摘要
通过材料改性及电池体系优化，提升循环寿命及首次效率是硅基材料大规模商业化应用的关键。
头部企业的技术破壁有望推动硅基负极在锂电池领域的产业化应用。
目前，锂电池负极商业化以人造/天然石墨为主，但已接近其理论比容量极限（37mAh/g）。
硅理论比容量高达mAh/g，是石墨类负极材料的10倍以上，也因此最行业认为是替代石墨的下一代锂电池负极材料。
然而，由于硅材料在充放电过程中与锂合金化反应，存在严重的体积效应（膨胀率可达%），导致循环性能及库伦效率恶化，需改性方能应用。
通过材料改性及电池体系优化，提升循环寿命及首次效率是硅基材料大规模商业化应用的关键。
围绕于此，包括松下、日立Maxell、宁德时代、力神、国轩等一大批国内电池企业都在加大在该领域的研发和产业化投入。同时，特斯拉的进入也正在引发行业的“鲶鱼效应”。
在国外，年，松下将硅基负极应用于特斯拉的Model3电池中，在传统石墨负极材料中加入10%的硅，电池容量增加到mAh/g以上，单体能量密度达wh/kg以上。
在国内，承接国家科技部wh/kg高能量密度重大科技专项的宁德时代、力神、国轩高科均已通过项目中期验收。从宁德时代、力神、比克等厂商规划来看，已经从年开始逐步实现小规模量产。
高工锂电获悉，硅基负极改性主要包括纳米化、氧化亚硅及碳包覆等三种手段形成硅碳复合材料，以此减小体积效应对硅颗粒及SEI膜破坏。
从商业化的路径来看，主要以掺混石墨类负极方式应用，主要产品包括硅碳（Si/C）负极材料及硅氧（SiO/C）负极材料两种。
硅碳负极材料是将纳米硅与基体材料通过造粒工艺形成前驱体，然后经表面处理、烧结、粉碎、筛分、除磁等工序制备而成。
目前商业化应用容量在mAh/g以下，成本较低，虽然首效相对较高，但循环寿命较差，主要用于3C数码领域。
硅氧负极材料是将纯硅和二氧化硅合成一氧化硅，形成硅氧负极材料前驱体，然后经粉碎、分级、表面处理、烧结、筛分、除磁等工序制备而成。
目前商业化应用容量主要在-mAh/g，成本较高，虽然首效相对较低，但循环性能相对较好，主要用于动力电池领域，特斯拉即使用硅氧负极掺混人造石墨方式应用。
在硅基负极的产业化上，宁德时代获得了行业性的突破，其摒弃了传统碳包覆技术，转向研究人造电解质界面膜包覆技术。
宁德时代首席科学家吴凯此前介绍，其历时年多，将这一技术应用到硅材料制备，开发出具有自主知识产权的新型人造电解质界面膜包覆的硅碳复合负极材料，其循环性能表现显著优于国外产品。
与碳材料相比，人造电解质界面膜与硅材料的结合作用力更强、弹性更好、不易破碎或粉化，对硅材料起到很好的保护作用，因此能够在循环中大幅提高硅材料的界面稳定性，从而提升电池的循环寿命。
此外，在国内，包括璞泰来、星城石墨、斯诺、杉杉、正拓等也都在积极推进硅碳负极的产业化。
而在电池体系设计上，行业主要通过粘结剂、电解液、预补锂等技术开发加强电极体系设计，从而加快其在市场中的应用。
在该领域，最被业内
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