從實驗室到生產線！歐陽明高院士工作站固態電池新一代關鍵材料——硅碳負極材料

近日，歐陽明高院士工作站負極材料成果發布會暨四川華宜清創新材料科技有限公司（簡稱：華宜清創）揭牌儀式在四川宜賓南溪舉行。這也標志著作為固態電池新一代關鍵材料的硅碳負極材料，在宜賓實現了從理論到實踐、從研發到應用、從實驗室到生產線的成功轉化。

據了解，歐陽明高院士工作站，一直致力于推動以動力電池為核心的新能源汽車全技術鏈和產業鏈發展，重點圍繞電池安全、先進材料、快充快換、新能源汽車大數據、動力電池全生命周期管理等智慧能源生態最新技術領域開展科技研發，四年來，已申請知識產權230余項、現有授權專利210項，孵化科技創新成果轉化企業20余家，為宜賓動力電池產業科技創新和科技成果轉化發揮了至關重要的作用。

華宜清創是歐陽明高院士工作站在宜重要科技成果轉化之一，也是院士工作站落地宜賓4年以來，持續深化政產學研合作、深化科技創新和成果轉移轉化的重要表現，其成立將為宜賓打造全球一流動力電池產業集群提供強勁助力。

華宜清創主要聚焦于低成本、高比容量和長壽命鋰離子電池硅基材料的研發、生產和銷售。其硅碳負極材料擁有超高容量、高首效和高倍率，在新型硅基負極產業鏈中處于領先地位，憑借成熟的技術工藝路線，成本遠遠低于同類硅碳產品。在業界取得了良好的評價和反響，推動了高能量密度鋰離子電池的技術發展和商業化進程，推動了硅碳負極全電池的產業化進度，推動了相關產業鏈的配套和發展。

針對硅碳負極行業存在的技術路徑單一且受限、產品批次穩定性差以及難以實現規模化生產等痛點，華宜清創重磅推出了高比容量及超高比容量硅碳負極系列產品，有力地助推液態電池進一步提升電芯能量密度，加快全固態電池的產業化進程。

華宜清創董事長楊敏表示，華宜清創在技術和成本方面具有明顯優勢。采用“一步法”制備的硅碳負極材料，適用于硫化物全固態電池體系，有效解決了碳材料與硫化物電解質之間的副反應問題。目前，華宜清創研發的比容量為1500mAh/g硅碳負極材料，經過1000次循環后，容量保持率高于82%。目前已與國內外多家固態電池企業達成深度合作。

發布會上，歐陽明高院士表示，硅碳負極是全固態電池體系中重要的一環。

關于硅碳負極的制備可以分為兩個階段，首先利用富碳材料經高溫碳化并活化刻蝕制造出多孔碳骨架結構（制備多孔碳），隨后向多孔碳骨架的孔隙中輸送含硅化合物，經高溫熱解使氣體沉淀成硅納米顆粒（填充硅）。

多孔碳的制備

多孔碳骨架的核心目的：1）有效儲硅；2）緩解硅在嵌鋰過程中的體積膨脹；3）減少硅與電解質接觸、抑制電解質膜的生產。因此，多孔碳骨架好壞直接決定后續CVD量產后的產品性能，包括孔隙率、孔隙一致性等指標。此外還需注意的是，不同參數性能的多孔碳需要與不同的石墨相匹配，才能在電池端表現出優異的性能。

硅的填充

目前，以硅烷為原料、采用氣相沉積CVD法在多孔碳中沉積硅是確定性技術路線，1噸硅碳負極原料需要0.6-0.8噸硅烷、0.5噸多孔碳。

硅烷氣具有以下幾個特性：特氣資質特性（a. 生產硅烷的資質備案門檻較高；b. 資產投入極重）；產線一般很難停產，一旦供大于求，會導致其價格的急劇下跌。

現階段影響硅碳負極的關鍵因素分析

1、單噸硅碳負極成本和工藝

1噸硅碳負極=0.5噸多孔碳（生物基18萬*0.5=9萬，樹脂基35萬*0.5=17.5萬）+0.7噸硅烷（18萬*0.7=12.6萬）。生物基21.6萬，樹脂基30.1萬，其中活化刻蝕工藝的成本和品質也是核心因素之一。依據能量密度提升比例和現有石墨價格，計算碳負極原料的臨界成本約為20-25萬/噸。

2、沉積硅烷的CVD設備

目前市面上工藝成熟且可大批量供貨的為20 kg級CVD設備，年產量6噸，設備價格60-65萬元（1年產值約300萬元）。百公斤級設備，設備廠商尚不能批量化供貨、大部分硅碳廠在“自研”（和科研機構合作開發CVD設備、自己有CVD設備研發團隊等）。

所以，此次歐陽明高院士工作站負極材料成果發布會的舉行，不僅是硅碳負極材料從理論到實踐、從研發到應用、從實驗室到生產線的成功轉化，也是有助于全固態電池體系發展的重要一環。

參考來源：

歐陽明高院士工作站負極材料成果發布會暨四川華宜清創新材料科技有限公司揭牌儀式圓滿舉行.華宜清創官網

歐陽明高院士工作站成果發布暨宜賓固態電池創新產業園啟動儀式舉行.宜賓發布

硅碳負極步入大批量應用前夕.九派資本

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