硅负极材料研讨会核心纪要(2022年8月)

1、人们对于能量密度无限的追求意味着一代材料对应着一代电池，为了满足中国新动力电池的规划，2020年是300Wh/kg，2025年是400Wh/ kg，2030年是500Wh/kg，现在的电池经历了四代，第一代石墨为主，能量密度不到250Wh/ kg，第二代电池是硅和811组配，第三代电池是硅和富锂锰基组配，能量密度高，续航里程远，第四代是固态电池，能量密度更高，续航里程能到1000公里。第2-4代都离不开两种材料:金属锂和硅，由此可见硅在电池能量密度的提升方面有举足轻重的作用。

2、硅基材料的优点。硅基的负极材料为什么这么重要?在这一代的迭代改进中，从体积能量密度角度来看，5硅基材料其至比金属锂好。硅基材料能量密度很高，安全性好，储量很丰富

2、硅基材料的缺点。(1)最大问题是稳定性不好。石墨负极特别是人造石墨负极都可以做到几万圈不太丢容量，但是硅负极一般做500圈以上都不简单，大家都在想一些办法。(2)硅的导电性与石墨的导电性比大概差1亿倍，如果不小心就会出大问题。(3)是体积膨胀，在反复循环中硅容易碎。在循环过程中会形成一个很厚的SEI膜。原本认为这个SEI膜会帮助这个过程并稳定，其实不对。仔细看整个电池的数据化可以发现SEI会严重阻止锂离子传递。

3、解决策略:包覆一层碳解决硅的导电性不好且容易膨胀破碎的问题。但仍然存在的问题:包覆不完整会使得硅和六氟磷酸锂反应生成六氟硅酸锂，消耗了锂元素使得正极失去容量，只要露出来一点硅就会把整个电池系统破坏。解决方法是额外做一层纳米级的陶瓷膜进行完整地包覆，让它透锂不透氟。

4、硅基负极材料的产业化进程。到现在为止都认为这个很快产业化了，但是一直很难，其实直到最近才好一点。有些电子产品特别是电动工具里面，已经在逐渐地用起来了，但用量小。除了特斯拉声称用量较大以外，剩下都很惨淡。这是一个很大的问题，我们在思考这个问题可能会出在哪。我们也希望把这个技术将来能放大做到产业化上去，解决我们国家的硅碳负极的问题。

5、市场空间。(1)万向张小祝:2021年已经达到了11万吨，在负极材料中的渗透率也达到了1.5%。硅负极市场空间业内预测到2025年，硅负极的需求量将达到 9.8万吨，市场空间也将达到150亿元。其中还是以动力电池为
主，动力电池估计会有130亿元;(2)BTR的报告，根据市场的预测，到2025年负级材料总的需求将达到260万吨，其中硅基复合负级需求达到28万吨以上，这个硅基复合负极包括这个石墨和硅的复合品。

6、头部公司的动态:(1)特斯拉前合伙人创办的公司SilaNano2024年的下半年，我们会实现材料稳定的量产:(2)BTR总投资50亿元的4万吨的硅基新的产线今年4月份开工建设。2023年会完成第一期，2028年完成第二期:(3)APRS:2023年9月份会有一个年产3000吨纯硅材料的产线达产，2025年年初会年产2万吨。

7、和石墨的异同。(1)APRS:目前来看的话，根据我们的仔细测算，到了2025年达到2万吨级别的一个生产状态的时候，我们(硅碳)已经可以实现接近石墨的千瓦时单位成本;(2)比克电池:我要强调一点，硅负极讲的不是硅是石墨加硅。