我国硅基负极出货量持续增长

传统石墨负极比容量已接近理论上限，硅基负极凭借高比容量等优势有望成为下一代高能量密度锂电池负极材料。目前负极材料市场主要以石墨类材料为主，据SMM钴锂新能源，天然石墨具备成本、比容量等优势，人造石墨在循环性能、安全性能、充放电倍率等具备优势。目前石墨负极容量在360 mAh/g左右，已开发接近理论比容量上限（372 mAh/g），而近年来新能源车等领域高速发展对锂电池能量密度提出更高的要求，石墨负极难以满足。相较于石墨负极，硅负极材料理论比容量高达4200 mAh/g（Li22Si5），同时具有嵌锂电位低、原材料丰富和环保等优势，硅基负极有望成为下一代高能量密度锂电负极材料。

硅基负极可有效提升锂电池能量密度，但由于硅材料体积膨胀、导电性差等缺点所带来的负面影响制约其商业化应用，目前仍处于商业化初期。据起点锂电数据，2017-2022年，我国硅基负极出货量约从0.15万吨增长至1.6万吨，CAGR为60.6%，2022年硅基负极渗透率仅为1.1%。随着相关改性技术的进步与发展，硅基负极渗透率有望进一步增长。

当下制约硅基负极产业化的最大瓶颈是其体积变化率大。硅负极材料具有高比容量的核心优势，但硅基负极产业化面临两大瓶颈因素。首先，硅的电导率低，影响锂离子在硅颗粒内部的扩散，导致电化学动力学速率低，从而影响电池的倍率性能。更主要的缺陷，硅在锂化过程中，嵌锂和脱锂过程中会发生各向异性的膨胀和收缩，体积变化率大（Li22Si5约360%）。巨大的体积变化，一方面使得应力积累、产生裂纹，导致硅颗粒破裂，降低电池循环性能及安全性；另一方面使得SEI膜反复形成，持续损失活性锂源，降低首次库伦效率及电池容量。