文 | 鈦資本研究院

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解質(zhì)四部分構(gòu)成。從 2024 年出貨數(shù)據(jù)來(lái)看，正極材料出貨量達(dá) 320 萬(wàn)噸，負(fù)極材料出貨量超 210 萬(wàn)噸，且仍保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在負(fù)極材料領(lǐng)域，石墨負(fù)極占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，占比超 95%，硅基、硅碳及其他復(fù)合負(fù)極材料占比不足 5%。

鋰離子電池負(fù)極材料如何發(fā)展演變？未來(lái)有哪些趨勢(shì)？近期鈦資本邀請(qǐng)博威新能源材料董事長(zhǎng)楊瑞甫進(jìn)行分享，他是北京理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院博士，曾是中國(guó)人民解放軍總裝備部科研試驗(yàn)高級(jí)研究員，參與近 30 項(xiàng)科研與試驗(yàn)工作，多次獲國(guó)防科技進(jìn)步獎(jiǎng)，是國(guó)家和省市重點(diǎn)新產(chǎn)品和火炬計(jì)劃項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，擁有專利 60 項(xiàng)，也是福建省高層次優(yōu)秀人才（B 類），教育部長(zhǎng)江學(xué)者、杰出青年科學(xué)家評(píng)審專家，目前主持含氟新能源材料的研究開(kāi)發(fā)，成功創(chuàng)建廣東省金光高科有限公司，福建龍德新能源有限公司。主持人是鈦資本董事總經(jīng)理王閔威，長(zhǎng)期關(guān)注前沿科技、夾層金融。以下為分享內(nèi)容：

石墨負(fù)極的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)與應(yīng)用

石墨負(fù)極的高占比與其優(yōu)越的結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān)。其具有六方六面體層狀結(jié)構(gòu)，同一層內(nèi)碳原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成周期性堆疊的六邊形，層間則依靠較弱的范德華引力連接，層間距為 0.335 納米，這一間距恰好成為鋰離子嵌入與脫出的天然通道。在鋰離子電池工作過(guò)程中，負(fù)極材料中的鋰與碳形成合金類化合物，且鋰離子的嵌入與脫出具有可逆性，一次完整的嵌入 -- 脫出過(guò)程即構(gòu)成電池的一個(gè)充放電周期。

石墨負(fù)極還具備五大顯著優(yōu)勢(shì)：一是比容量適中，理論比容量為 372mAh/g，商業(yè)化產(chǎn)品比容量多在 330-360mAh/g，可滿足多數(shù)場(chǎng)景的能量密度需求；二是循環(huán)性能優(yōu)異，層狀結(jié)構(gòu)使其在鋰離子嵌入脫出時(shí)結(jié)構(gòu)變化小、穩(wěn)定性高，消費(fèi)電子電池循環(huán)壽命超 1000 次，動(dòng)力電池超 3000 次，儲(chǔ)能電池更是可達(dá) 10000 次以上；三是高導(dǎo)電性與低電位，電子導(dǎo)電率高，無(wú)需額外添加導(dǎo)電劑，且鋰離子嵌入時(shí)電位接近鋰金屬，能保障電池高電壓與高容量；四是安全性良好，正常使用時(shí)鋰離子嵌入脫出過(guò)程溫和，不易產(chǎn)生金屬鋰枝晶，熱穩(wěn)定性高，安全事故發(fā)生率低（過(guò)充過(guò)放等極端情況除外）；五是制備工藝成熟且成本低，自 1990 年日本索尼推出商業(yè)化鋰離子電池以來(lái)，近 40 年的技術(shù)迭代與規(guī)模擴(kuò)大，推動(dòng)工藝不斷成熟，成本持續(xù)下降。

不過(guò)，石墨負(fù)極也存在明顯局限性。其一，比容量天花板突出，商業(yè)化產(chǎn)品已接近 372mAh/g 的理論值，難以滿足新能源汽車、高端儲(chǔ)能等場(chǎng)景對(duì)高能量密度的需求；其二，快充性能受限，鋰離子在石墨層間的擴(kuò)散受動(dòng)力學(xué)限制，大電流充電易導(dǎo)致負(fù)極表面形成鋰枝晶，既存在安全隱患，又會(huì)縮短循環(huán)壽命；其三，低溫適應(yīng)性差，低溫下電解液離子電導(dǎo)率降低，鋰離子在石墨層間擴(kuò)散阻抗增大，如在 -30 ℃環(huán)境下，容量損失可能超 30%，嚴(yán)重限制低溫使用。

