動(dòng)力電池能量密度提升的壓力下，新材料的導(dǎo)入已經(jīng)迫在眉睫。繼此前高鎳三元材料布局熱潮之后，關(guān)于硅碳負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化也開(kāi)始提上日程。

一個(gè)必須正視的現(xiàn)實(shí)是，石墨碳類負(fù)極材料容量已做到360mAh/g，已經(jīng)接近372mAh/g的理論克容量，再想提升其空間已很難實(shí)現(xiàn)。

在這種背景下，克容量高達(dá)3500mAh/g以上的硅基負(fù)極材料應(yīng)運(yùn)而生，與石墨負(fù)極材料相比，硅負(fù)極材料的理論能量密度超其10倍以上。為了盡可能的提升電池的能量密度，現(xiàn)國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)已開(kāi)始加大對(duì)硅基負(fù)極材料的研發(fā)與應(yīng)用。

進(jìn)入2017年以來(lái)，已經(jīng)有多家材料和電池企業(yè)加大了在硅碳負(fù)極材料生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

今年4月，杉杉股份對(duì)外稱，目前其硅碳負(fù)極已經(jīng)具備每月噸級(jí)的出貨規(guī)模，預(yù)計(jì)2017年有望完成4000噸/年的生產(chǎn)規(guī)模。

緊隨其后，行業(yè)內(nèi)頗具來(lái)頭的璞泰來(lái)宣布，計(jì)劃投資50億元在江蘇溧陽(yáng)建隔膜、負(fù)極材料等項(xiàng)目，而在該項(xiàng)目中，就包括與中科院物理所合作量產(chǎn)新型硅碳復(fù)合負(fù)極材料。

除此之外，國(guó)軒高科在其5000噸硅基負(fù)極材料項(xiàng)目可行性報(bào)告中表示，公司已掌握硅基負(fù)極材料表面改性及材料預(yù)鋰化等關(guān)鍵技術(shù)；斯諾、星城石墨、湖州創(chuàng)亞等都在積極推進(jìn)硅基負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化。

在電池企業(yè)的應(yīng)用上，包括比亞迪、寧德時(shí)代、力神、國(guó)軒高科等主流動(dòng)力電池都在進(jìn)行積極的應(yīng)用探索嘗試。

由天津力神牽頭承擔(dān)的國(guó)家項(xiàng)目“高比能量密度鋰離子動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)”開(kāi)發(fā)完成能量密度達(dá)260Wh/kg的動(dòng)力電池單體，在350次充放電循環(huán)后容量保持率達(dá)到83.28%。這其中，就應(yīng)用到了硅碳復(fù)合負(fù)極材料。

而由另一家動(dòng)力電池企業(yè)國(guó)軒高科牽頭承擔(dān)的重點(diǎn)專項(xiàng)“高比能量動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)與集成應(yīng)用”最近也發(fā)布了其最新進(jìn)展，在該項(xiàng)目中，采用高鎳正極材料匹配硅基負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)單體電池能量密度達(dá)281Wh/kg，1C倍率充放室溫循環(huán)350次容量保持80%；采用富鋰正極材料匹配硅基負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)單體電池能量密度達(dá)302Wh/kg，0.5C倍充倍放室溫循環(huán)195次容量保持80%。

據(jù)獲悉，截止2016年國(guó)內(nèi)材料企業(yè)與電池企業(yè)已有部分實(shí)現(xiàn)小批量供應(yīng)，預(yù)計(jì)在動(dòng)力電池的高速發(fā)展的背景下，未來(lái)二年必將迎來(lái)鋰電池硅基負(fù)極材料的大爆發(fā)。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)鋰電池硅碳負(fù)極材料產(chǎn)量為600噸，同比增長(zhǎng)呈現(xiàn)近3倍增長(zhǎng)，但市場(chǎng)總體體量仍然相對(duì)較小，占比全年鋰電負(fù)極材料總產(chǎn)量不到1%，其整個(gè)鋰電硅基材料行業(yè)仍處于醞釀發(fā)展時(shí)期；而影響其發(fā)展的關(guān)鍵因素有：

硅碳材料的生產(chǎn)技術(shù)不成熟

在硅碳負(fù)極的生產(chǎn)過(guò)程中，SiO的合金化為最為關(guān)鍵的步驟。但是目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)水平有限，和日韓等企業(yè)仍存在著較大的差距，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)真正能實(shí)現(xiàn)硅碳負(fù)極的月出貨量在百噸級(jí)別企業(yè)尚處于空白。

配套材料技術(shù)有待提高

硅碳負(fù)極材料作為新一代的高容量負(fù)極材料，其電池材料體系也作相應(yīng)的升級(jí)。而目前國(guó)內(nèi)與其配套的高鎳三元正極材料(NCM811、NCA)、高壓三元電解液、硅系粘接劑等發(fā)展水平有限，因此硅碳負(fù)極材料在國(guó)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大批量的應(yīng)用。

規(guī)模化企業(yè)缺失，價(jià)格居高不下

常規(guī)的石墨類負(fù)極材料由于發(fā)展較為成熟，價(jià)格穩(wěn)定且處于緩慢下滑階段。而新型的硅碳負(fù)極材料由于工藝難度高且規(guī)模化效應(yīng)低，生產(chǎn)成本居高不下，也是限制其應(yīng)用的主要原因之一。未來(lái)，隨著工藝技術(shù)的成熟和批量化生產(chǎn)帶來(lái)的規(guī)模化效應(yīng)的提高，其使用成本將逐漸降低。

總體而言，硅碳材料在國(guó)內(nèi)發(fā)展起步較晚，在材料本身技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)上相對(duì)落后，目前大部分國(guó)內(nèi)電芯企業(yè)與材料企業(yè)均處于實(shí)驗(yàn)階段，只有小部分企業(yè)進(jìn)入小批量試產(chǎn)階段，但未來(lái)隨著國(guó)家政策對(duì)動(dòng)力電池能量密度的激勵(lì)，要求電池能量密度到2020年達(dá)到300Wh/kg。

在政策性的推動(dòng)下將進(jìn)一步促使新能源動(dòng)力電池的高速發(fā)展，硅碳材料作為高倍率、高能量型新材料是目前最具備產(chǎn)業(yè)化的首選材料，未來(lái)高能量密度動(dòng)力電池的發(fā)展必將再進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)高能量密度電池的技術(shù)進(jìn)步。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，截止2017年4月份國(guó)內(nèi)上已有多家負(fù)極材料企業(yè)加大擴(kuò)產(chǎn)硅碳材料，且也有多家跨行也的新進(jìn)入者涉足布局硅碳負(fù)極材料，其新增產(chǎn)能將于2017年年底開(kāi)始陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)計(jì)硅碳材料行業(yè)即將在2018年開(kāi)始真正大面積登上鋰電池負(fù)極材料大舞臺(tái)，未來(lái)必是作為新型負(fù)極材料重點(diǎn)發(fā)展路線之一。