中國粉體網(wǎng)訊  全球頭號新能源汽車公司特斯拉2020年9月發(fā)布4680電池，能量密度300Wh/kg,，電池容量較2170電池提高5.48倍,。2022年，特斯拉宣布在1月份已生產(chǎn)出第100萬塊4680電池,，同時(shí)一季度德州工廠將交付首批搭載4680電池的ModelY,。

特斯拉4680電池采用的負(fù)極便是硅基負(fù)極。

一,、為什么放棄石墨負(fù)極？

石墨負(fù)極材料目前實(shí)際比容量360-365mAh/g,，已接近理論比容量372mAh/g,。

鋰離子電池四大關(guān)鍵原材料分別是正極材料、負(fù)極材料,、隔膜與電解液,。

正極材料突破較早，已從早期鈷酸鋰,、錳酸鋰材料升級為磷酸鐵鋰材料和三元材料,，而負(fù)極材料升級緩慢，一直以石墨為主,，2020年石墨類負(fù)極材料出貨量占負(fù)極材料97%市場份額,。

存在的問題是，石墨負(fù)極材料目前實(shí)際比容量360-365mAh/g,，已接近理論比容量372mAh/g,，因此改善石墨材料性能對鋰離子電池性能提升作用不大。

二,、為什么是硅基負(fù)極,？

單質(zhì)硅負(fù)極理論比容量4200mAh/g，是石墨負(fù)極材料理論比容量372mAh/g的11.29倍,，硅氧化,、納米化、復(fù)合化,、多孔化,、合金化、預(yù)鋰化等改性技術(shù),。

被認(rèn)為具有前途的下一代負(fù)極材料是硅基負(fù)極,，硅基負(fù)極制備方法較石墨負(fù)極材料更復(fù)雜，各廠商尚未形成標(biāo)準(zhǔn)制備方法。

單質(zhì)硅負(fù)極理論比容量4200mAh/g,，是石墨負(fù)極材料理論比容量372mAh/g的11.29倍,，但純硅負(fù)極在充放電過程容易體積膨脹且導(dǎo)電性不佳。目前有硅氧化,、納米化,、復(fù)合化、多孔化,、合金化,、預(yù)鋰化等改性技術(shù)，硅氧化,、復(fù)合化兩種技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較快,。

氧化硅技術(shù)路線多用氧化亞硅，采用氧化硅摻雜,，摻雜含量約5%,，氧化亞硅負(fù)極理論比容量2600mAh/g且循環(huán)穩(wěn)定性較好，各大負(fù)極材料廠商對氧化亞硅負(fù)極均有所布局,。日本信越化學(xué),，韓國大洲，中國杉杉股份及貝特瑞均可量產(chǎn)硅氧負(fù)極,。

復(fù)合化技術(shù)路線多采用硅碳復(fù)合材料,，是目前產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展最快、也是最為常用改性方法,。硅材料比容量高,，碳材料穩(wěn)定性好、體積變化小,、導(dǎo)電性優(yōu)異,，二者結(jié)合形成的硅碳負(fù)極可有效提升鋰離子電池負(fù)極比容量，也可改善電極導(dǎo)電性能,。

目前商業(yè)化硅碳負(fù)極中摻硅量一般不超過10%,，比容量400-700mAh/g。2021年4月廣汽集團(tuán)首發(fā)的海綿硅負(fù)極片電池技術(shù),，特斯拉2021年11月收購SiILion公司,，其持有的硅負(fù)極專利均為硅與碳材料復(fù)合形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

軟包電池采用正極材料NCM811和搭配比容量450/550/800mAh/g硅碳負(fù)極材料,，較搭配360mAh/g石墨負(fù)極提升全電池能量密度280Wh/kg至295/310/330Wh/kg,。

目前硅碳負(fù)極商業(yè)化應(yīng)用集中在對成本敏感度相對不高的消費(fèi)電子、電動工具領(lǐng)域,，在動力電池領(lǐng)域滲透率相對較低,。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2020年中國硅碳負(fù)極出貨量0.6萬噸，占鋰電池負(fù)極材料比例2%,。

特斯拉4680電池,、寧德時(shí)代265kWh/kgNCM三元電池、國軒高科210Wh/kgLFP電芯,、廣汽集團(tuán)海綿硅電池包均使用了硅碳負(fù)極技術(shù),。

三、參與公司與進(jìn)程,？

貝特瑞硅基負(fù)極已突破至第三代產(chǎn)品,，正研發(fā)第四代

貝特瑞是中國最早量產(chǎn)硅基負(fù)極材料的企業(yè)，硅基負(fù)極以硅氧負(fù)極材料,、硅基負(fù)極材料為主,，還包括少量軟碳、硬碳等新型負(fù)極材料,。

