电动车产业链技术：硅基负极 高能量密度锂离子电池首选

电极的能量密度与负极材料的克容量呈正相关。目前，高端石墨的克容量已达到360-365mah/g，接近理论克容量372mah/g，因此，从负极材料的角度来看，电池能量密度的提高需要开发一种具有更高容量的负极材料。

硅基负极材料具有最广阔的商业前景。硅基负极材料中的Si和Li+发生合金化反应，最大容量为4200mah/g，是石墨的10倍以上。硅的电化学嵌锂电位也很低（约0.4Vvs.Li/里+它是下一代高能量密度锂离子电池的潜在负极材料。

硅基负极材料产业化的关键是：硅锂合金在充放电过程中伴随着巨大的体积变化，体积变化剧烈。最大膨胀率可达320%，而碳材料的膨胀率仅为16%。巨大的体积变化导致了以下挑战：硅颗粒破碎和粉碎、负活性物质从电极上脱落、固相电解质层（SEI膜）因粉碎和脱落而连续形成，凤谷高温烧结炉，以动态翻滚形式加热硅颗粒。目前主要涉及材料设计（纳米硅、硅碳涂层、氧化硅添加等）和电池体系优化（FEC、VC、Cm-sbr、聚丙烯酸锂等电解液添加剂的选择以及导电剂的优化）。

碳包覆氧化硅和纳米碳化硅的制备方法很多，商品化程度高，制备工艺比石墨复杂，产品未达到标准。目前，碳包覆氧化硅和纳米碳化硅是两种商业化程度最高的负极材料。硅基负极材料产业化时间短，日本企业居世界领先地位，日本日立、塘栖等国内贝特瑞企业居世界领先地位。2015年以来，他们先后将硅基负极材料应用于消费电池和动力电池，推动了硅基负极材料的产业化应用。从国内来看，根据对高技术产业锂电池的研究，目前能批量生产硅基负极材料的企业不超过3家，其中贝特利是国内领先企业，2017年实现了批量生产和出货。现在它已经成功进入松下特斯拉的供应链。