國産矽基負極材料迎來重大突破，成功打破美國技術壟斷，未來可期

國産矽基負極材料迎來重大突破，成功打破美國技術壟斷。

随着新能源汽車、可再生能源、電子産品等行業的迅猛發展，锂離子電池變得越發重要。

負極材料是锂離子電池的重要原材料之一，占到了锂電池總成本的10%，它與锂離子的可逆反應能力，決定了锂離子電池的儲能效應。

目前，锂離子電池負極材料可分為碳材和非碳材兩大類，其中碳系材料包括天然石墨、人造石墨以及石墨烯等碳系材料。非碳系材料包括钛基材料、矽基材料、錫基材料、氮化物和金屬锂等等。

當下主流的負極材料主要是人造石墨，這種锂離子電池可廣泛的用于中高端電動汽車、3C等領域，而采用天然石墨的锂離子電池則主要用于低端電動汽車、儲能等領域。

但石墨負極材料的比容量已經逐漸接近理論極限值372mAh/g，很難再有大的提升。而矽基負極材料的理論容量比可達4200mAh/g，遠遠超過了石墨，被認為是下一代高容量锂離子電池負極材料的首選。同時，矽基負極材料還有儲量豐富、成本較低等優點，是以在這個技術領域，為了避免被卡脖子，我們也需要取得突破才行。

雖然從理論上來說，矽基負極材料的比容量更高，但由于矽的實體特性等原因，其導電性較弱，體積膨脹率較高、進而造成更大的應力問題、在多次循環中可能粉末化。同時，因為矽材料的比表面積高于石墨，首次不可逆锂損耗達15%-35%。是以，矽基負極材料的技術研發和生産制造，需要解決上述難題。

那麼在矽基負極材料領域，美國Group14旗下的Ener（安nei）G2公司具有很強的技術實力，甚至形成了一定的專利技術壁壘。

好消息，大陸有一家名為昱瓴新能源的企業，成功的打破了相應的技術壟斷。

昱瓴新能源是一家專注于高性能锂電池負極材料研發、生産、銷售和解決方案的綜合供應商。目前已經形成“低锂耗”、“多孔矽基複合”和“CVD沉積”三大核心技術，分别解決矽氧碳負極的首效、循環問題與矽碳負極的膨脹問題。

例如，其他廠商一般會選擇選擇“預锂化”工藝來解決矽氧碳負極材料的首次不可逆锂損耗問題，也就是生産負極材料的時候，預先補充更多锂粉或锂鹽，以此來應對額外的損耗，這樣的方式成本高，并且增加了析锂的可能性、生長出锂枝晶導緻隔膜破損、進而導緻熱失控。

而昱瓴新能源的“低锂耗”技術，采用控制含氧量、優化結構形貌為基礎，結合碳包覆提升電子電導率、穩定化學/電化學反應界面、提升材料的結構穩定性，進而達到高首效、長循環的目的。

從測試資料來看，采用“低锂耗”技術的矽氧碳前驅體容量1600~1700mAh/g，設計成450mAh/g矽氧碳複合負極材料，摻混比例約8%，首次效率約90.5%，也就是說，低锂耗技術的首效已與預锂技術非常接近。

那麼，在首效基本持平的情況下，低锂耗技術便有了較大的成本優勢。例如，昱瓴新能源的矽氧碳前驅體成本較國内廠商的預锂化矽氧碳前驅成本低約40%-55%，較日本廠商的預锂化矽氧碳前驅體成本低約70%-85%。

另外，随着锂離子的嵌入，矽基負極材料會出現體積膨脹的情況，甚至破壞電池結構。而昱瓴新能源的多孔矽碳複合技術就能很好的解決這個問題，通過三維多孔結構，有利于锂離子快速傳輸，并提供一定空間來緩沖活性物質在嵌/脫锂過程中的體積變化，釋放應力/應變，具有良好的結構穩定性。

那麼，或許是因為在矽基負極材料領域的技術優勢，近日昱瓴新能源獲得了數千萬元的A+輪融資。

目前，昱瓴新能源已經實作了年産1萬噸矽碳負極，二期年産3萬噸矽基複合負極材料的項目正在建設中。

另外，昱瓴新能源還在與國内頂尖高校院所，包括上海大學、上海交通大學、中科院大連化學實體所共同建立研發中心，針對柔性锂電池及固态電池使用的快充型多孔矽基薄膜負極進行技術研發。據了解，其比容量可以做到2500mAh/g，首次效率93.5%，而且已經送樣測試，并且回報良好。例如，固态電池客戶就表示，這種多孔矽基薄膜負極，具有良好的機械柔韌性、連續彎折穩定性和強度，能滿足3C~4C快充要求，能量密度可達到800Wh/L，展示出了良好的應用潛力。

當然，甯德時代、億緯锂能、中創新航、蜂巢能源、比克電池、力神電池等國内電池廠商，也都已經紛紛布局矽基負極材料，也都有所斬獲，以後找機會我們再單獨的講。

總之，矽基複合負極材料的技術發展和産業化落地，已經開始進入快車道，尤其是在汽車動力電池領域，隻有率先取得突破，才能在激烈的競争中奪得一席之地。