目前擁有3000噸/年硅基負(fù)極材料產(chǎn)能,，產(chǎn)品已供應(yīng)核心客戶，可用于生產(chǎn)動力電池與消費(fèi)電池,。它的硅基負(fù)極材料已突破至第三代產(chǎn)品，提升比容量650mAh/g至1500mAh/g,，更高比容量的第四代硅碳產(chǎn)品正在開發(fā),。

貝特瑞2021年?duì)I業(yè)總收入105.96億元，同比增長138.02%,；凈利潤14.21億元,，同比增長187.46%；扣非凈利潤預(yù)計(jì)11億元,，同比增長232.19%,。

杉杉股份路線是氧化亞硅，出貨量千噸級別,，動力電池通過多辦評測

杉杉股份主營鋰離子電池正極材料,、負(fù)極材料和電解液、LCD偏光片,，其研制的硅基負(fù)極以氧化亞硅為主,，2021年硅氧負(fù)極出貨量千噸級別，已在消費(fèi)類市場批量應(yīng)用,，在動力電池應(yīng)用領(lǐng)域通過多輪評測,。

掌握硅基負(fù)極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術(shù)，制成材料已通過下游核心客戶測試,；預(yù)鋰化硅材料嵌入均勻性技術(shù)瓶頸已突破,，目前處于海外主流客戶測試第一梯隊(duì)。另外，公司也在推進(jìn)納米硅研發(fā),。

杉杉股份2021年業(yè)績預(yù)增公告,，預(yù)計(jì)凈利潤31億元至33.9億元，同比增長2146%至2356%,。

璞泰來與中科院合作完成第二代,，建成溧陽中試線

璞泰來主營負(fù)極材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工,。

與中科院物理所合作量產(chǎn)硅基負(fù)極材料,，硅碳試驗(yàn)車間2019年投入使用，已完成第二代產(chǎn)品研發(fā),，產(chǎn)品已送樣下游客戶進(jìn)行測試和認(rèn)證,。另外，在溧陽已建成硅負(fù)極材料中試線,。

璞泰來擁有CVD包覆,、硅氧合成、納米硅研磨,、噴霧造粒等核心設(shè)備,，支持對氧化亞硅、納米硅碳產(chǎn)品研究開發(fā),。

2020年?duì)I業(yè)收入52.81億元,，凈利潤6.68億元；2021上半年收入39.23億元,，同比上升107.82%,；凈利潤7.75億元，同比上升293.93%,；扣非凈利潤7.16億元,，同比上升308.4%。

石大勝華規(guī)劃2萬噸產(chǎn)能,，產(chǎn)品包括普通型SiOx-C負(fù)極及高首效型SiOx-C負(fù)極

石大勝華是電解液溶劑及鋰鹽六氟磷酸鋰供應(yīng)商,。

硅基負(fù)極材料產(chǎn)品包括普通型SiOx-C負(fù)極以及高首效型SiOx-C負(fù)極，已送樣下游客戶測試,。

2021年11月,，石大勝華1000噸/年硅基負(fù)極材料生產(chǎn)設(shè)施已安裝完畢并通過竣工驗(yàn)收，進(jìn)入試生產(chǎn)階段,，12月子公司勝華新能源規(guī)劃2萬噸/年硅基負(fù)極產(chǎn)能,，建設(shè)期24個月，預(yù)計(jì)2023年12月份建成投產(chǎn),。

石大勝華2021年預(yù)計(jì)凈利潤11.7億元到12.5億元,，同比增加350.36%到381.15%,，扣非凈利潤11.64億元到12.44萬元，同比增加360.42%到392.06%,。

硅寶科技建成50噸中試生產(chǎn)線,，在建設(shè)1萬噸產(chǎn)線，30個月內(nèi)投產(chǎn)

硅寶科技主營有機(jī)硅新材料,。2015年進(jìn)入鋰電池包市場,，2016年與中國科學(xué)院共同開發(fā)硅基負(fù)極材料，2019年建成50噸/年硅碳負(fù)極中試生產(chǎn)線,，項(xiàng)目通過四川省經(jīng)濟(jì)和信息化廳成果鑒定,，鑒定結(jié)論為國際先進(jìn)水平。

2021年11月,，建設(shè)1萬噸/年鋰電池用硅基負(fù)極材料產(chǎn)線,，預(yù)計(jì)一期工程30個月內(nèi)投產(chǎn)，二期工程于一期建成后12個月內(nèi)投產(chǎn),。

硅寶科技2021年預(yù)告凈利潤2.52億元至2.92億元,，同比增長25%至45%；扣非凈利潤2.34億元至2.74億元,，同比增長26%至48%,。

翔豐華處于中試階段，已具備產(chǎn)業(yè)化條件

翔豐華是鋰電負(fù)極材料供應(yīng)商,。硅碳負(fù)極材料產(chǎn)品處于中試階段,，已具備產(chǎn)業(yè)化條件。

翔豐華2021年收入11.18億元,，同比上升168.78%；凈利潤9983.94萬元,，同比上升119.65%,；扣非凈利潤1.03億元，同比上升206.95%,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）

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