185
7硅负极的技术发展路线
话题一
第一阶段：1990年-2010年 - 基础研究和早期开发阶段早期的研究者发现硅的充放电过程中有很高的理论容量，有潜力取代石墨作为锂离子电池的负极材料，因为它的理论容量是石墨的10倍。但是硅负极合金化的过程中伴随大于300%的体积膨胀。虽然硅负极在循环过程中首次循环容量很高，但是体积不断的变大缩小导致它的结构发生破坏
第二阶段：2000年-2013年前后 – 纳米化技术发展时期斯坦福的一批学者率先采用纳米化策略来抑制体积的膨胀，对于稳定硅结构起了很大的作用。但是纳米化之后，硅负极的比表面积增加，导致充放电的过程中副反应难以控制。从2010年前后，硅负极的研发趋向于复合材料，希望它更加实用化。2010年前后，在日本松下公司的推动下，硅氧负极材料开始出现。研究表明硅氧材料是相对稳定的，是可以用来做动力电池的材料来使用的。
第三阶段：2013年-2017年 - 商业化探索和技术路线分化硅氧负极是在2013年大规模进入动力电池使用的，特斯拉MODEL3使用了松下生产的含有硅氧负极材料的电池。当然硅碳负极也在走自己的商业化的路径。2013年和2014年两条路线均有出现商业化的产品。
第四阶段：2017年-2022年 – 结构创新阶段2017年，研究者希望进一步提高硅负极材料性能，通过改善材料结构，比如引入多孔结构或者壳型的结构来让碳硅或者碳氧负极材料的结构更加稳定，从而优化硅负极材料的性能。
第五阶段：2022年-至今-新型碳硅商业化加速阶段从2021年底到2022年初，美国初创公司基于CVD的方法，通过气相沉积到碳骨架内部来提高硅负极的首次循环效率和循环寿命，标志着新型碳硅负极的材料的发展加速。
话题2 新型碳硅的技术
新型硅碳材料结构比较特殊，它里面包含很多微孔结构，通过CVD把硅沉积在多孔结构里面去，一方面可以调用硅纳米材料稳定的特点，此外，因为碳骨架的存在，碳硅材料结合表现出的导电性和稳定性要比单独颗粒的硅材料优异。此外，新型碳硅材料的首效和循环性能较好。
话题3 硅负极材料全球竞争格局
- 欧美的硅负极的初创公司很多，有至少一半是在美国。GROUP14 目前是美国的硅负极公司里面发展最快的。
- 中国硅负极公司产能规划超过40万吨，既有传统的负极生产企业，也有聚焦硅负极的初创企业。
- 2025到2026年，中国企业会有硅负极材料产能的放量，和欧美企业基本处于同样的水平。
话题4 不同行业如何看待硅碳负极发展的挑战
- 初创企业：硅碳负极产业化面临成本，设备，能耗，安全等诸多方面的挑战。
- 投资者：碳硅负极产业链较长，材料公司需要和下游客户紧密配搭，资源共享，推进合作，同时需要紧密关注竞争格局的变化。
- 学术研究：高校需要和企业紧密配合，互相补充，一起解决硅负极应用的很多问题，比如浆料添加剂的选择，使用XCT技术对极片的颗粒形貌做详细的扫描分析。
更多内容，如相关PPT，可直接在能宇宙（nyz.nenghe.com）的知识树中的研讨会分类看到。其他文章也可直接访问能宇宙搜索查阅，推荐阅读 Group14 创始人Rick Costantino 访谈
