华为硅基负极新专利！固态电池产业应用加速

科技 2024-11-18 10:32 天津

华为又公布锂电池材料方面的新专利，此次涉及锂电负极材料。

11月15日，国家知识产权局披露，华为公开了硅基负极材料的专利，名称为《硅基负极材料及其制备方法、电池和终端》。该专利主要解决了硅基材料因膨胀效应过大导致电池循环性能低的问题，提高负极的循环稳定性。

专利显示，采用该发明实施硅基负极材料制备的电池相对现有传统硅氧/碳复合负极材料制备的电池，其循环性能得到明显提升，充满电状态时电极片的膨胀率明显降低，循环600次后电芯的膨胀率明显降低。

此外，高硅氧比硅基颗粒表面导电层的设置可以提高高硅氧比硅基颗粒的电导率，提高含硅基体和硅基颗粒两种不同硅氧比结构间的界面电导率；同时可以在高硅氧比硅基颗粒表面形成限制层，有效降低脱嵌锂造成的体积膨胀。

固态电池有望扩大硅基负极的应用

目前商业化的锂离子电池主要采用石墨作为负极材料，其理论比容量为372mAh/g，而硅基材料的理论比容量高达4200mAh/g，是石墨负极的10倍左右。

不过，硅基负极在充放电过程中体积膨胀率高，其最大体积膨胀率高达300%，远高于石墨负极的10%~12%，因此，硅基负极循环寿命相比石墨负极更低。硅基负极的循环寿命为300~500次，远低于石墨负极的1500次以上。这是目前限制硅基负极大规模使用的瓶颈之一。

随着硅基负极等新型负极材料的技术逐步成熟，其出货量和市场占有率也逐步提升。东莞证券援引EVTank数据显示，以硅基负极为代表的新型负极材料出货量增长明显，2023年出货量已接近6万吨，在整体负极材料中的出货量占比进一步提升至3.4%。

负极材料公司普遍布局硅基赛道

在产业布局上，负极材料相关公司在硅基负极都有布局。

作为国内最早量产硅基负极材料的企业之一，贝特瑞的硅基负极产品已应用在消费领域。贝特瑞的硅碳负极材料已经开发至第五代产品，比容量2000mAh/g以上;硅氧负极材料已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作，比容量达到1500mAh/g以上。据了解，贝特瑞去年硅基负极出货量超3000吨，目前拥有硅基负极产能5000吨/年。该公司表示，新建的硅基负极1.5万吨产能未来将根据市场需求逐步释放产能。从行业发展及市场需求来看，该公司预计2025年硅基负极产品会逐步起量。

杉杉股份作为负极材料领域龙头企业，自2009年就开始进行硅基负极的研发，目前已实现产品批量供应，持续获得海内外客户认可。杉杉宁波4万吨硅基一体化项目预计2024年下半年投试产。“新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先，相关核心技术已获得美国、日本的专利授权。”该公司称。

璞泰来的新一代纳米硅碳产品已完成技术定型，CVD沉积技术和硅碳复合技术能有效满足未来负极材料长循环、低膨胀的性能需求。该公司于2023年7月设立安徽紫宸，启动年产1.2万吨硅基负极材料(单体)的项目建设，计划从2025年开始将分期投产。

硅宝科技已建成1000吨/年硅碳负极材料中试生产线。翔丰华的碳硅负极目前正在进行客户配套中试。科达制造表示对硅碳负极技术做了相应的技术储备。璞泰来在硅碳负极和锂金属负极方面进行了积极的布局。鹿山新材开发了固态锂电池用硅碳负极功能粘结材料。尚太科技已获得多件与硅基负极材料等与固态电池相关的发明专利。北京利尔已实现对部分电池厂商硅碳负极材料百公斤级的供货。上海洗霸今年6月公告拟3.8亿元投建均质硅碳负极材料项目。

尚太科技接受了2次机构调研，在调研中，公司表示硅碳负极材料作为尚太科技2024年重点研发方向之一，已经组建了成熟的技术团队，并构建相应中试生产线。

硅宝科技接受了1次调研，公司透露5万吨/年锂电池用硅碳负极材料及专用粘合剂项目已完成基础设施建设，1000吨/年硅碳负极材料中试生产线已在正常生产和稳定供货。

道氏技术在11月14日接受调研时表示，目前公司硅碳负极已向某固态电池厂小批量出货，也已送样太蓝、盟古利等主流固态电池厂商。

自2023年末至今，硅负极及硅碳负极项目在全球范围内呈现出快速增长的态势。据不完全统计，已有超过50万吨硅基负极规划项目披露进展，涉及投资金额超过500亿元。这些项目不仅在中国，还在韩国、欧美等地广泛分布，显示出全球范围内对硅负极及硅碳负极材料的重视和投资热情。

2024年部分硅基/硅碳负极项目统计

项目名称	项目类型	项目描述
眉山胜华3万吨/年硅基负极材料项目	硅基负极材料生产	项目已全面竣工并实现优质履约，为眉山市经济发展注入了新的活力
硅宝科技硅碳负极材料项目	硅碳负极材料生产	计划建设一条年产3000吨的硅碳负极产线，目前正处于设备安装阶段
安徽邦德锐新材料年产5万吨纳米硅碳负极材料及20万吨配套新型导电剂项目	硅碳负极材料生产及配套	项目总投资约60亿元，预计达产后可实现年产值约125亿元
眉山高新技术产业园区年产800吨新型硅碳负极材料项目	硅碳负极材料生产	项目进行批前公示，公示期自2024年7月22日至2024年7月30日
眉山高新技术产业园区年产3万吨硅基负极材料项目	硅基负极材料生产	项目进行批前公示，公示期自2024年9月3日至2024年9月11日
浙江中宁硅业股份有限公司硅烷与硅碳负极材料项目	硅碳负极材料生产	项目产品包括硅烷5000吨/年，其中生产硅碳负极材料2500吨/年，多孔碳（用于生产硅碳负极材料）2500吨/年，硅碳负极材料5000吨/年
衢发瑞新能源材料有限公司年产40万吨新型高性能负极材料项目（一期）	硅基负极材料生产	项目一期拟投资250000万元，建成后形成年产20万吨新型高性能负极材料的生产能力，其中包括2.5万吨/年高性能硅碳负极材料
安康埃普诺新能源科技有限公司年产12万吨硅碳负极材料项目	硅碳负极材料生产	项目环境影响评价文件进入公示期，公示期为2024年3月26日-2024年4月1日
吉林省昊安新能源科技有限责任公司年产40万吨锂电负极材料一体化项目	硅基负极材料相关（未具体说明硅负极或硅碳负极）	项目总投资为40.1亿元，占地面积达到73万平方米，分为两期进行建设
泉州盈泰特种油品有限公司6万吨/年锂电池负极包覆材料项目	硅基负极材料相关（未具体说明硅负极或硅碳负极）	项目一期先启动3万吨生产线建设

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