金屬鋰的合金類化合物

為突破石墨負(fù)極的局限，行業(yè)將目光投向了比容量更高的合金化材料，硅、磷、錫、鋁等均是研究方向。這類材料與鋰形成合金時(shí)比容量顯著高于石墨，以硅為例，其理論比容量達(dá) 4200mAh/g，是石墨的十倍以上。但這類材料普遍存在體積膨脹率高的問(wèn)題，且硅的電導(dǎo)率較差，解決體積膨脹與電導(dǎo)率問(wèn)題成為其商業(yè)化應(yīng)用的核心技術(shù)瓶頸。

目前，硅基、磷基合金是負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)，硅基負(fù)極已歷經(jīng)四代技術(shù)迭代，每一代均通過(guò)材料設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化，逐步改善體積膨脹、循環(huán)壽命、首次效率等關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，硅在常溫下性質(zhì)穩(wěn)定，便于操作，降低了工程化難度。預(yù)計(jì)到 2030 年前后，硅基負(fù)極的滲透率將達(dá)到 30%，磷基等材料在高端領(lǐng)域的應(yīng)用也將逐步擴(kuò)大，未來(lái)有望推動(dòng)鋰離子電池性能實(shí)現(xiàn)新突破。

硅基負(fù)極材料四代技術(shù)發(fā)展概況

硅基負(fù)極材料作為鋰離子電池領(lǐng)域提升能量密度的關(guān)鍵方向，其技術(shù)迭代圍繞解決容量、循環(huán)壽命、成本三大核心矛盾持續(xù)迭代，已形成四代具有顯著差異的技術(shù)體系，各代技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能表現(xiàn)與應(yīng)用場(chǎng)景上各有側(cè)重，以下從技術(shù)原理、核心優(yōu)勢(shì)、主要缺陷及應(yīng)用適配性展開(kāi)詳細(xì)闡述。

1、第一代硅基負(fù)極：研磨包覆型硅基材負(fù)極料

第一代硅基負(fù)極屬于物理改性范疇，技術(shù)核心是通過(guò)機(jī)械球磨 + 碳包覆工藝制備微米級(jí)核殼結(jié)構(gòu)材料。具體流程為：先將硅原料通過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械球磨工藝細(xì)化成微米級(jí)顆粒，再對(duì)微米硅顆粒進(jìn)行碳包覆處理，最終形成類似 " 核桃殼 " 或 " 雞蛋殼 " 的核殼結(jié)構(gòu)——硅顆粒為 " 核 "，碳層為 " 殼 "。

從性能表現(xiàn)來(lái)看，該代技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)集中在工藝適配性與初步膨脹抑制上。一方面，工藝門檻極低，僅依賴成熟的機(jī)械球磨技術(shù)即可完成生產(chǎn)，無(wú)需引入復(fù)雜設(shè)備或新型工藝，能直接適配現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極生產(chǎn)線，可與石墨材料直接混合使用，兼容性極強(qiáng)；另一方面，碳包覆形成的核殼結(jié)構(gòu)能初步緩解硅在鋰離子嵌入 / 脫出過(guò)程中的體積膨脹問(wèn)題，將硅材料原本 300% 的體積膨脹率降至約 150%，為硅基材料的初步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

然而，第一代硅基負(fù)極的缺陷也較為突出，嚴(yán)重限制其大規(guī)模推廣。其一，循環(huán)壽命短，由于機(jī)械球磨制備的硅顆粒粒徑較大（微米級(jí)），且碳包覆層易在充放電循環(huán)中破裂，導(dǎo)致硅顆粒易團(tuán)聚、破裂，通常循環(huán) 200 次后容量會(huì)出現(xiàn)顯著衰減；其二，首次庫(kù)倫效率（首效）低，機(jī)械包覆工藝難以實(shí)現(xiàn)碳層的均勻、完整包覆，且包覆層強(qiáng)度不足，在充放電過(guò)程中，負(fù)極材料與電解質(zhì)形成的 SEI 膜會(huì)反復(fù)破裂與再生，消耗大量活性鋰離子，首效僅能維持在 70%-80%；其三，導(dǎo)電性差，硅本身屬于半導(dǎo)體材料，電子傳導(dǎo)效率低，需在材料中摻入較高比例的導(dǎo)電劑才能滿足基本導(dǎo)電需求，進(jìn)一步壓縮了活性物質(zhì)的容量占比。

