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2025CIBF觀察 | 硅碳負(fù)極進入“下半場”競速

時間:2025-05-30 來源:高工鋰電

硅碳負(fù)極賽道的競速,正悄然轉(zhuǎn)換節(jié)奏。


2025年CIBF上傳遞出的明確信號是,行業(yè)已告別單純追求比容量等性能指標(biāo)的“上半場”,正式進入考驗大規(guī)模量產(chǎn)穩(wěn)定性與一致性的“下半場”。


性能突破之后,誰能穩(wěn)定、可靠地把產(chǎn)品造出來,成了新的決勝點。


產(chǎn)業(yè)共識:性能達標(biāo),工藝精進


CIBF展會期間,業(yè)界展示了硅基負(fù)極的多項共同進展。


首先在核心指標(biāo)上,硅碳負(fù)極比容量普遍超過2000mAh/g,達到了硅理論比容量(4200mAh/g)的近一半。


研究指出,當(dāng)硅碳材料比容量達到2200mAh/g以上時,便可能支持能量密度超過400Wh/kg的電池體系。


其次,摻硅比例穩(wěn)步提高,消費電子(手機)領(lǐng)域今年的目標(biāo)是15%,對應(yīng)300Wh/kg的能量密度。


有硅碳企業(yè)已能實現(xiàn)最高20%的摻硅比例,部分大容量電池試驗的摻硅比例接近50%。同時,極片膨脹率已可控制在22%以下。


生產(chǎn)能力方面,多家企業(yè)已引入百公斤級流化床設(shè)備進行驗證,為年產(chǎn)百噸、千噸級產(chǎn)線的投放做準(zhǔn)備,200公斤級設(shè)備也進入試驗階段。


供應(yīng)鏈整合趨勢明顯,部分企業(yè)通過綁定上游硅烷氣產(chǎn)能,實現(xiàn)就近配套,以推動量產(chǎn)進程。


產(chǎn)業(yè)的積極進展推動了資本投入和產(chǎn)能擴張。據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計,今年1至5月,硅基負(fù)極領(lǐng)域的規(guī)劃擴產(chǎn)規(guī)模接近40萬噸(含兩個多孔碳項目),涉及投資金額超過350億元人民幣。


支撐這一輪擴張的是明確的應(yīng)用端需求。


消費電子依然是當(dāng)前硅碳技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。榮耀最新發(fā)布的“青海湖電池3.0”采用硅含量超10%的技術(shù),實現(xiàn)8000mAh容量和821Wh/L的能量密度。市場傳聞蘋果iPhone 17 Air系列可能采用硅碳負(fù)極,進一步提振了市場預(yù)期。


此外,高端動力大圓柱電池和航空動力電池(如eVTOL)被視為硅碳負(fù)極未來的重要增長驅(qū)動力。


面向動力領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用,硅碳負(fù)極的整體迭代方向包括:需提高摻硅比例,同時通過包覆等技術(shù)降低內(nèi)阻、提升快充性能,并有效控制高摻硅下的膨脹。


動力領(lǐng)域硅碳負(fù)極,目前已有技術(shù)方案可實現(xiàn)超過250Wh/kg比容量和6C快充的兼顧。


航空動力電池方面,基于硅碳已可實現(xiàn)1000圈循環(huán)壽命、同時通過200攝氏度熱箱穿刺測試,并支持12C大倍率持續(xù)放電,為百公斤級載重飛行提供支持。


基于以上進展與擴產(chǎn)規(guī)劃,硅碳負(fù)極(氣相法)的降本目標(biāo)也日益清晰,產(chǎn)業(yè)界正錨定以10萬元/噸作為目標(biāo)價位。


