硅基材料強勢崛起 有望打破鋰電負極行業(yè)格局
鋰離子電池的四大重要組成包括正極、負極、電解液和隔膜，在負極材料領(lǐng)域，自上個(gè)世紀90年代索尼推出商用鋰電池以來(lái)，石墨負極就牢牢占據了統治地位。
如今，隨著(zhù)動(dòng)力電池市場(chǎng)需求的急速增長(cháng)，帶動(dòng)了上游各個(gè)材料領(lǐng)域快速發(fā)展，與此同時(shí)，行業(yè)也對電池材料的性能也提出了更高的要求。在負極材料方面，近幾年世界各地的科學(xué)家都在試圖開(kāi)發(fā)出能夠替代石墨的負極材料，由于硅基負極材料的比容量可達到4200mAh/g，遠高于石墨負極理論比容量的372mAh/g，高出石墨負極10倍有余，因而備受科研界和廠(chǎng)商的青睞。
硅基材料有望成鋰電負極“新大陸”
過(guò)去，當鋰材料嵌入到硅晶胞內時(shí)，在技術(shù)上會(huì )導致硅材料發(fā)生嚴重膨脹，造成電池容量迅速下降。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家將硅負極和石墨材料結合在一起，研發(fā)出了硅碳復合材料。
據了解，特斯拉發(fā)布的Model 3就采用了硅碳負極作為動(dòng)力電池新材料。通過(guò)在人造石墨中加入10%的硅基材料，特斯拉讓電池容量達到了550mAh/g以上，電池能量密度可達300wh/kg。業(yè)內專(zhuān)家認為，這種電池技術(shù)是一個(gè)重要的技術(shù)突破，有望促進(jìn)國內鋰電行業(yè)在硅碳材料應用上的探索和突破。目前，這種用硅碳復合材料來(lái)提升電池能量密度的方式，已是業(yè)界公認的鋰電負極材料發(fā)展方向之一。
此外，一些韓國和日本的材料廠(chǎng)商還推出了商業(yè)化的氧化亞硅復合負極材料。這些企業(yè)通過(guò)在技術(shù)上對硅基材料進(jìn)行碳包覆，改善了材料的導電性，同時(shí)也避免了讓氧化亞硅材料直接與電解液接觸，改善了材料的循環(huán)性能。
盡管近年來(lái)硅基負極材料在應用端做出了諸多改進(jìn)，但目前在實(shí)際應用中，仍需要石墨材料的配合，未能完全撼動(dòng)石墨材料在鋰電負極領(lǐng)域的統治地位。但是隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，硅基負極材料在循環(huán)性能、生產(chǎn)成本等方面仍有提升空間，有望成為“鋰電負極材料的新大陸”。
企業(yè)布局硅負極材料推進(jìn)商業(yè)化
相比于石墨負極材料，目前硅基負極材料在鋰電領(lǐng)域的應用依然只能算是小字輩。目前，國內大多數材料企業(yè)在硅基負極材料領(lǐng)域的應用還處于初級階段，正在探索商業(yè)化之路。一些日韓企業(yè)則已開(kāi)始將硅負極材料應用于汽車(chē)動(dòng)力電池中，并實(shí)現商品化。
媒體公開(kāi)資料顯示，日本GS湯淺公司已推出采用硅基負極材料的鋰電池，并成功應用在了三菱汽車(chē)上；日立麥克賽爾則宣布已開(kāi)發(fā)出可實(shí)現高電流容量硅負極鋰電池；此外，日本三井金屬也雄心勃勃地要將硅負極鋰電池推向消費電子和電動(dòng)汽車(chē)兩大領(lǐng)域。
國內企業(yè)方面，今年8月15日，中國寶安在互動(dòng)平臺上表示，公司下屬貝特瑞公司生產(chǎn)的硅基負極材料已有國外客戶(hù)批量使用，未來(lái)將有較大增長(cháng)；杉杉股份在硅、石墨烯材料領(lǐng)域累計發(fā)布了10項專(zhuān)利聲明，技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢日益明顯，硅碳負極材料已經(jīng)試產(chǎn)，并逐步向市場(chǎng)推廣。
電池中國網(wǎng)認為，在目前動(dòng)力電池正極材料未能取得重大突破時(shí)，負極材料的選用成為了決定動(dòng)力電池能效的重要因素。隨著(zhù)新能源汽車(chē)對續航里程的要求不斷提高，硅基負極材料的高比容量?jì)?yōu)勢將逐步顯現，有望打破石墨在鋰電負極材料領(lǐng)域的“獨大”格局，鋰電池負極材料市場(chǎng)或將重新洗牌。
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