2、第二代硅基負(fù)極：硅氧化合物復(fù)合體系

第二代硅基負(fù)極轉(zhuǎn)向化學(xué)改性路徑，以氧化亞硅（SiO）與碳復(fù)合為技術(shù)核心，通過(guò)硅氧鍵的形成優(yōu)化材料性能。其技術(shù)原理是：利用氧化亞硅與碳進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)，過(guò)程中氧原子與硅原子形成穩(wěn)定的硅氧鍵，同時(shí)生成氧化鋰、硅氧酸鋰等物質(zhì)。這些產(chǎn)物不僅能作為體積膨脹的緩沖介質(zhì)，還能構(gòu)建鋰離子快速傳輸通道，同時(shí)抑制納米硅顆粒的團(tuán)聚，從化學(xué)層面改善硅基材料的固有缺陷。

相較于第一代，第二代技術(shù)的性能提升集中在循環(huán)穩(wěn)定性與容量表現(xiàn)上。在體積膨脹控制方面，硅氧鍵的存在與緩沖物質(zhì)的生成，使材料體積膨脹率進(jìn)一步降至 100%-120%；循環(huán)壽命隨之大幅延長(zhǎng)，可穩(wěn)定循環(huán) 500 次以上，遠(yuǎn)超第一代的 200 次上限；比容量也顯著提升，達(dá)到 1500mAh/g 以上，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)石墨負(fù)極（約 372mAh/g）。此外，硅氧鍵能減少硅與電解液的直接接觸，提升負(fù)極材料與電解質(zhì)之間的界面穩(wěn)定性，降低 SEI 膜的破損頻率。

但第二代硅基負(fù)極仍存在未解決的關(guān)鍵問(wèn)題。一是首效依舊偏低，由于氧元素的存在，材料在首次充放電過(guò)程中會(huì)生成氧化鋰、硅氧酸鋰等物質(zhì)，這些物質(zhì)會(huì)消耗部分活性鋰離子，導(dǎo)致首效仍維持在 70%-80% 的水平，與商用需求存在差距；二是導(dǎo)電性仍需改善，硅氧化合物本身的電子傳導(dǎo)效率未得到根本提升，仍需通過(guò)添加導(dǎo)電劑來(lái)優(yōu)化電子傳輸效率，增加了材料制備成本與工藝復(fù)雜度；三是存在不可逆容量損失，反應(yīng)生成的氧化鋰、硅氧酸鋰屬于非活性物質(zhì)，無(wú)法參與后續(xù)鋰離子脫嵌循環(huán)，這類物質(zhì)約消耗 30% 的鋰離子，直接導(dǎo)致材料有效容量下降。

3、第三代硅基負(fù)極：預(yù)鋰化補(bǔ)償型體系

第三代硅基負(fù)極在第二代硅氧化合物技術(shù)基礎(chǔ)上，引入物理預(yù)鋰化技術(shù)，核心是通過(guò)主動(dòng)補(bǔ)鋰解決首次容量損失問(wèn)題。其技術(shù)邏輯是：在硅氧化合物復(fù)合體系中，加入氮化鋰、金屬鋰粉、磷化鋰等預(yù)鋰化試劑或構(gòu)建補(bǔ)鋰界面層，在電池首次循環(huán)前提前補(bǔ)充被消耗的鋰離子，補(bǔ)償因生成非活性物質(zhì)導(dǎo)致的容量損失，從而突破第二代技術(shù)的性能瓶頸。

該代技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在首效、循環(huán)壽命與能量密度的同步提升。首效得到顯著改善，從第二代的 70%-80% 提升至 90% 以上，大幅降低了首次循環(huán)的容量損耗；循環(huán)壽命進(jìn)一步延長(zhǎng)，普通體系可接近 1000 次循環(huán)，適配車用電池（如特斯拉相關(guān)電池）時(shí)，循環(huán)壽命可達(dá) 1000-1500 次，滿足動(dòng)力電池的長(zhǎng)壽命需求；能量密度表現(xiàn)優(yōu)異，當(dāng)與高鎳三元正極搭配，并適配高電解液體系時(shí)，電池質(zhì)量比能量可達(dá)到 250-300Wh/kg，能有效提升終端產(chǎn)品（如電動(dòng)汽車）的續(xù)航能力。