分歧與挑戰(zhàn):路線之爭,量產(chǎn)之困


共識之下,硅碳產(chǎn)業(yè)內(nèi)部在技術(shù)路線選擇和量產(chǎn)實踐中也仍存在分歧與挑戰(zhàn)。


其一,受到上市企業(yè)入局競逐的影響,碳骨架正成為硅碳負(fù)極產(chǎn)品差異化的一個關(guān)鍵點。


整體技術(shù)路線中,無論是生物質(zhì)基還是樹脂基,多數(shù)企業(yè)采用基于碳化活化的方式制備多孔碳。


而近期介孔碳則作為一條新路線被提出,并受到上海洗霸、寧德新能源等押注。其采用化學(xué)自組裝的“自下而上”合成方法,可支撐多孔碳尺寸均一,整體可控性強?;诖?,‘有序硅碳’概念被提出得以實現(xiàn),通過分散應(yīng)力達到高循環(huán)穩(wěn)定性。


此外,介孔碳的潛在應(yīng)用領(lǐng)域還包括導(dǎo)電漿料,對標(biāo)碳納米管。有企業(yè)表示,介孔碳改性后作為導(dǎo)電漿料,與碳納米管相比,擴散系數(shù)有非常明顯的提升,尤其適用于提升正極磷酸鐵鋰的倍率性能。


其二,固態(tài)電池及新場景電池對硅碳的應(yīng)用提出了更高要求。純硅、納米硅路線正受到關(guān)注,D50粒徑5-35nm的納米硅已運用于固態(tài)電池。


有公司指出。在納米硅基礎(chǔ)上采用多種碳源建立骨架結(jié)構(gòu),可規(guī)避多孔碳低壓實的缺點。


研究表明,將硅顆粒尺寸控制在5納米以下能更有效降低膨脹破壞,但實現(xiàn)這一目標(biāo)尚有距離,屆時或可不借助碳骨架。


同時,硅氧路線并未消亡。有公司表示,其硅氧產(chǎn)品動力學(xué)特性更優(yōu),在低SOC狀態(tài)下能承受大倍率瞬間放電,在eVTOL動力電池上相較氣相法硅碳有優(yōu)勢,已得到下游客戶認(rèn)可。


硅合金路線也被頭部動力電池企業(yè)采用,在其量產(chǎn)的高比能半固態(tài)電池中,硅基負(fù)極比容量高達2700mAh/g。


在固態(tài)電池體系中引入硅合金,主要是為了在高比容量下同時抑制硅膨脹以及硅顆粒與固態(tài)電解質(zhì)間的界面反應(yīng)。


其三是量產(chǎn)穩(wěn)定性的考驗。


多孔碳制備環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化率是量產(chǎn)與成本的一大考驗。盡管已具備百公斤級規(guī)模制備條件,但其轉(zhuǎn)化效率并不明晰。


氣相法硅碳的生產(chǎn)流程極為冗長。據(jù)介紹,從高分子樹脂或椰殼開始,需經(jīng)碳化、純化、活化、鈍化、破碎分級,再進行CVD沉積硅,之后還要進行一次甚至二次碳包覆,最后再做人工界面。


有企業(yè)提出,如此多的監(jiān)測點和變量,如何保證產(chǎn)品一致性,是其量產(chǎn)的核心考驗。


除了材料自制,硅碳負(fù)極在極片制備環(huán)節(jié)也面臨穩(wěn)定性挑戰(zhàn)。硅碳材料進入勻漿環(huán)節(jié),特別是許多客戶尚未經(jīng)歷的大規(guī)模雙行星或雙螺桿勻漿考驗中,其表面包碳膜和內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)易在強剪切力和高溫下破損,引發(fā)產(chǎn)氣。


為此,高工鋰電獲悉,已有消費電子頭部客戶開始驗證干法電極工藝制備硅碳負(fù)極極片?;谡辰Y(jié)劑纖維化,能夠為控制硅碳負(fù)極極片膨脹提供助力。


然而,目前硅碳專用粘結(jié)劑企業(yè)數(shù)量不多,關(guān)鍵輔材的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)進展尚不明顯。


總的來看,CIBF 2025所呈現(xiàn)的圖景是:硅碳負(fù)極整體正從性能突破邁向量產(chǎn)穩(wěn)定性的關(guān)鍵階段。


技術(shù)性能的提升已為產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ),但未來的競爭關(guān)鍵在于如何解決量產(chǎn)過程中的轉(zhuǎn)化率、一致性和工藝穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。這也將是決定企業(yè)能否在“下半場”勝出的核心。

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