负极材料，是电池在充电过程中锂离子和电子的载体，主要影响电池的能量密度、充放电效率。在电池成本中，负极材料约占5%~10%。

    【产品名片】

    负极材料主要可分为人造石墨、天然石墨、硅碳负极三类。

    ·碳材料

    以碳材料为原料的石墨负极理论比容量372 mA·h·g-1（毫安时每克），但随着国家对锂电池性能要求不断提高，石墨负极显露出它的不足，如质量比容量较低、循环次数多、层状结构易脱落，因此在目前的电池应用中已发挥至极限。

    ·硅碳负极材料

    硅碳负极是将纳米硅和石墨材料两者混合，通过降低硅基材料粒径至纳米级别，缓冲硅在脱嵌锂离子过程中产生的应力和形变，以最大化提高其实用性。

    2017年，搭载了硅碳负极锂电池的特斯拉Model 3系列汽车面世，开硅碳电池在电动汽车领域应用的先河，进一步激发硅碳负极材料的市场需求。

    ·硅负极材料

    硅负极材料以其大容量的优点，受到了行业内广泛关注，成为目前各科研院所和企业的研究重点。研究发现，硅负极材料理论容量高达4200mA·h·g-1，是石墨材料的10倍以上。然而，硅材料在循环过程中会产生较大体积膨胀，易导致硅负极材料的电池容量衰减。

    【市场情况】

    2021年，全球负极材料出货量达到90.5万吨，同比增长68.2%；中国负极材料出货量达到77.9万吨，同比增长86.4%。

    市场仍以人造石墨为主，人造石墨市场占比接近95%，其余基本为天然石墨。硅碳负极处于发展早期，在国内市场中，仅有一家民营企业实现硅碳负极规模量产，少数企业实现小批量生产，市场广阔。有机构预测2025年全球硅碳负极材料需求量将突破30万吨。

    【研究进展】

    持续优化硅碳负极产品性能

    上海院项目团队在成功研发硅碳负极的基础上，还开发了硅碳负极配套的石墨烯导电剂，解决了市售炭黑类导电剂内阻大等问题，显著提升了硅碳负极大倍率充放电的循环稳定性，为硅碳负极下游推广试用提供了技术支撑。

    在前期百公斤级放大试验的基础上，项目团队自2021年10月起开始筹备硅碳负极吨级中试及相关装置的调研建设。预计今年8月底，该项目将完成第一次吨级中试，所得产品一部分进行自测以验证产品性能的一致性，其余将送往下游客户进行试用和第三方测评。

    下一步，项目团队将持续优化完善吨级中试工艺路线与参数，提升产品性能的一致性。同时，加强与下游企业的交流与合作，共同开发硅碳负极配套锂电池，推动硅碳负极的商业化进程。