头部电池企业硅基负极领域技术“角力”已拉开

摘要

大圆柱风潮或带动硅基负极批量商用。

2024开年，硅基负极领域的技术角力已经拉开。

新年伊始，包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等头部电池企业均已公布硅基负极相关专利进展，宁德时代在2月1日公布的一项硅基负极专利中涉及硅碳负极复合材料及其制备方法；亿纬锂能在1月16日公布的一项硅基负极专利中主要基于硅基负极复合或包覆的方法，以合成复合负极材料；国轩高科于2月6日公布的硅负极专利主要在于提供夹层式硅负极电池片制备方法。

在锂电池中，受到嵌锂容量的限制，负极材料一直被视为进一步提升电池能量密度的重要板块。硅基负极以远超传统石墨材料的比容量成为负极领域极具前景的新型材料。

除了上述电池企业，作为负极材料领域主要企业，对于硅基负极技术布局，杉杉股份、凯金新能源、璞泰来等自然不遑多让。今年2月，杉杉股份旗下宁波杉杉硅基负极材料有限公司和凯金新能源就接连公布亮2项硅基负极技术。

杉杉股份第二代硅氧负极采用连续式混合气包覆技术，已批量供应海外头部客户；

璞泰来新一代硅碳和硅氧产品已完成技术定型及批量生产能力，CVD沉积技术和硅碳复合产品比容量1700-1900mAh/g；

翔丰华硅碳负极材料产品去年年底已处于客户测试阶段，具备产业化条件。

从全球硅基负极技术申请专利数量来看，随着锂电企业加大硅基负极研发力度，近年来硅基负极专利申请呈现阶梯式的递增形式。自2015年到2023年，硅基负极的专利申请数量已从156项增长到955项，增长6倍有余。截至2月22日，2024年在硅基负极的专利申请量也达到了147项。

从市场应用上看，硅基负极目前应用主要集中在3C、电动工具、蓝牙耳机等带电量较小的市场。不过从市场潜力来看，其更大的增量来自于动力电池领域，这也是一众锂电头部企业始终将硅基负极作为重要研发方向的原因。

根据硅基负极的材料特性，其在充放电过程中会产生巨大的膨胀和收缩，其最大体积膨胀率可达300%，远高于石墨负极的10-12%。正因此硅基负极的应用对于电芯结构、材料搭配中的安全性、稳定性有强烈要求。

以目前的电芯产品，宁德时代麒麟电池、凝聚态电池已具备适配硅基负极的能力，前者采用CTP 3.0技术，综合应用水冷一体化和多功能弹性夹层缓冲硅基负极的高活跃性，后者则通过纳米级分子结构的技术改良抑制热膨胀和热收缩带来的热失控问题。

在技术路线上，大圆柱电池技术的成熟将成为硅基负极应用的良好载体。

相比于传统的小圆柱和方形，大圆柱电池高标准化、高兼容的结构可以有效抑制热膨胀和热失控，大圆柱电池中全极耳的设计进一步提升了倍率传导和安全性。 在国内，“高镍三元+硅基负极”的高能量密度配套也成为大圆柱电池的发展风向。高工产研锂电研究所（GGII）表示，2024年大圆柱电池预计迎来GWh批量交付，高镍三元+硅基负极最为适配，大圆柱放量也将带动硅基负极出货增加，预计2025年国内硅基负极材料出货有望超6万吨。

审核编辑：刘清