取代石墨的下一代负极材料，会是硅吗？

经过几年时间发展，新能源汽车动力电池技术也得到快速发展，续航由最早一批电动汽车的100公里提升到了目前600多公里。但作为交通工具，长途出行的实际驾乘续航里程通常也会有一些缩水约50~150公里。

各大电动厂商解决此问题的方法主要是使用高镍三元（镍钴锰）正极材料，这一技术方案可以大幅提升动力电池的能量密度。不过，除了使用能量密度更高的正极材料以外，负极材料作为锂电池的“三大件”之一，与正极材料、电解质同样重要。

负极材料在锂电池充电过程中，作为锂离子和电子从正极脱出的载体，有着能量的储存与释放的作用。并且在电池成本中，负极材料占5%-15%，可见其在锂电子电池体系中的重要性。因此，部分厂商在负极材料方面引入硅这一材料提升电池续航。

行业目前商业化量产的锂电池负极材料主要为石墨负极，分为天然石墨和人造石墨。但是尽管工艺如何改良，石墨的比容量也已经到达了材料的物理极限——370mAh/g，已经无法满足锂电池越来越高的续航需求。

在如此产业现状下，负极材料的革新是突破，硅基负极材料成为焦点。但使用纯硅材料的负极成本过高，是石墨的3倍以上，因此主流的方案是将硅氧和硅碳搭配石墨一起使用，可使负极达到最高650mAh/g的比容量。

例如特斯拉此前在Model 3中的2170电池中掺入了10%左右的硅材料，大幅提升了电池性能。国内企业也纷纷加强了在硅负极电池技术方面的研发，包括宁德时代、比亚迪、国轩高科等电池厂商，都纷纷投入到硅负极电池的研发行列。

尽管硅基负极材料技术已经逐渐被众多企业提及，但技术进展远不如预期。数据显示，2022年2022年，我国负极材料出货量达到137万吨，市场仍然以天然石墨负极材料、人造石墨负极材料为主，其中人造石墨负极材料的占比最高。而硅基材料的占比不到负极材料整体出货量3%，体量很小。

而硅基负极材料之所以增长缓慢，主要受到以下障碍：

1、新能源汽车补贴逐渐退坡直至完全取消，这无疑给车企带来更多的成本压力。汽车厂商的电芯成本需要在0.8元/Wh左右才能维持正常的运营，否则必然会涨价，从而影响销量。而硅基负极成本过高，扩大使用必然会引起电芯成本的大幅度上涨。

2、硅基负极的电芯循环次数远达不到预期效果，相关机构要求动力电池的电芯循环在1000次以上，目前多数企业的硅基负极只能达到400~500次循环。

3、动力电池的设计形态逐渐出现方形电芯、软包电芯等方式，而圆柱电芯是目前可使用硅基负极的最大市场，但硅基负极的特性使圆柱电池丧失了低成本优势，且圆柱电芯的市场本身也在缩水，故而硅基负极市场增长乏力。

硅基负极理论上具有比石墨负极更优质的性能，但是从产业现状来看，至少目前不会有大规模使用的趋势，只能等技术发展到成本达到预期时，才有可能大量装车。未来很长一段时间，负极材料依然以石墨负极为主。

（来源：纯电侠）