不過(guò)，第三代技術(shù)的缺陷主要集中在工藝復(fù)雜度與成本、安全風(fēng)險(xiǎn)上。一是工藝難度高，預(yù)鋰化過(guò)程需精確控制鋰元素的分布，需引入專用設(shè)備，設(shè)備投入規(guī)模顯著增加；二是安全風(fēng)險(xiǎn)提升，部分體系采用金屬鋰粉作為補(bǔ)鋰劑，而金屬鋰粉易與空氣、水分發(fā)生反應(yīng)，存在氧化燃燒風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中必須全程使用惰性氣體保護(hù)，增加了工藝管控難度；三是成本上升，預(yù)鋰化試劑（如氮化鋰、磷化鋰）的添加與惰性氣體保護(hù)工藝，使材料制備成本較前兩代上升 15%-20%，制約其在中低端產(chǎn)品中的應(yīng)用。

4、第四代硅基負(fù)極：多孔碳骨架 - 納米硅復(fù)合體系

第四代硅基負(fù)極屬于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新型技術(shù)，核心是通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝構(gòu)建三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)原理為：將硅烷氣體通過(guò)熱分解生成納米硅顆粒，同步將其嵌入多孔碳骨架的空隙中，利用多孔碳骨架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性限制納米硅顆粒的體積膨脹，同時(shí)依托碳骨架的導(dǎo)電性構(gòu)建連續(xù)的電子與離子傳輸通道。從技術(shù)迭代邏輯來(lái)看，該代技術(shù)從第一代的 " 物理包覆 "、第二代的 " 化學(xué)改性 "、第三代的 " 主動(dòng)補(bǔ)鋰 "，升級(jí)為 " 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 "，更精準(zhǔn)地平衡容量、循環(huán)、成本三大矛盾。

作為當(dāng)前硅基負(fù)極的先進(jìn)技術(shù)方向，第四代體系具備四大核心優(yōu)勢(shì)。其一，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性極強(qiáng)，多孔碳骨架可承受 15MPa 以上的壓力，且骨架內(nèi)部擁有豐富的微孔、介孔及連通空腔結(jié)構(gòu)；硅烷熱分解生成的納米硅顆粒被限制在 5-10 納米范圍內(nèi)，均勻分散于多孔碳的孔隙中，多孔碳的空腔結(jié)構(gòu)能有效吸收硅嵌鋰時(shí)的體積膨脹應(yīng)力，將整體體積膨脹率控制在 50%-100%，同時(shí)碳骨架能牢牢錨定納米硅顆粒，防止其在循環(huán)過(guò)程中脫離電極，顯著提升循環(huán)穩(wěn)定性。

其二，電子與離子傳輸效率高，多孔碳骨架為 SP 雜化結(jié)構(gòu)，存在孤對(duì)電子，具備高導(dǎo)電性；其三維連通結(jié)構(gòu)可構(gòu)建連續(xù)的電子傳輸路徑，從根本上解決硅的導(dǎo)電性缺陷；同時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)能增加電極與電解液的接觸面積，縮短鋰離子擴(kuò)散距離，使材料在高倍率充放電下仍能保持高容量。其四，界面穩(wěn)定性優(yōu)異，多孔碳可通過(guò)一次碳包覆、二次碳包覆工藝，利用碳 - 硅化學(xué)鍵隔離硅與電解液的直接接觸；此外，碳骨架表面可通過(guò)摻雜氮、磷等元素調(diào)控表面能，誘導(dǎo)形成富含氟化鋰等無(wú)機(jī)成分的穩(wěn)定 SEI 膜，降低循環(huán)過(guò)程中界面阻抗的增長(zhǎng)速度，進(jìn)一步提升循環(huán)壽命。

