頭部電池企業(yè)“角力”硅基負極

大圓柱風潮或帶動硅基負極批量商用。

2024開年，硅基負極領(lǐng)域的技術(shù)角力已經(jīng)拉開。

新年伊始，包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科等頭部電池企業(yè)均已公布硅基負極相關(guān)專利進展，寧德時代在2月1日公布的一項硅基負極專利中涉及硅碳負極復合材料及其制備方法；億緯鋰能在1月16日公布的一項硅基負極專利中主要基于硅基負極復合或包覆的方法，以合成復合負極材料；國軒高科于2月6日公布的硅負極專利主要在于提供夾層式硅負極電池片制備方法。

在鋰電池中，受到嵌鋰容量的限制，負極材料一直被視為進一步提升電池能量密度的重要板塊。硅基負極以遠超傳統(tǒng)石墨材料的比容量成為負極領(lǐng)域極具前景的新型材料。

除了上述電池企業(yè)，作為負極材料領(lǐng)域主要企業(yè)，對于硅基負極技術(shù)布局，杉杉股份、凱金新能源、璞泰來等自然不遑多讓。今年2月，杉杉股份旗下寧波杉杉硅基負極材料有限公司和凱金新能源就接連公布亮2項硅基負極技術(shù)。

杉杉股份第二代硅氧負極采用連續(xù)式混合氣包覆技術(shù)，已批量供應海外頭部客戶；

璞泰來新一代硅碳和硅氧產(chǎn)品已完成技術(shù)定型及批量生產(chǎn)能力，CVD沉積技術(shù)和硅碳復合產(chǎn)品比容量1700-1900mAh/g；

翔豐華硅碳負極材料產(chǎn)品去年年底已處于客戶測試階段，具備產(chǎn)業(yè)化條件。

從全球硅基負極技術(shù)申請專利數(shù)量來看，隨著鋰電企業(yè)加大硅基負極研發(fā)力度，近年來硅基負極專利申請呈現(xiàn)階梯式的遞增形式。自2015年到2023年，硅基負極的專利申請數(shù)量已從156項增長到955項，增長6倍有余。

截至2月22日，2024年在硅基負極的專利申請量也達到了147項。從市場應用上看，硅基負極目前應用主要集中在3C、電動工具、藍牙耳機等帶電量較小的市場。不過從市場潛力來看，其更大的增量來自于動力電池領(lǐng)域，這也是一眾鋰電頭部企業(yè)始終將硅基負極作為重要研發(fā)方向的原因。

根據(jù)硅基負極的材料特性，其在充放電過程中會產(chǎn)生巨大的膨脹和收縮，其最大體積膨脹率可達300%，遠高于石墨負極的10-12%。正因此硅基負極的應用對于電芯結(jié)構(gòu)、材料搭配中的安全性、穩(wěn)定性有強烈要求。

以目前的電芯產(chǎn)品，寧德時代麒麟電池、凝聚態(tài)電池已具備適配硅基負極的能力，前者采用CTP 3.0技術(shù)，綜合應用水冷一體化和多功能彈性夾層緩沖硅基負極的高活躍性，后者則通過納米級分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)改良抑制熱膨脹和熱收縮帶來的熱失控問題。

在技術(shù)路線上，大圓柱電池技術(shù)的成熟將成為硅基負極應用的良好載體。相比于傳統(tǒng)的小圓柱和方形，大圓柱電池高標準化、高兼容的結(jié)構(gòu)可以有效抑制熱膨脹和熱失控，大圓柱電池中全極耳的設(shè)計進一步提升了倍率傳導和安全性。

在國內(nèi)，“高鎳三元+硅基負極”的高能量密度配套也成為大圓柱電池的發(fā)展風向。高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）表示，2024年大圓柱電池預計迎來GWh批量交付，高鎳三元+硅基負極最為適配，大圓柱放量也將帶動硅基負極出貨增加，預計2025年國內(nèi)硅基負極材料出貨有望超6萬噸。