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CVD路线硅碳负极技术:引领高能量密度电池市圹/p>

CVD路线硅碳负极技术:引领高能量密度电池市圹/div>

在全球能源转型的大背景下,电池技术的革新成为了推动电动汽车及储能产业发展的核心动力、/p>


硅基负极材料凭借能量密度优势,正逐渐成为未来负极材料的升级方向,而CVD法硅碳负?/strong>更是以其独特的技术突破,为这一领域打开了广阔的市场空间?nbsp;


01、硅基负极:能量密度

传统石墨负极的理论能量密度为372mAh/g,当前应用中的石墨比容量已逼近极限。与之形成鲜明对比的是,硅负极理论能量密度高?200mAh/g,作为已知可用于负极材料中理论比容最高的材料+/strong>硅负极在提升单体电芯容量方面潜力巨大,有望大幅提升电池的能量密度,为高能量密度电池的发展带来新的曙光?nbsp;


然而,硅材料在实际应用中面临着两大棘手问题:膨胀与导电性、span style="color: rgb(49, 133, 155);">硅在脱嵌锂过程中,体积会急剧膨胀至原来的3倍以上,这会导致活性物质在充放电循环中粉化脱落,SEI膜无法稳定存在,进而使电池容量快速衰减,循环性能恶化、/p>


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图为:博亿CVD法硅碳负极解决方桇/p>


同时,硅的低电导性限制了其容量的充分发挥,体积变化还会破坏活性物质与导电剂、粘结剂的接触,进一步降低导电性,且硅表面的SEI膜厚且不均匀,对电池整体比能量产生负面影响?nbsp;


为解决这些问题,硅基材料纳米化以及与碳材料复合成为了主要的技术路径、/strong>


硅基材料与碳复合形成的结构,能够利用石墨材料缓冲Si材料在循环过程中的体积变化,从而提高硅负极材料的循环性能和倍率性能。目前,硅基负极主要以硅碳及硅氧两种形式,在一定程度上缓解了硅膨胀问题?nbsp;


02、硅基负极的发展历程与挑戗/span>

此前,硅基负极以球磨法硅碳负极与硅氧负极为主流、/strong>球磨法工艺相对简单,易于量产,它通过砂磨机将合适的硅源与碳源研磨至纳米级别,实现硅碳均匀混合,在一定程度上改善了循环问题?nbsp;


但在研磨过程中,硅颗粒极易团聚,导致材料循环性能难以达到理想状态、/strong>而硅氧负极则通过在材料嵌锂脱锂过程中,使SiOx与Li反应生成粒径?nm以下的单质硅,有效解决了膨胀问题?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极解决方案中的称重计量工庎/p>


不过,这一过程会消耗大量锂离子,致使硅氧负极首效仅?5%左右,远低于石墨?5%。若采用预锂化技术解决首效问题,硅氧负极整体成本将大幅攀升至接近100万元/吨,性价比大打折扣?nbsp;


03、CVD法硅碳负极:技术突破与市场机遇

CVD法硅碳负极的出现,为上述难题提供了创新性的解决方案。其核心技术是通过多孔碳骨架储硅,并利用多孔碳内部空隙缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀,这使得材料膨胀率低、循环性能优异、/p>


同时,碳骨架密度小、质量轻,进一步提升了材料的能量密度。不仅如此,CVD气相沉积硅所需生产流程较短,随着硅烷价格下降、利用率提升以及气相沉积设备的放大,理论成本还有进一步降低的空间?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极解决方案惰性气体充入置换仓画面


从市场应用来看,消费市场已率先为CVD法硅碳负极打开局面。但?024年起,CVD硅碳负极开始在高端手机机型上大规模应用+span style="color: rgb(49, 133, 155);">预计2025年渗透率将提升至25%以上、/strong>


目前硅基负极在消费电池中的掺杂比例约?%,未来有望提升至10%以上 在动力领域,硅碳负极初期应用于圆柱电池。特斯拉21700电池采用了球磨型硅碳负极方案,但由于球磨法难以满足动力电池的高性能要求+span style="color: rgb(49, 133, 155);">随着4680大圆柱电池在2025年起量,以及海外三元方向电池对更高性能负极材料的需求增加,CVD法方案成为了新的选择?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极材料在气相沉积炉中发生的变匕/p>


国内电池厂将?025年率先应用CVD法硅碳负极,这将促使市场需求规模迅速扩大、/p>


预计2025年全球CVD硅碳负极销量将?.15万吨+/strong>?030年,随着渗透率提升和成本下降,全球需求有望飙升至8万吨左右、/p>


04、主流厂商布局与产业前?/span>

面对CVD法硅碳负极的巨大潜力,主流厂商纷纷加速在这一路线的布局、/p>


目前,硅基负极产能仍以硅氧及球磨法硅碳为主,但CVD法产能已在规划之中、/p>


海外Group14已实现量产,天目先导、兰溪致德等初创公司具备千吨级产能,贝特瑞、璞泰来等传统负极材料巨头也陆续跟进?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极材料在包覆炉中的画靡/p>


当前硅碳负极售价较高,在40万元/吨以上,主要原因是多孔碳成本占比较高,且生产设备多为20公斤级。但从长远来看,随着100kg设备的大规模应用以及多孔碳原材料成本的降低,硅碳负极售价有望降至20万元/吨以内 按照10%的添加比例计算,单吨负极成本提升不足2万,电池成本提升0.015?wh以内,成本可控性增强,将进一步提升产品性价比,带动产业需求放量?nbsp;


在原材料方面,硅碳负极的发展将带动多孔碳、单壁碳管及PAA等原材料市场的增长?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极解决方桇/p>


其中,多孔碳作为硅碳负极的核心原材料,其造孔技术和产品设计直接决定了硅碳负极的性能,行业壁垒较高、/p>


预计?030年,硅碳负极需求达8万吨,对应市场空?30亿元,多孔碳需求约4万吨+span style="color: rgb(49, 133, 155);">按价格降?3万元/吨计算,对应市场空间可达50亿元,硅烷预计对?万吨需求,对应16亿元市场空间、/strong>


单壁碳管粉体添加比例预计?.2%左右?030年对?300吨以上需求,对应33万吨浆料?nbsp;


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图为:博亿CVD法硅碳负极解决方案中的空气置换仓画面


CVD法硅碳负极凭借其在性能和成本上的双重优势,正站在电池材料技术变革的风口浪尖、/p>


随着技术的不断成熟、市场应用的逐步拓展以及产业链上下游的协同发展,CVD法硅碳负极有望重塑电池负极材料市场、/p>

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