场景内容

近年来,我国负极材料产业规模逐渐扩大,2023年上半年出货量约72万吨,其中石墨性价比优势突出,出货量占比最高。但石墨负极材料比容量已接近理论极限值,硅基负极材料用量正逐渐提升。2022年,我国硅基负极材料市场规模在1.5亿美元左右。2023年,我国多孔硅碳量产进展迅速,理论月产能已达到720公斤以上。硅负极理论比容量约为商业石墨负极10倍,并且其工作电压适宜,是一种非常有应用前景的负极材料。此外,硅在地壳储量丰富、价格低廉且环境友好。但硅负极在充放电过程不可避免的出现体积膨胀问题,目前主要有气相沉积法、喷雾干燥法、液相固化法、机械球磨法等方式制备硅碳负极。本场景高容量硅碳负极复合材料的应用和技术突破,使锂离子电池的性能将得到显著提升。

基础条件

公司先后投入5000多万,建设研究室和分析室。购置仪器设备器材等,之后逐年增加资金投入,目前对技术中心投入仪器、设备原值共计180台(套),今年新增投资额超1000万元,仪器配有场发射SEM、拉曼光谱、热重仪、激光粒度仪、全自动比表面及孔隙度分析仪、比表面积测试仪、电感耦合等离子发射光谱仪、X射线衍射仪、电解液浸润性测试系统、伺服控制拉力试验机等设备。研发设备、中试设备基本完善。公司拥有内部研发人员117人,包含2名高级职称专家、清华大学、北京大学4名博士以及30余位硕士。既有经验丰富对技术进步有突出贡献的专家,也有青年技术带头人,可完全满足公司研发需求;公司每年加大研发费用的投入比例，由2022年的10622.20万增至2023年的12479.25万,公司资金力量雄厚,可完全保证公司的技术研发投入。

技术需求

1.高容量和首效:硅碳复合负极材料具有较高的理论比容量,远高于传统的石墨负极材料。通过引进高性能硅碳负极材料专用多孔碳前驱体以及制备技术,实现硅碳复合材料的高效合成,提高电池的能量密度和首次充电效率,实现电池容量≥1800mAh/g,首效≥90%目标;

2.改善循环稳定性:硅碳复合材料在充放电过程中会出现体积膨胀,导致电极材料破裂。期望通过硅碳负极材料的结构设计减轻体积膨胀,从而提高电池的循环稳定性;

3.降低成本:引入优化新型流化床以及回转炉等CVD沉积设备的设计,以实现硅碳复合材料的规模化生产,降低生产成本,硅碳材料达到百公斤级量产水平。

预期成效和推广价值

硅碳负极材料行业作为锂电池负极材料的关键领域,凭借其高能量密度和长循环寿命优势,在新能源汽车、储能系统及消费电子领域展现出显著市场价值。该材料通过提升电池续航能力和系统效率,不仅推动了新能源汽车产业快速发展,还受益于5G商用化带来的储能电池需求激增以及居民电子产品消费升级。然而,硅的体积膨胀效应和较高成本仍制约其大规模应用,亟需通过引进高性能制备技术突破行业瓶颈。从市场规模看,全球行业呈现持续增长态势,2023年市场规模达167亿元人民币,预计在新能源汽车产业扩张和储能需求攀升驱动下,2030年将增至261亿元人民币,年复合增长率达4.1%。中国作为全球最大市场,不仅占据主导份额,其增速更显著高于全球平均水平,凸显其在新能源产业链中的核心地位。

合作方式 联合研发、技术许可

联系方式 李明璐18330185227