中國儲能網(wǎng)訊：鋰離子電池的四大重要組成包括正極、負極、電解液和隔膜，在負極材料領域，自上個世紀90年代索尼推出商用鋰電池以來，石墨負極就牢牢占據(jù)了統(tǒng)治地位。
硅基材料有望成鋰電負極“新大陸”。
如今，隨著動力電池市場需求的急速增長，帶動了上游各個材料領域快速發(fā)展，與此同時，行業(yè)也對電池材料的性能也提出了更高的要求。在負極材料方面，近幾年世界各地的科學家都在試圖開發(fā)出能夠替代石墨的負極材料，由于硅基負極材料的比容量可達到4200mAh/g，遠高于石墨負極理論比容量的372mAh/g，高出石墨負極10倍有余，因而備受科研界和廠商的青睞。
硅基材料有望成鋰電負極“新大陸”
過去，當鋰材料嵌入到硅晶胞內(nèi)時，在技術上會導致硅材料發(fā)生嚴重膨脹，造成電池容量迅速下降。隨著技術的發(fā)展，科學家將硅負極和石墨材料結合在一起，研發(fā)出了硅碳復合材料。
據(jù)了解，特斯拉發(fā)布的Model 3就采用了硅碳負極作為動力電池新材料。通過在人造石墨中加入10%的硅基材料，特斯拉讓電池容量達到了550mAh/g以上，電池能量密度可達300wh/kg。業(yè)內(nèi)專家認為，這種電池技術是一個重要的技術突破，有望促進國內(nèi)鋰電行業(yè)在硅碳材料應用上的探索和突破。目前，這種用硅碳復合材料來提升電池能量密度的方式，已是業(yè)界公認的鋰電負極材料發(fā)展方向之一。
此外，一些韓國和日本的材料廠商還推出了商業(yè)化的氧化亞硅復合負極材料。這些企業(yè)通過在技術上對硅基材料進行碳包覆，改善了材料的導電性，同時也避免了讓氧化亞硅材料直接與電解液接觸，改善了材料的循環(huán)性能。
盡管近年來硅基負極材料在應用端做出了諸多改進，但目前在實際應用中，仍需要石墨材料的配合，未能完全撼動石墨材料在鋰電負極領域的統(tǒng)治地位。但是隨著技術的進一步發(fā)展，硅基負極材料在循環(huán)性能、生產(chǎn)成本等方面仍有提升空間，有望成為“鋰電負極材料的新大陸”。
企業(yè)布局硅負極材料推進商業(yè)化
相比于石墨負極材料，目前硅基負極材料在鋰電領域的應用依然只能算是小字輩。目前，國內(nèi)大多數(shù)材料企業(yè)在硅基負極材料領域的應用還處于初級階段，正在探索商業(yè)化之路。一些日韓企業(yè)則已開始將硅負極材料應用于汽車動力電池中，并實現(xiàn)商品化。
媒體公開資料顯示，日本GS湯淺公司已推出采用硅基負極材料的鋰電池，并成功應用在了三菱汽車上；日立麥克賽爾則宣布已開發(fā)出可實現(xiàn)高電流容量硅負極鋰電池；此外，日本三井金屬也雄心勃勃地要將硅負極鋰電池推向消費電子和電動汽車兩大領域。
國內(nèi)企業(yè)方面，今年8月15日，中國寶安在互動平臺上表示，公司下屬貝特瑞公司生產(chǎn)的硅基負極材料已有國外客戶批量使用，未來將有較大增長；杉杉股份在硅、石墨烯材料領域累計發(fā)布了10項專利聲明，技術研發(fā)優(yōu)勢日益明顯，硅碳負極材料已經(jīng)試產(chǎn)，并逐步向市場推廣。
電池中國網(wǎng)認為，在目前動力電池正極材料未能取得重大突破時，負極材料的選用成為了決定動力電池能效的重要因素。隨著新能源汽車對續(xù)航里程的要求不斷提高，硅基負極材料的高比容量優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)，有望打破石墨在鋰電負極材料領域的“獨大”格局，鋰電池負極材料市場或將重新洗牌。
