国产硅基负极材料迎来重大突破，成功打破美国技术垄断，未来可期

国产硅基负极材料迎来重大突破，成功打破美国技术垄断。

随着新能源汽车、可再生能源、电子产品等行业的迅猛发展，锂离子电池变得越发重要。

负极材料是锂离子电池的重要原材料之一，占到了锂电池总成本的10%，它与锂离子的可逆反应能力，决定了锂离子电池的储能效应。

目前，锂离子电池负极材料可分为碳材和非碳材两大类，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、硅基材料、锡基材料、氮化物和金属锂等等。

当下主流的负极材料主要是人造石墨，这种锂离子电池可广泛的用于中高端电动汽车、3C等领域，而采用天然石墨的锂离子电池则主要用于低端电动汽车、储能等领域。

但石墨负极材料的比容量已经逐步接近理论极限值372mAh/g，很难再有大的提升。而硅基负极材料的理论容量比可达4200mAh/g，远远超过了石墨，被认为是下一代高容量锂离子电池负极材料的首选。同时，硅基负极材料还有储量丰富、成本较低等优点，所以在这个技术领域，为了避免被卡脖子，我们也需要取得突破才行。

虽然从理论上来说，硅基负极材料的比容量更高，但由于硅的物理特性等原因，其导电性较弱，体积膨胀率较高、进而造成更大的应力问题、在多次循环中可能粉末化。同时，因为硅材料的比表面积高于石墨，首次不可逆锂损耗达15%-35%。因此，硅基负极材料的技术研发和生产制造，需要解决上述难题。

那么在硅基负极材料领域，美国Group14旗下的Ener（安nei）G2公司具有很强的技术实力，甚至形成了一定的专利技术壁垒。

好消息，我国有一家名为昱瓴新能源的企业，成功的打破了相应的技术垄断。

昱瓴新能源是一家专注于高性能锂电池负极材料研发、生产、销售和解决方案的综合供应商。目前已经形成“低锂耗”、“多孔硅基复合”和“CVD沉积”三大核心技术，分别解决硅氧碳负极的首效、循环问题与硅碳负极的膨胀问题。

例如，其他厂商一般会选择选择“预锂化”工艺来解决硅氧碳负极材料的首次不可逆锂损耗问题，也就是生产负极材料的时候，预先补充更多锂粉或锂盐，以此来应对额外的损耗，这样的方式成本高，并且增加了析锂的可能性、生长出锂枝晶导致隔膜破损、进而导致热失控。

而昱瓴新能源的“低锂耗”技术，采用控制含氧量、优化结构形貌为基础，结合碳包覆提升电子电导率、稳定化学/电化学反应界面、提升材料的结构稳定性，从而达到高首效、长循环的目的。

从测试数据来看，采用“低锂耗”技术的硅氧碳前驱体容量1600~1700mAh/g，设计成450mAh/g硅氧碳复合负极材料，掺混比例约8%，首次效率约90.5%，也就是说，低锂耗技术的首效已与预锂技术非常接近。

那么，在首效基本持平的情况下，低锂耗技术便有了较大的成本优势。例如，昱瓴新能源的硅氧碳前驱体成本较国内厂商的预锂化硅氧碳前驱成本低约40%-55%，较日本厂商的预锂化硅氧碳前驱体成本低约70%-85%。

另外，随着锂离子的嵌入，硅基负极材料会出现体积膨胀的情况，甚至破坏电池结构。而昱瓴新能源的多孔硅碳复合技术就能很好的解决这个问题，通过三维多孔结构，有利于锂离子快速传输，并提供一定空间来缓冲活性物质在嵌/脱锂过程中的体积变化，释放应力/应变，具有良好的结构稳定性。

那么，或许是因为在硅基负极材料领域的技术优势，近日昱瓴新能源获得了数千万元的A+轮融资。

目前，昱瓴新能源已经实现了年产1万吨硅碳负极，二期年产3万吨硅基复合负极材料的项目正在建设中。

另外，昱瓴新能源还在与国内顶尖高校院所，包括上海大学、上海交通大学、中科院大连化学物理所共同建立研发中心，针对柔性锂电池及固态电池使用的快充型多孔硅基薄膜负极进行技术研发。据了解，其比容量可以做到2500mAh/g，首次效率93.5%，而且已经送样测试，并且反馈良好。例如，固态电池客户就表示，这种多孔硅基薄膜负极，具有良好的机械柔韧性、连续弯折稳定性和强度，能满足3C~4C快充要求，能量密度可达到800Wh/L，展示出了良好的应用潜力。

当然，宁德时代、亿纬锂能、中创新航、蜂巢能源、比克电池、力神电池等国内电池厂商，也都已经纷纷布局硅基负极材料，也都有所斩获，以后找机会我们再单独的讲。

总之，硅基复合负极材料的技术发展和产业化落地，已经开始进入快车道，尤其是在汽车动力电池领域，只有率先取得突破，才能在激烈的竞争中夺得一席之地。