了其首次庫倫效率，其直接效應也是使鋰電池循環壽命變差，所以硅碳負極的應用需要較高的技術壁壘；

　　看似簡單的硅碳負極要想實現產業化并不簡單，如果單純實現“2020年，電池單體比能量達300瓦時/公斤”的目標并不難，但是要想在確保鋰電池的安全性的同時提高比能量，確實存在一定難度。目前硅碳負極材料的總產量尚不足鋰電負極材料的1%，不過隨著各大負極企業的擴產和新企業的崛起，預計硅碳材料在近幾年會正式大批量進入市場。

　　盡管目前對于硅顆粒嵌鋰膨脹、SEI膜不斷破裂生長消耗鋰源和電解液等問題還沒有非常完美的解決方法，然而經過國內外各大企業和科研院所的多年努力，部分納米硅碳負極材料已得到電芯企業的認可。

　　預計2020年硅碳鋰電池負極材料市場空間50億左右，同時市場集中度將非常高，行業中硅碳負極尚未形成廣泛推廣的成熟方案，主流的電池生產企業對于硅碳負極的使用主要以摻雜形式，我們按照負極材料中摻雜10%左右的硅碳負極，預測3-5年隨著滲透率提升，硅碳負極可擁有的市場空間大約為50億左右。