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市場對于高能量密度的電池需求的增大，讓被看作下一代鋰電池負極材料的硅基負極受到關注，貝特瑞等鋰電巨頭紛紛對該領域進行投資。

 

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多家電池企業入局硅基負極

 

國內企業方面，據媒體報道，貝特瑞近日成功競得深圳光明區一宗工業用地。根據此前披露的投資計劃，公司將在此投資50億元建設年產4萬噸硅基負極材料項目，首期1.5萬噸將在2023年12月底前建成投產，2028年前實現4萬噸產能全面達產，產品為純品硅。

 

而就在2月16日晚，中國寶安發布公告，公司下屬子公司貝特瑞擬與深圳市光明區人民政府簽署《貝特瑞高端鋰離子電池負極材料產業化項目投資合作協議》，擬在深圳市光明區內投資建設年產4萬噸硅基負極材料項目，項目預計總投資50億元。

 

作為最早批量生產硅基負極的企業之一，貝特瑞擁有3000噸/年的產能。公司的硅基負極產品主要應用在電動工具及動力電池等領域，其中動力電池用量占比約六到七成。

 

此外，4月7日，索通發展發布公告稱，公司擬在甘肅省嘉峪關市嘉北工業園區投資建設年產20萬噸鋰離子電池負極材料一體化項目首期5萬噸項目。項目投資規模約7.2億元，建設內容為年產5萬噸鋰離子電池負極材料石墨化爐以及配套公輔設施。

 

公司表示，在“碳達峰、碳中和”背景下，當前世界各國都在積極開發新能源產業，鋰離子電池產業也是其中之一。作為鋰離子電池的主要組成部分，碳負極材料因其較低的成本和優異的綜合性能，在鋰離子電池領域的占比逐年提升，將迎來高速發展周期。

 

碳負極材料與公司主營產品鋁用預焙陽極在生產原料、生產設備、生產工藝等方面有較強的聯系和相通之處，公司在鋁用炭材料行業長期積累的項目建設、技術、管理等經驗以及石油焦的集中采購、全球采購優勢，可為本項目的實施優化項目建設和運營成本，提高生產效率。

 

除了以上兩家企業，國軒高科硅基負極材料項目推進順利，已具備5000噸硅碳負極材料的生產能力；廣汽埃安在去年4月9日發布基于海綿硅負極電池技術的電池產品，并稱這種技術能夠實現鋰離子電池單體電芯體積減小20%，重量減輕14%；蔚來汽車去年1月9日發布了能量密度達360Wh/kg的150kWh固態電池。該電池的技術突破主要來源于“無機預鋰化硅碳負極”等創新工藝。搭載該電池包的蔚來ET7 轎車續航將超過1000km；智己汽車去年1月發布的智己L7，采用了與寧德時代合作的“摻硅補鋰”技術，單體能量密度可達300Wh/kg。

 

國外企業方面，特斯拉從Model S 和 Model X開始就已經在石墨負極中摻雜少量的硅材料。該公司明確表示在推出的4680圓柱電池中搭配硅基負極；三星SDI預計2024年發布第三代電池硅基負極，硅含量為10%。

 

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硅基負極產業化進程加快

 

據了解，硅基負極主要是指石墨摻硅復合材料，摻雜產品包括硅碳（Si/C）負極材料及硅氧（SiO/C）負極材料。作為下一代負極材料的主流產品，硅基負極憑借高容量、高膨脹系數的優勢，能夠大幅改善鋰離子電池的能量密度。數據顯示，硅材料理論比容量高達4200mAh/g，是石墨的10倍以上。

 

隨著電池行業對鋰電池容量需求的不斷增加，越來越多的企業開始進行硅基材料的研發，由此帶動硅負極的產業化進程的加快。

 

杉杉股份表示，公司硅基負極產品已批量應用于3C領域，下游客戶尚未實現大規模應用，出貨占比不高。對于提升鋰電池能量密度，負極方面硅碳負極產品屬于重要的技術路徑之一。

 

璞泰來表示，公司硅碳負極材料目前以軟包電池和方形電池應用為主，有一定數量的中試品在客戶端應用。隨著產業鏈的配套，例如低膨脹的粘結劑、改善首效率的添加劑等的推出，會加大硅碳和硅氧材料在方形電池的應用。公司已經具備中試規模的硅碳和硅氧能力，根據市場需要會加大規模。

 

翔豐華表示，公司開發的硅碳負極材料產品處于中試階段，已具備產業化條件。

 

新安股份指出，碳化硅負極項目的中試工程已完成設備安裝進入試生產前準備階段。

 

格龍新材料第一代硅碳復合負極已通過客戶的認證，到量產階段。

 

硅寶科技2019年建成50噸/年硅碳負極中試生產線，產品已通過數家電池廠商測評并實現小批量供貨。去年11月公司宣布在四川彭山建設1萬噸/年鋰電池用硅碳負極材料、4萬噸/年專用粘合劑生產基地、鋰電材料研發中心，項目計劃總投資人民幣5.6億元。

 

石大勝華3月4日在投資者互動平臺表示，公司1000噸/年的硅基負極材料生產線于2021年試生產，已經給下游電池廠家送樣測評，公司同時規劃了2萬噸硅基負極項目。根據硅基負極材料特性，公司圍繞硅基負極項目同時在新型導電劑、正極補鋰劑進行了研發和項目規劃。該公司全資子公司勝華新能源科技(東營)有限公司還擬投資建設2萬噸/年正極補鋰劑項目，項目預計總投資9.35億元。

 

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離大規模量產還面臨哪些瓶頸

 

業內預計，到2025年，硅碳負極在圓柱動力電池、方形動力電池中的滲透率有望達到35%、20%，對應約13萬噸硅碳負極需求。2023年，硅基負極或迎來放量應用。

 

不過，由于硅碳負極材料仍處于產業化初期，還有多個問題需要解決。產能上，硅基負極目前產能較小，缺乏競爭優勢；工藝上，硅基負極在復合摻雜比例方面還有進一步突破的空間；性能上，硅基負極的硅易體積膨脹、導電性差、首次充放電損耗大等問題有待提升。

 

天風證券之前的研報指出，硅基負極優勢是能量密度高+適合快充，劣勢是成本高+易膨脹，該機構認為成本高是初期，可依賴規模化降本，易膨脹可搭配圓柱封裝形式。

 

可以預見，隨著電池技術的不斷提高，硅碳負極材料的產業化進程將不斷提速，或帶來硅負極材料的成本的降低，由此帶動該產業的發展機遇。