頭部電池企業(yè)“角力”硅基負(fù)極

大圓柱風(fēng)潮或帶動硅基負(fù)極批量商用。

2024開年，硅基負(fù)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(fù)極相關(guān)專利進(jìn)展，寧德時代在2月1日公布的一項硅基負(fù)極專利中涉及硅碳負(fù)極復(fù)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(fù)極專利中主要基于硅基負(fù)極復(fù)合或包覆的方法，以合成復(fù)合負(fù)極材料；國軒高科于2月6日公布的硅負(fù)極專利主要在于提供夾層式硅負(fù)極電池片制備方法。

在鋰電池中，受到嵌鋰容量的限制，負(fù)極材料一直被視為進(jìn)一步提升電池能量密度的重要板塊。硅基負(fù)極以遠(yuǎn)超傳統(tǒng)石墨材料的比容量成為負(fù)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(fù)極材料領(lǐng)域主要企業(yè)，對于硅基負(fù)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(fù)極材料有限公司和凱金新能源就接連公布亮2項硅基負(fù)極技術(shù)。

杉杉股份第二代硅氧負(fù)極采用連續(xù)式混合氣包覆技術(shù)，已批量供應(yīng)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(fù)合產(chǎn)品比容量1700-1900mAh/g；

翔豐華硅碳負(fù)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(fù)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(fù)極研發(fā)力度，近年來硅基負(fù)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(fù)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(fù)極的專利申請量也達(dá)到了147項。從市場應(yīng)用上看，硅基負(fù)極目前應(yīng)用主要集中在3C、電動工具、藍(lán)牙耳機(jī)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(fù)極作為重要研發(fā)方向的原因。

根據(jù)硅基負(fù)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(dá)300%，遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極的10-12%。正因此硅基負(fù)極的應(yīng)用對于電芯結(jié)構(gòu)、材料搭配中的安全性、穩(wěn)定性有強(qiáng)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(fù)極的能力，前者采用CTP 3.0技術(shù)，綜合應(yīng)用水冷一體化和多功能彈性夾層緩沖硅基負(fù)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(fù)極應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)一步提升了倍率傳導(dǎo)和安全性。

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