其五，應(yīng)用場(chǎng)景適配性靈活，可通過(guò)優(yōu)化硅的負(fù)載量（通常在 30%-60%）與碳骨架的孔徑分布滿足不同需求：硅負(fù)載量 50%-60% 的材料側(cè)重高容量，適用于高能量密度場(chǎng)景（如電動(dòng)汽車動(dòng)力電池）；硅負(fù)載量 30%-40% 的材料側(cè)重循環(huán)穩(wěn)定性，適用于儲(chǔ)能電池等對(duì)壽命要求更高的場(chǎng)景。

與前三代技術(shù)相比，第四代硅基負(fù)極在理論比容量、體積膨脹率、首效、導(dǎo)電性、倍率性能、循環(huán)性能等關(guān)鍵指標(biāo)上均實(shí)現(xiàn)全面超越，不僅解決了硅基材料的固有缺陷，還通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平衡了性能與成本，成為未來(lái)硅基負(fù)極規(guī)?；瘧?yīng)用的核心方向之一。

第四代多孔碳骨架 - 納米硅復(fù)合負(fù)極雖在能量密度、首效、循環(huán)壽命上實(shí)現(xiàn)突破，但仍存在四大待解問(wèn)題，當(dāng)前處于產(chǎn)業(yè)化前夜，未來(lái)將圍繞性能、成本、場(chǎng)景三大核心方向迭代，有望在 2030 年前后成為鋰電池負(fù)極主流選擇。

在技術(shù)瓶頸方面，其一，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且成本高。該材料產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋硅烷氣制備、化學(xué)氣相沉積（CVD）、硫化床加工、多孔碳制作等環(huán)節(jié)，相較于傳統(tǒng)研磨包覆工藝，流程顯著更長(zhǎng)、工藝更復(fù)雜，直接推高制備成本；其二，體積能量密度受限。多孔碳骨架空隙率高導(dǎo)致材料真密度低，即便質(zhì)量比容量表現(xiàn)優(yōu)異，體積比能量?jī)H比高容量石墨負(fù)極提升 20%-30%，難以滿足對(duì)體積要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景；其三，長(zhǎng)期循環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足。充放電過(guò)程中，硅顆粒反復(fù)膨脹收縮會(huì)逐漸破壞多孔碳骨架完整性，可能導(dǎo)致導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)破裂，且高比表面積會(huì)增加界面膜（SEI 膜）生成面積，長(zhǎng)期循環(huán)下 SEI 膜持續(xù)增長(zhǎng)，消耗電解液與活性鋰，引發(fā)容量衰減；其四，電解液兼容性差。多孔碳結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了電解液浸潤(rùn)面積，易使硅與碳界面發(fā)生過(guò)度副反應(yīng)，需專用電解液抑制，進(jìn)一步增加電池體系成本。

從應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，硅碳復(fù)合材料用于高性能鋰電池已成為行業(yè)共識(shí)，但大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化尚未到來(lái)，正處于 " 產(chǎn)業(yè)化前夜 "，整體處于工程驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)鏈適配與裝備完善階段。目前產(chǎn)業(yè)鏈中，硅烷氣、CVD 硫化床等裝備已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而關(guān)鍵的多孔碳材料仍處于小批量工程驗(yàn)證階段，未達(dá)成規(guī)模化生產(chǎn)，成為制約整體產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心環(huán)節(jié)之一。

未來(lái)發(fā)展將聚焦性能提升、成本優(yōu)化與場(chǎng)景拓展三大核心方向。性能提升上，材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，可通過(guò)精準(zhǔn)構(gòu)建分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)、創(chuàng)建動(dòng)態(tài)自修復(fù)界面、采用多金屬元素復(fù)合策略及碳材料協(xié)同作用，優(yōu)化材料理化性質(zhì)；界面工程層面，借助物理、電化學(xué)連接劑與導(dǎo)電劑協(xié)同，以及高分子材料原位包覆，減少界面阻抗、增強(qiáng)界面穩(wěn)定性。成本優(yōu)化方面，生產(chǎn)工藝上，可從當(dāng)前 CVD 工藝 50-100 公斤 / 批的間歇性作業(yè)，升級(jí)為臥式窯爐連續(xù)化生產(chǎn)，降低能耗與成本、提升效率；原材料端，可用低成本生物質(zhì)多孔碳替代樹(shù)脂基多孔碳，或利用光伏廢料生產(chǎn)硅烷氣，同時(shí)推廣干法電極工藝、構(gòu)建閉環(huán)回收體系，進(jìn)一步壓縮成本。場(chǎng)景拓展上，高續(xù)航快充動(dòng)力電池、固態(tài)電池配套需求，以及低空經(jīng)濟(jì)、人型機(jī)器人等新型經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的爆發(fā)，將為硅碳復(fù)合材料創(chuàng)造多元化應(yīng)用空間。

