固態(tài)電池加速“導(dǎo)入”硅負極
固態(tài)電池要實現(xiàn)更高的能量密度，除了在正極采用高鎳、富鋰錳等材料外，負極也要采用相適應(yīng)的高比容量材料。硅基負極正成為眾多企業(yè)布局固態(tài)電池的標配材料。
比如，廣汽集團發(fā)布的全固態(tài)電池，采用第三代海綿硅負極和高面容量固態(tài)正極技術(shù)。廣汽預(yù)計，其全固態(tài)電池技術(shù)將于2026年實現(xiàn)量產(chǎn)搭載，率先應(yīng)用于旗下的昊鉑車型。上汽智己某車型搭載的準900V超快充固態(tài)電池，其正極采用納米尺度固態(tài)電解質(zhì)包覆超高鎳材料，負極選用復(fù)合硅碳材料。
國軒高科發(fā)布的全固態(tài)金石電池，通過微納化固體電解質(zhì)、超薄膜包覆單晶正極和三維介孔硅負極，實現(xiàn)350Wh/kg的能量密度。南都電源研制的30Ah全固態(tài)電池，基于超高鎳三元正極和限域生長的硅碳負極體系，能量密度達350Wh/kg。
硅基負極作為助力電池實現(xiàn)能量密度突破的關(guān)鍵材料，被行業(yè)企業(yè)認為是未來電池技術(shù)領(lǐng)域重要的發(fā)展方向。據(jù)業(yè)內(nèi)機構(gòu)預(yù)計，到2035年全球硅基負極材料市場規(guī)模將達到660億美元。固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，將讓硅基負極得到廣闊的“用武之地”。
01
固態(tài)電池主流負極方案
“碳基負極在消費電子領(lǐng)域已實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，動力電池領(lǐng)域則處于放量前期，技術(shù)突破與成本下降，為其替代傳統(tǒng)石墨電極奠定基礎(chǔ)?！眹鴥?nèi)某材料廠商指出，隨著固態(tài)電池技術(shù)的不斷成熟，硅基負極市場占有率將會不斷提升，并且有望成為未來固態(tài)電池主流的負極應(yīng)用方案。
截至目前，傳統(tǒng)石墨負極在實際應(yīng)用中的比容量已經(jīng)接近其理論值372mAh/g。而硅基負極是目前已知比容量最高的鋰電負極材料，其理論比容量高達4200mAh/g，超過石墨負極的十倍。
從技術(shù)路線來看，硅基負極目前主要包括硅碳和硅氧兩種。業(yè)內(nèi)普遍認為，首效高的硅碳負極是電池廠中長期的選擇方向，其技術(shù)迭代主要聚焦于防止SEI膜形成，降低膨脹。其中氣相沉積法(CVD法)硅碳負極，通過多孔碳骨架來儲硅，膨脹率低，循環(huán)優(yōu)異，并且碳骨架本身密度小質(zhì)量輕，使得材料能量密度更高，性能潛力大，預(yù)計將成為下一代硅碳主流路線。
“很長時間以來，硅碳負極的技術(shù)瓶頸，在于如何降低體積膨脹、提升循環(huán)壽命。近年來，原先硅碳負極材料面臨的膨脹和首效問題逐漸得到解決，硅碳負極有望成為行業(yè)新品重要的競爭方向?！睒I(yè)內(nèi)人士指出。
值得注意的是，固態(tài)電池的特性，非常適合硅碳負極的應(yīng)用。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，比如硫化物固態(tài)電解質(zhì)，具有較高的離子電導(dǎo)率，可以有效促進硅負極極片中離子擴散，同時硫化物電解質(zhì)具有優(yōu)良的機械延展性，可以緩沖硅負極的體積膨脹。
02
瞄準固態(tài)領(lǐng)域應(yīng)用
面對固態(tài)電池對硅基材料的巨大需求，目前眾多負極材料廠商都在大力布局。據(jù)翔豐華透露，該公司儲備有硅碳負極、硅氧負極材料生產(chǎn)技術(shù)，可適用于固態(tài)、半固態(tài)電池，產(chǎn)品已移交電池廠商進行客戶測試，計劃2025年小批量試產(chǎn)。
“公司下屬子公司貝特瑞，在固態(tài)電池用硅負極材料的研發(fā)上，取得了重要進展，材料的能量密度和安全性更高、循環(huán)性能更優(yōu)異，可為固態(tài)電池的商業(yè)化應(yīng)用，提供有力支持?！敝袊鴮毎脖硎?，目前貝特瑞的固態(tài)電池用硅基負極材料，已得到國際客戶關(guān)注，并正在進行測試。
據(jù)濱海能源介紹，該公司現(xiàn)正推進適用于各體系固態(tài)電池的硅碳負極材料研發(fā)工作，目前正在推進中試試驗，并適時開展客戶送樣工作。鹿山新材透露，該公司研發(fā)的硅碳負極材料，主要用于半固態(tài)/全固態(tài)電池，能夠有效提升電池的壽命以及續(xù)航，目前已經(jīng)在知名企業(yè)實現(xiàn)批量供貨。
“硅碳負極，是未來固態(tài)電池主流的負極應(yīng)用方案，是公司重點布局和打造的產(chǎn)品之一。”道氏技術(shù)表示，該公司氣相硅碳負極目前有多款產(chǎn)品，其中有幾款產(chǎn)品的技術(shù)具有獨創(chuàng)性，首效與粒度集中度等性能指標、產(chǎn)品的一致性均優(yōu)于競品，已實現(xiàn)批量銷售。
尚太科技也表示，該公司研發(fā)出的硅碳負極材料，目前采用氣相沉積法路線，在保障其硅基材料容量優(yōu)勢的同時，在首次庫倫效率、循環(huán)壽命、倍率等電化學(xué)性能上，均有不俗表現(xiàn)，目前已同多個下游客戶進行技術(shù)交流、樣品溝通等前期工作。
高性能、高安全性，是固態(tài)電池的核心性能優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)機構(gòu)認為，固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，能兼容更高比容量的超高鎳和硅基等材料，率先布局固態(tài)電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的廠商，有望受益于產(chǎn)業(yè)化進程加快。
2025年11月，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會、電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦的“第十屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2025)”【點擊查看會議介紹】，將在中國？上海召開，會議以“全球供應(yīng)鏈‘區(qū)域化’新時代”為主題。
會議將邀請政府主管部門相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，多國駐華使領(lǐng)館/機構(gòu)官員，國內(nèi)外院士、業(yè)界專家和行業(yè)機構(gòu)代表，及電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)主要負責人，共商構(gòu)建全球電池供應(yīng)鏈、價值鏈新體系產(chǎn)業(yè)發(fā)展大計。其中，在先進電池創(chuàng)新發(fā)展論壇上，與會嘉賓將就固態(tài)電池等全新技術(shù)及應(yīng)用進行深度研討交流。敬請關(guān)注!
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