锂离子电池硅基负极材料的发展趋势

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如硅碳负极材料。

硅是具有半导体特性的元素，为了供应锂离子在硅电极材料中的扩散速度，要提高硅材料的导电性能，目前产业中所选择的就是成熟的碳基材料。利用不同形态的碳基材料来对硅元素进行复合做改性处理，使其构成均匀的导电网络结构，形成导电性好、附着性好、化学稳定性高的硅碳负极材料。

硅碳负极材料是以碳作为分散基体，硅作为活性物质的新型负极材料。锂离子电池硅碳负极材料的上游为石墨、石墨烯等碳基材料及单质硅、纳米硅颗粒等硅基材料，中游为硅碳负极材料制造，下游为终端锂离子电池的应用。

硅基负极材料的开发成功地使锂离子电池的容量新增了四倍。由于其高电化学容量，硅基材料被认为是锂离子电池非常有希望的负极材料。据报道，硅基负极材料的比容量可达到4200mAh/g，是石墨负极的10倍以上。这使得锂离子电池行业迅速追捧硅基负极材料。

硅基负极材料研发成功将锂离子电池容量了提高四倍

负极是锂离子电池的四种重要材料之一。作为电子载体，其性能指标会直接影响锂离子电池的性能，尤其是其扩展性能会影响电池循环性能，速率性能会影响快速充电，比容量和初效会影响容量等。据韩国媒体报道，韩国科学技术研究所的研究小组最近宣布，它已成功开发出一种硅基负极材料，以取代目前电动汽车用动力锂离子电池负极中常用的石墨材料。硅基阳极有助于使锂离子电池的性能提高一倍。

根据该报告，测试结果表明，硅基负极材料已成功地将锂离子电池的容量新增了四倍，并且在500次充电/放电循环中仍能保持稳定性，并且可以充电至80%在5分钟内达到其最大容量。预计该车的续航里程将新增一倍以上。

在对新能源汽车追求高续航里程的迫切需求下，动力锂离子电池也在积极寻找新的高能量密度材料。作为用于改善锂离子电池的能量密度的两种重要材料，正极和负极具有很大的改进空间。目前，就能量密度而言，主流石墨电极材料的发展已接近其理论最大值。硅的理论容量是石墨的10倍以上，地球具有很高的储量，在锂离子电池材料的应用中具有很大的潜力。

将来锂离子电池阳极将从石墨系统升级为硅基阳极。未来，随着动力锂离子电池能量密度要求的提高，具有高镍三元材料的硅碳负极体系已成为发展趋势。尽管硅基合金负极材料在提高碳负极材料的容量方面具有明显的用途，但是由于其工艺难度高，生产成本高以及初始充放电效率低，因此尚未大规模使用。

锂离子电池硅基负极材料的展望

硅基负极材料锂离子电池在高能量密度发展的道路上具有广阔的市场空间。动力锂离子电池的正极使用高镍三元材料，负极使用硅基负极材料。将来，NCM811和NCA将成为动力锂离子电池的主流市场。随着硅基负极制备工艺的逐步成熟以及锂离子电池制造商在高镍体系上的逐步成熟，硅基负极材料将在未来迎来更广阔的市场。

目前硅基负极价格居高不下，为26万元/吨。随着制造工艺的成熟和技术创新，加工成本将逐渐下降。另外，随着行业的成熟，阳极公司还可以享受规模化的化学效应带来的成本节省。因此，我们预计硅基负极的价格将在未来几年内一路下跌，到2020年达到12万元/吨的单价。由此可以推算出硅基负极的市场空间。我们认为，市场空间将在2018年加速上升，到2020年将达到17亿元的规模。硅基材料由于其较高的理论比容量，已成为下一代锂离子电池负极材料的理想选择。