硅基负极被认为是下一代锂电池理想的负极材料。近期，众多头部企业密集申请相关专利。据国家知识产权局公告，今年1月，宁德时代公布了一项国际专利申请，专利名为“硅碳复合材料及包含其的负极极片”;亿纬锂能申请了一项名为“一种硅基负极浆料及其制备方法和应用”专利。
而在此之前一个月，比亚迪申请了一项名为“硅负极材料及其制备方法、负极极片、电池和用电设备”专利;德方纳米申请了一项名为“含高熵合金相的硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池”专利。
在众多的新型负极材料中，硅具有超高的理论比容量，高达4200mAh/g，高出传统石墨材料10倍，并且具有较低的脱锂电位，且由于其电压平台与石墨相比较高，在充电时更难引起表面锂离子析出，电池综合安全性能更为出色。
截至目前，国内外车企包括特斯拉、奔驰、蔚来、极氪、智己、广汽埃安等已经或计划搭载硅基负极动力电池。中金公司预计，到2025年全球硅基负极需求量有望达到20万吨，其中消费电池渗透率有望达50%，对应约7万吨硅基负极需求;圆柱和方形动力电池中渗透率分别达到35%和20%，对应约13万吨硅基负极需求。
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量产装车提速
“目前硅碳复合材料和硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。”业内人士指出，硅碳负极首次充放电效率高，但膨胀较大，循环性能也相对较差。硅氧负极采用氧化亚硅和石墨材料混合，其循环性能得到较大提升，但首效低，成本高。
特斯拉早在2017年搭载2170电池时就已经引入了“掺硅”技术，此后其在发布4680电池时宣称负极要使用硅材料，且相比Model3中2170电池的5%添加量，4680电池中硅基负极的添加量预计增加一倍。该电池正极采用高镍三元材料，搭配硅基负极，使其相对2170电池续航里程提升16%、能量提升5倍，且成本将下降14%。
据电池中国了解，奔驰计划将于2024 年底推出采用负极硅基锂电池的EQG车型。同时，奔驰还将在2025年推出G-Class车型，采用新一代高能量密度电池，通过使用硅基负极，能量密度比石墨负极电池高20%-40%。
除此之外，宝马与Sila Nanotechnologies建立长期合作，共同研发硅基负极电池，通用汽车与OneD Battery Sciences合作研发硅基电池，保时捷与美国Group14 Technologies达成6.5亿美元的供应协议。
国内车企方面，广汽埃安2021年首发续航1000公里的电动车型，使用海绵硅负极电池技术的单体电芯，能量密度超过280Wh/Kg;智己汽车于2022年初宣布使用“掺硅补锂”技术，电池单体能量密度可实现300Wh/kg;蔚来发布的半固态电池，采用超高镍正极材料、硅碳复合负极材料和固液混合电解质，能量密度为360Wh/kg。
电池企业方面，宁德时代2023年3月量产的麒麟电池，采用高镍三元正极和硅碳复合材料，能量密度可达255Wh/kg，目前已经装配极氪、理想、阿维塔、哪吒汽车等多种车型;蜂巢能源从2022年开始给宝马Mini批量供货，产品是高镍正极+硅负极的高能量密度方壳电芯;去年11月，力神电池发布高比能大圆柱电池，采用高镍三元正极搭配硅碳负极，能量密度达280Wh/Kg;今年年初，比克电池宣布其N21700CH-58E高容量电芯量产下线，采用高镍+硅负极体系。
材料企业方面，杉杉股份已实现硅基负极批量供货，并规划了宁波4万吨硅基负极一体化基地项目，项目覆盖原料加工、反应合成、中间品加工、表面改性到成品加工等完整工序，将有利于公司形成硅基负极材料一体化产能规模优势。
中国宝安1月在投资者互动平台表示，贝特瑞现有负极产能49.5万吨/年(其中硅基负极0.5万吨/年)。此外，贝特瑞还规划投资50亿元，将要建设年产4万吨的硅基负极产线，预计到2028年将拥有约5万吨/年的硅基产能。
除此之外、翔丰华、道氏技术、天目先导、胜华新材、天诺新能源、杰瑞股份、中科电气、新安股份等企业也都在积极推进硅碳负极的产业化。
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大圆柱电池是增长点
大圆柱电池将是未来硅基负极材料应用的主要增长点。
“目前硅基负极材料主要应用于大圆柱电池。全球硅基负极材料在大圆柱电池中已经量产和即将量产的企业，已经有10家以上。”业界人士表示，46系列大圆柱电池未来掺硅比例有望在10%以上，较目前高镍+硅中的5%掺杂量翻倍，将带动硅负极材料需求大增。信达证券也指出，随着特斯拉、宝马、保时捷等车企对大圆柱电池的市场需求增长，将有效推动硅基负极的普及。
不过值得注意的是，大圆柱电池对硅基材料也提出了很高的要求。据业内人士分析，由于圆柱电池成组效率低，因此硅基负极需要更高首效、更高比容量以匹配正极，降低容量损失。同时，大圆柱电池温度和应力分布不均匀，硅基负极需要开发更低膨胀、更加稳定的结构确保最佳性能。
此外，硅负极材料要持续提升性价比，保持长期的应用优势。