總體而言，硅碳復(fù)合材料未來(lái)將呈現(xiàn)技術(shù)迭代加速、成本持續(xù)下降、應(yīng)用場(chǎng)景多元化的趨勢(shì)。短期看，消費(fèi)電子與動(dòng)力電池需求將主導(dǎo)其增長(zhǎng)；中長(zhǎng)期看，隨著固態(tài)電池商業(yè)化與低空經(jīng)濟(jì)爆發(fā)，有望打開(kāi)萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)空間，預(yù)計(jì) 2030 年前后成為鋰電池負(fù)極主流選擇，引領(lǐng)全球新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高能量密度與長(zhǎng)壽命并行的新時(shí)代。

無(wú)負(fù)極電池技術(shù)

無(wú)負(fù)極電池技術(shù)是近年來(lái)鋰離子電池領(lǐng)域涌現(xiàn)的創(chuàng)新方向，其核心技術(shù)特征與傳統(tǒng)電池形成顯著差異——不在負(fù)極集流體表面預(yù)制活性材料，而是讓鋰離子從正極脫出后，直接在負(fù)極集流體表面沉積、脫嵌。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)使其區(qū)別于傳統(tǒng)石墨負(fù)極電池與鋰金屬電池，具備兩大核心優(yōu)勢(shì)：一是能量密度更高，省去預(yù)制負(fù)極活性材料的空間與重量，為提升電池整體能量密度釋放更多設(shè)計(jì)空間；二是成本更低，減少了負(fù)極活性材料的制備、加工與裝配環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程的同時(shí)降低原材料與工藝成本，在動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池等對(duì)成本敏感的領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

然而，無(wú)負(fù)極電池目前面臨嚴(yán)重的技術(shù)瓶頸，制約其規(guī)?；瘧?yīng)用。最核心的問(wèn)題是鋰金屬沉積行為失控與界面穩(wěn)定性差：通電過(guò)程中，鋰金屬在集流體表面沉積不均勻，易形成鋰枝晶——鋰枝晶不僅會(huì)刺穿電池隔膜，引發(fā)正負(fù)極短路，大幅增加安全風(fēng)險(xiǎn)；還會(huì)導(dǎo)致電極表面的固體電解質(zhì)界面膜（SEI 膜）反復(fù)破裂與重組。SEI 膜的不穩(wěn)定會(huì)持續(xù)消耗電解液與活性鋰離子，使電池首次庫(kù)倫效率及循環(huán)效率顯著降低，最終造成電性能快速惡化，如容量衰減加速、循環(huán)壽命縮短、倍率性能下降等，成為無(wú)負(fù)極電池走向?qū)嵱没年P(guān)鍵障礙。

針對(duì)上述問(wèn)題，行業(yè)當(dāng)前主要圍繞四大方向開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)：一是集流體改性，通過(guò)調(diào)整集流體的表面形貌、成分或結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)鋰金屬均勻沉積，抑制鋰枝晶生長(zhǎng)；二是電解液優(yōu)化，研發(fā)專用電解液配方（如添加新型鋰鹽、溶劑或添加劑），改善鋰離子傳輸效率，同時(shí)促進(jìn)形成穩(wěn)定的 SEI 膜；三是人工 SEI 膜構(gòu)建，通過(guò)物理或化學(xué)方法在集流體表面預(yù)先制備一層均勻、致密的人工界面膜，替代不穩(wěn)定的自然形成 SEI 膜，提升界面穩(wěn)定性；四是補(bǔ)鋰技術(shù)引入，通過(guò)在電池體系中加入補(bǔ)鋰劑，補(bǔ)償循環(huán)過(guò)程中活性鋰的消耗，緩解容量衰減。

