硅基负极有望替代石墨成为下一代锂离子电池负极材料

在中国新能源汽车政策激励和市场需求下，动力电池能量密度提升是必然趋势。
　　从供应端来看，国家对电池产业的能量密度提升有着明确的指导性要求。2017年，国家工信部等四部委发布的《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中提出，到2020年我国新型锂离子动力电池单体比能量超300瓦时/公斤，到2025年单体比能量达500瓦时/公斤。
　　从需求端来看，国家“双积分”政策促使车企积极使用高能量密度的电芯。2018年4月1日实行的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》对新能源汽车积分比例提出强制性要求。
　　新能源汽车积分的计算一方面由汽车的续航里程决定，另一方面对汽车百公里耗电量（由汽车质量决定）设定不同标准，满足政策中百公里耗电量这一指标要求的新能源汽车，其可计算的新能源汽车积分是标准积分的1.2倍。而对于不满足标准的新能源汽车，积分仅是标准积分的0.5倍。
　　在供需两端的合力推动下，动力电池需要朝着高能量密度方向发展，这对电池的材料体系提出了变革的要求。
　　在锂电池的四种主要构成材料里面，占到电芯成本40%的正极材料和占到电芯成本近30%的负极材料对电池性能的影响最大。
　　在高能量密度的未来发展路径中，动力电池正极材料从2018年开始已经采用高镍三元材料，材料配比从此前的111向523、622和811渐次升级，正是这种升级成就了容百科技的崛起。
　　如今，领先企业的动力电池能量密度已经达到260瓦时/公斤，若想进一步提高动力电池的能量密度，负极材料也必须有重大突破。
　　现有的动力电池负极材料90%都是采用石墨负极，石墨负极具有电导率和稳定性高的优势，但在能量密度提升方面遇到了一些麻烦，当下的发展已接近其理论最大值——372毫安时/克。
　　实验研究发现，硅是目前理论上容量最大的负极材料，锂在硅中形成Li4.4Si时，比容量高达4200毫安时/克，远远高于石墨的理论容量，且硅具有低嵌锂电位和低成本的优势。