鉅大LARGE | 點擊量：1507次 | 2019年01月10日
多家突破高鎳811電池300Wh/kg能量密度 硅碳負極材料迎來需求大爆發
雖然硅碳負極材料的大規模應用還有很長的一段路要走，不過隨著高鎳NCM811和NCA三元電池的逐漸應用，硅碳負極材料必將迎來需求量的大爆發。
2018年以來，已經有包括力神電池在內的多家企業在高鎳NCM811和NCA三元電池方面取得技術突破，這也拉動著硅碳負極材料的應用。而近日國軒高科發布與投資者交流互動記錄，其制備的高鎳NCM811三元軟包樣品已于近期通過科技部的中期檢查，能量密度達302Wh/kg，負極采用硅碳材料。
50億元的大市場
實驗研究表示，作為新型鋰離子電池負極材料，硅碳負極對于提升電池能量密度能發揮著比石墨負極更顯著的功效。硅碳負極材料的應用，可以提升電池中活性物質含量，從而大大提升單體電芯的容量。
國家工信部等四部委發布的《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中提出，到2020年我國新型鋰離子動力電池單體比能量超300Wh/kg，到2025年單體比能量達500Wh/kg。傳統石墨材料很難達到這一要求，因而在高能量密度發展的路徑之上，動力電池正極采用高鎳三元材料，而負極則需配合使用硅碳負極材料。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
不難斷定，未來一段時間NCM811和NCA將成為動力電池市場的主流。隨著硅碳負極制備工藝及電池廠商對于高鎳體系掌握的技術逐步成熟，硅碳負極未來將迎來較為廣闊的市場。數據顯示，2018年國內硅碳復合材料用量達2000-3000噸，同比增長一倍左右。據預測，2020年國內硅碳負極材料市場空間將達50億元。
寧德時代/力神電池/國軒高科/比亞迪紛紛布局
從國際上看，硅碳材料早先是在日韓企業中應用較多，松下和三星的產品都有成熟應用。特斯拉已將硅碳負極應用于車用動力電池，Model3采用的硅碳負極，在傳統石墨負極材料中加入10%的硅，讓電池容量增加到550mAh/g以上，單體能量密度達300wh/kg以上；日本松下目前已實現硅碳負極材料18650電池的量產；日本湯淺電池推出硅碳負極材料的鋰電池，應用在三菱汽車上；日立麥克賽爾開發出高電流容量硅負極鋰電池；日本三井金屬將硅負極鋰電池推向消費電子和電動汽車兩大領域。
從國內情況來看，寧德時代、力神電池、國軒高科、比亞迪、比克動力、萬向A123、微宏動力等電池企業正在加快硅碳負極體系的研發和試生產。材料企業方面，貝特瑞的碳硅負極，則打入了特斯拉的供應鏈，為松下的動力電池電芯配套部分負極材料；杉杉股份、江西紫宸等具備了小量試產能力；除此之外，斯諾實業、星城石墨、杉杉股份、江西正拓、創亞動力、大連麗昌等也都在積極推進硅碳負極的產業化。
據了解，早在2016年10月，由寧德時代與中科院物理研究所等單位聯合申報的“新一代鋰離子動力電池產業化技術開發”項目啟動，研發以高鎳三元材料為正極、硅碳復合物為負極的鋰離子動力電池。而在前不久，中國科學院院士歐陽明高介紹，寧德時代開發的高鎳三元正極和硅碳負極電池的比能量已經達到304Wh/kg，今年將投放市場。
2018年，在國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項支持下，力神電池項目團隊在NCA正極材料前期研究基礎上，開發出高比能量、長循環壽命、良好安全性能的鋰離子動力電池用高鎳系正極材料；通過納米制備、納米分散、包覆及預嵌鋰等多種技術，研制出容量高、首次效率高、循環穩定性及倍率性能好的硅碳負極材料。并基于該體系開發出的電芯單體比能量達303Wh/Kg。
除了在新能源汽車動力電池領域，在儲能領域，硅碳負極材料也將擁有較好的應用前景。同時，特種航天、船舶艦艇等領域也對鋰離子電池提出了更高能量密度和功率密度的要求，而納米硅碳材料也是現階段最具有開發潛力的鋰離子電池負極材料，其應用前景非常廣闊。
雖有障礙但前景廣闊
不過，業內人士表示，硅碳負極材料現在的普及度已經有了很大的提升，但是在應用上還存在不少障礙。
首先，電池在批量生產的過程中還存在容量快速衰減、電池容易變形、循環次數達不到要求等問題，真正好的硅碳負極產品和用得好的電池廠家并不是很多；其次，性價比不高，電池容量提升5%-10%的情況下，電池的成本要增加20%-30%甚至更高。高鎳三元+硅碳復合材料一直被認為是黃金搭配，但是隔膜、電解液等都存在需要一對一匹配的問題，且尋找匹配的電解液還存在一定的難度。
雖然硅碳負極材料的大規模應用還有很長的一段路要走，不過隨著高鎳NCM811和NCA三元電池的逐漸應用，硅碳負極材料必將迎來需求量的大爆發。
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