硅基负极文章来源自：高工锂电网

2023-05-22 20:12:50 阅读：248

(相关资料图)

近日，创立于硅谷的锂电池硅基负极材料企业GruEnergy完成数千万美元A+轮融资。

值得注意的是，其领投方星航资本是由小鹏汽车作为战略出资方发起的私募股权投资机构。

据悉，GruEnergy拥有多项硅负极领域的核心专利，其硅负极技术理论上可以实现8分钟内充电 0-80% SOC。

负极材料是限制锂离子电池性能持续突破的核心瓶颈之一，目前传统石墨负极的性能已接近理论极限，而硅晶体承载与脱嵌锂离子的能力更强，使得硅基材料具有比石墨更好的比容量与快充性能。

小鹏汽车作为以快充作为主打优势的代表企业之一，其旗下资本投资GruEnergy，显示出电动汽车赛道各方玩家围绕快充技术储备进行的“鏖战”进一步加剧。

从上海车展来看，造车新势力纷纷围绕快充性能“秀肌肉”。

理想首款纯电车型搭载了宁德时代4C麒麟电池，充电10分钟增加400公里续航。蔚来ES6(图片)的800V车型仅需12分钟充电10%-80% SOC。小鹏G6(图片)全系标配800V高压快充，实现5分钟补能超200公里。

而麒麟电池便是采用了高镍正极+硅基负极材料体系，实现三元版能量密度255Wh/kg，支持5分钟快速热启动及10min充电80％。

此外，欣旺达的闪充电池采用了其自主设计的闪充硅材料技术、及硅基体系电解液技术，支持10分钟充电 20%-80% SOC。

蜂巢能源提出纳米网硅负极技术方案，并已搭配高镍正极将率先在4695大圆柱电芯上实现应用，能量密度≥300Wh/kg。

国轩高科也在年初透露，预计今年批量交付的半固态电池已使用硅负极，已实现单体能量密度达360Wh/kg。

虽然硅基负极技术被视为打破当前“补能焦虑”的底层突破口，但值得注意的是其产业化难点仍然突出：充放电过程中硅的体积膨胀可高达400%，导致活性材料易从极片上脱离，引起电池安全及容量衰减问题。

对此，从材料端可以通过纳米化、复合化两种路径进行改性。同时可搭配预锂化技术，新型粘结剂、电解液配方优化等。

例如，蜂巢能源为其纳米网硅负极技术方案自主开发了筑网束硅技术、硅碳融合技术、双层包覆技术。

欣旺达硅基体系电解液技术采用的成膜添加剂，通过调制形成界面膜，有效抑制硅材料体积膨胀。

宁德时代在搭配的导电剂中使用了1.5~2纳米管径的单壁碳纳米管，对硅负极束缚力更强，导电网络更充分，即使硅负极颗粒发生体积膨胀并开始出现裂缝时，仍可通过单壁碳纳米管保持良好连接。

为满足下游车企及电池厂商的需求，负极材料企业也纷纷加码推进硅基材料的研发及产能建设。当前进入实质性量产或出货阶段的企业有上海杉杉、贝特瑞、石大胜华、天目先导等。

上海杉杉硅氧负极产品一、二代已实现批量供应，第三、四代硅氧产品正处于开发、认证当中。新一代高容量高首效的硅碳产品基础款也已开发完成。今年3月，宁波杉杉4万吨硅基负极材料项目开工，预计于2024年初投试产。

璞泰来与中科院物理所合作量产硅基负极材料，其硅碳负极材料产品定位3代负极硅技术，纳米硅掺杂石墨或者硬碳的技术。

石大胜华硅基产品为高首效型硅氧碳负极材料，同时有应用于固态电池的“气相硅碳”在研。公司当前规划投建的硅基负极产能为5万吨/年。

天目先导纯品硅负极年产量达10000吨、配套硅负极用石墨年产量50000吨。在研发上，已逐步实现一代氧化亚硅、一代硅碳、二代硅碳、二代氧化亚硅的量产。三代硅碳产品已进入中试阶段。

可以确定的是，硅基负极已经不仅仅是负极材料细分领域所关注的风口，而成为车企及电池企在快充赛道竞逐的关键抓手。

GGII数据显示，2022年我国硅基负极复合后出货量为1.6万吨，消费电子与电动工具市场仍占据大头。而随着电动汽车终端快充趋势带动，以及46系大圆柱电池的放量，硅基负极需求将显著增加，有望迎来规模级产能释放。

同时，由于硅基材料特性需要配套特定的导电剂、粘结剂等，也为相关的产业链企业带来新的增长空间。

在此背景下，由高工锂电、高工产业研究院联合主办的2023高工锂电材料大会将于6月6-7日在四川成都举行，峰会主题为“穿越迷雾，破浪前行”。届时将邀请上述电池厂商及负极材料代表企业领袖参会，分享硅基负极技术趋势与产业研判。敬请期待！