在眾多研發(fā)方向中，3D 多孔技術(shù)被視為未來(lái)可能產(chǎn)生重大突破的領(lǐng)域，具體包括 3D 多孔金屬負(fù)極與復(fù)合金屬負(fù)極。這類技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于 " 一體兩用 " ——多孔結(jié)構(gòu)的材料既承擔(dān)集流體的功能，又能為鋰金屬沉積提供充足空間，通過(guò)物理限制作用抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，同時(shí)緩解鋰沉積 / 脫嵌過(guò)程中的體積變化，兼顧安全性與循環(huán)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是無(wú)負(fù)極電池技術(shù)中最具前景的發(fā)展路徑之一。

張家港博威公司的技術(shù)背景與多孔碳領(lǐng)域布局

張家港博威公司在核心產(chǎn)品——多孔碳的研發(fā)上，已完成兩代技術(shù)迭代，形成差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。第一代產(chǎn)品為無(wú)定形塊體多孔碳，技術(shù)路線與國(guó)內(nèi)多數(shù)同行一致，主要滿足基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景需求；第二代產(chǎn)品是公司當(dāng)前的核心創(chuàng)新成果——高球形度多孔碳微球，通過(guò)技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)兩大關(guān)鍵指標(biāo)可控：一是粒徑可控，可根據(jù)客戶需求調(diào)整微球尺寸；二是孔徑可控，能適配不同電池體系對(duì)鋰離子傳輸通道、體積膨脹緩沖空間的需求，可為不同應(yīng)用場(chǎng)景（如動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池）、不同客戶提供定制化解決方案，目前已具備小批量工程驗(yàn)證能力，為后續(xù)規(guī)?；a(chǎn)與市場(chǎng)推廣奠定基礎(chǔ)。

問(wèn)答

Q1：未來(lái)這些下游的市場(chǎng)對(duì)負(fù)極材料的需求結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生怎么樣的變化？這樣的變化，會(huì)給負(fù)極材料企業(yè)帶來(lái)哪些機(jī)會(huì)跟挑戰(zhàn)？

A：硅碳負(fù)極材料正站在產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的前夜，有望接替石墨成為下一代主流負(fù)極，并衍生出多條百億級(jí)賽道。按現(xiàn)有石墨負(fù)極市場(chǎng)推算，到 2030 年僅硅碳負(fù)極即可形成千級(jí)空間，遠(yuǎn)超六氟磷酸鋰等鋰電材料的 200 – 300 億規(guī)模。博威的多孔碳技術(shù)除用于動(dòng)力電池外，還可切入固態(tài)電池、超級(jí)電容器、兆瓦級(jí)快充等場(chǎng)景，每個(gè)細(xì)分都是百億級(jí)需求。當(dāng)前行業(yè)尚處產(chǎn)業(yè)化初期，技術(shù)領(lǐng)先者一旦疊加資本加速，將率先占據(jù)頭部位置，享受巨大紅利。

Q2：像寧德時(shí)代本身也在做負(fù)極材料的研發(fā)跟生產(chǎn)，您跟他們未來(lái)會(huì)處于什么樣的關(guān)系？是競(jìng)爭(zhēng)，還是成為他們的一個(gè)供應(yīng)商？

A：博威把自身定位為 " 協(xié)作型供應(yīng)商 "，以技術(shù)代差切入硅碳負(fù)極賽道。傳統(tǒng)負(fù)極龍頭（如貝特瑞）長(zhǎng)期深耕石墨體系，切入碳材料相當(dāng)于從零起步；而博威依托十余年多孔碳研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，已形成兩代產(chǎn)品，在粒徑與孔徑控制上領(lǐng)先對(duì)手一至兩年。公司正與國(guó)內(nèi)多家負(fù)極材料等頭部企業(yè)洽談驗(yàn)證樣品，計(jì)劃以 " 供應(yīng) + 技術(shù)共創(chuàng) " 模式合作：博威提供高性能多孔碳與工藝包，對(duì)方完成硅碳復(fù)合材料的工藝研究與量產(chǎn)放大，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。通過(guò)這種 " 先發(fā)技術(shù) + 龍頭渠道 " 的協(xié)同關(guān)系，博威既能快速鎖定下游訂單，又能讓傳統(tǒng)巨頭在窗口期內(nèi)完成技術(shù)升級(jí)，形成穩(wěn)固的供需共同體，共同搶占即將爆發(fā)的硅碳負(fù)極市場(chǎng)。