近日，工信部發(fā)布了重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2018版）（以下簡(jiǎn)稱《目錄》），在新能源電池負(fù)極材料領(lǐng)域，除占據(jù)電池負(fù)極材料主流地位的石墨材料之外，硅碳負(fù)極材料亦被列入其中。同時(shí)，工信部對(duì)以上材料性能均在2017年的基礎(chǔ)上大幅提升。
目前，國(guó)內(nèi)包括國(guó)軒高科、寧德時(shí)代等電池企業(yè)，以及杉杉、貝特瑞、翔豐華等負(fù)極企業(yè)，均在積極開(kāi)展硅碳負(fù)極材料的研發(fā)和應(yīng)用。市場(chǎng)預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)硅碳負(fù)極材料市場(chǎng)空間將達(dá)50億元。
材料比容量?jī)?yōu)勢(shì)突出，電池企業(yè)積極應(yīng)用
硅基材料是目前已知比容量最高的鋰離子電池負(fù)極材料。其理論比容量高達(dá)4200mAh/g，相當(dāng)于石墨的10倍以上。隨著新能源汽車市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，以及政策對(duì)電池能量密度要求的不斷提高，硅基負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。
按照工信部提出的行業(yè)技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，到2020年，動(dòng)力電池能量密度要達(dá)到300Wh/kg。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，采用石墨負(fù)極材料已難以達(dá)到這一目標(biāo)，而目前已成功達(dá)到這一能量密度的三家電池企業(yè)——國(guó)軒高科、寧德時(shí)代、力神電池均采用的是硅碳負(fù)極方案。其中，國(guó)軒高科制備的高鎳NCM811三元軟包樣品，已于近期通過(guò)科技部的中期檢查，在能量密度達(dá)到302Wh/kg的基礎(chǔ)上，循環(huán)壽命也實(shí)現(xiàn)了1500周的突破。
國(guó)軒高科為配套這款高鎳NCM811三元電池研發(fā)的硅碳復(fù)合負(fù)極材料，可逆克容量達(dá)到了803.3mAh/g，首次效率達(dá)到89.2%。根據(jù)國(guó)軒高科2017年發(fā)布的配股預(yù)案，國(guó)軒高科將建設(shè)年產(chǎn)5,000噸硅基負(fù)極材料的產(chǎn)能，全部用于公司動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)需要。
此外，比克電池、萬(wàn)向A123、微宏動(dòng)力等動(dòng)力電池企業(yè)也正在加快對(duì)硅碳負(fù)極體系的研發(fā)和試生產(chǎn)。數(shù)據(jù)顯示，2018年國(guó)內(nèi)硅碳復(fù)合材料用量達(dá)2000－3000噸，同比增長(zhǎng)一倍左右。
材料企業(yè)紛紛響應(yīng)，硅碳研發(fā)生產(chǎn)提速
為應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，包括杉杉、貝特瑞、翔豐華、正拓能源、斯諾、星城石墨等在內(nèi)的主流負(fù)極材料企業(yè)也都在積極響應(yīng)，紛紛提速硅碳負(fù)極材料研發(fā)生產(chǎn)。
從公開(kāi)的進(jìn)展來(lái)看，貝特瑞的碳硅負(fù)極材料已經(jīng)打入特斯拉的供應(yīng)鏈，為松下的動(dòng)力電池電芯配套部分負(fù)極材料。另一家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的負(fù)極企業(yè)則是杉杉股份。杉杉股份的硅碳負(fù)極材料在2017年已經(jīng)實(shí)現(xiàn)每月噸級(jí)的出貨規(guī)模，主要客戶為寧德時(shí)代。今年4月，杉杉股份在互動(dòng)平臺(tái)回復(fù)投資者提問(wèn)時(shí)進(jìn)一步透露，公司目前正計(jì)劃擴(kuò)張硅碳負(fù)極產(chǎn)線。被上市公司璞泰來(lái)收購(gòu)的另一家負(fù)極企業(yè)江西紫宸，也在硅碳負(fù)極材料方面具備了小量試產(chǎn)能力。
另外，近年啟動(dòng)上市計(jì)劃的翔豐華，也在招股說(shuō)明書(shū)中披露，公司已掌握高容量硅碳負(fù)極的制備技術(shù)，正在研發(fā)的新型高容量硅碳負(fù)極材料容量將達(dá)500mAh/g以上。據(jù)媒體報(bào)道，翔豐華還與清華大學(xué)深圳研究生院等7家單位合作開(kāi)展“200Wh/kg動(dòng)力電池系統(tǒng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”專項(xiàng)研究。在該專項(xiàng)中，翔豐華負(fù)責(zé)“動(dòng)力電池長(zhǎng)循環(huán)硅/碳復(fù)合負(fù)極材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”子項(xiàng)目。通過(guò)該項(xiàng)目，翔豐華將開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性的硅/碳復(fù)合負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)，優(yōu)化材料制備工藝，并實(shí)現(xiàn)硅/碳負(fù)極材料的中試和產(chǎn)業(yè)化。
應(yīng)用即將爆發(fā)，2020年將達(dá)50億元
硅碳負(fù)極生產(chǎn)具有較高技術(shù)壁壘，除了膨脹問(wèn)題之外，循環(huán)性、庫(kù)侖效率、成本等方面均有待突破。此次發(fā)布的《目錄》，也在2017年的基礎(chǔ)上對(duì)硅碳負(fù)極材料的性能提出了更高的要求。其中，對(duì)硅碳負(fù)極材料循環(huán)壽命的要求從>300圈（80%，1C）提升到了>500圈（80%，1C）；高比容量的循環(huán)壽命則從>100圈（80%，0.5C）提升到了>200圈（80%，0.5C）。
主流負(fù)極廠家認(rèn)為，硅碳電池是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，隨著技術(shù)瓶頸和下游終端客戶接受度的提升，預(yù)計(jì)在2019年市場(chǎng)應(yīng)用將迎來(lái)爆發(fā)。到2020年，國(guó)內(nèi)硅碳負(fù)極材料市場(chǎng)空間將達(dá)50億元。
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