（文/李沛 編輯/徐喆）進(jìn)入2024年，硅負(fù)極產(chǎn)業(yè)化迎來(lái)明顯提速。

SNE Research近日發(fā)布的《2024年鋰離子電池硅負(fù)極技術(shù)現(xiàn)狀與展望》報(bào)告顯示，隨著這一新型負(fù)極材料應(yīng)用從3C消費(fèi)向動(dòng)力電池領(lǐng)域拓展，預(yù)計(jì)2024年硅負(fù)極的市場(chǎng)滲透率也將突破長(zhǎng)期以來(lái)1%的封印，步入上升軌道，市場(chǎng)規(guī)模將以39%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，一路飆升至2035年的660億美元，整體市場(chǎng)滲透率也將達(dá)到10%左右。

在負(fù)極材料市場(chǎng)當(dāng)前陷于嚴(yán)重供過(guò)于求態(tài)勢(shì)、石墨負(fù)極行情跌跌不休、企業(yè)開(kāi)工率普遍大幅走低的情況下，硅負(fù)極堪稱一枝獨(dú)秀的需求前景，也自然吸引眾多“殺紅了眼”的負(fù)極企業(yè)爭(zhēng)相涌入，根據(jù)SNE Research梳理，目前涉足硅負(fù)極研發(fā)的中國(guó)、韓國(guó)、歐美企業(yè)已經(jīng)增加到70家以上，無(wú)外乎有本土企業(yè)高管曾感言，硅負(fù)極之爭(zhēng)恐怕將“開(kāi)局即終局”。

對(duì)不少普通消費(fèi)者而言，智能手機(jī)是其感知硅負(fù)極價(jià)值的第一個(gè)觸點(diǎn)，目前多家手機(jī)品牌已經(jīng)將負(fù)極摻硅量作為一大產(chǎn)品技術(shù)亮點(diǎn)進(jìn)行宣傳，如小米14Ultra的金沙江電池，就采用了6%硅含量的新一代硅碳負(fù)極技術(shù)，據(jù)稱體積同比降低8%，電池容量提升至5300mAh，續(xù)航提升17%。

能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能量密度，正是硅負(fù)極被視為最有前途的新一代負(fù)極材料原因所在，與目前主流的石墨負(fù)極相比，作為合金型材料的硅負(fù)極具有高出十倍以上的理論比容量和較低的嵌鋰電位（意味著在充電嵌鋰過(guò)程中析鋰風(fēng)險(xiǎn)更?。贿^(guò)硅負(fù)極的缺點(diǎn)也同樣明顯，除了硅作為半導(dǎo)體材料自身的電導(dǎo)率較低，首次庫(kù)倫效率（ICE）較差，更致命的問(wèn)題是電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中硅材料體積會(huì)發(fā)生劇烈漲縮，形成的應(yīng)力足以破壞電池微觀結(jié)構(gòu)，顯著影響循環(huán)壽命，實(shí)物試驗(yàn)還顯示，硅碳負(fù)極軟包電池?zé)崾Э氐奈：π愿?，最高溫度、升溫速度都高于石墨?fù)極電池，這也使得其應(yīng)用于動(dòng)力電池尤其具有挑戰(zhàn)性。

基于這樣的材料特性，此前硅負(fù)極主要應(yīng)用于對(duì)循環(huán)壽命要求較低的電動(dòng)工具、無(wú)人機(jī)等細(xì)分市場(chǎng)，并在早期落地過(guò)程中探索了納米化與表面包覆等一系列改性手段，形成了硅氧和硅碳兩大主要技術(shù)路線，在膨脹、循環(huán)性能上盡管尚未臻于最優(yōu)，但也已經(jīng)被動(dòng)力電池廠商認(rèn)可進(jìn)入了實(shí)用化狀態(tài)。

然而有別于石墨負(fù)極領(lǐng)域中國(guó)廠商幾乎“一統(tǒng)天下”的局面，硅負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化版圖中，美國(guó)當(dāng)前占據(jù)著尤其顯眼的位置，Sila、Group14等知名美國(guó)企業(yè)摸索的氣相沉積硅碳工藝路線，已經(jīng)得到產(chǎn)業(yè)界廣泛認(rèn)同與追隨，如我國(guó)某家負(fù)極材料龍頭企業(yè)日前公開(kāi)的硅碳負(fù)極專利中，就基于對(duì)Group14的硅烷裂解、沉積過(guò)程梳理，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

當(dāng)下萬(wàn)千寵愛(ài)集于一身的Group14，在產(chǎn)業(yè)化布局上也已經(jīng)踩足油門，不僅先后拿到美國(guó)能源部1億美元財(cái)政補(bǔ)貼和1億美元訂單，還通過(guò)并購(gòu)和合資模式，分別在韓國(guó)與德國(guó)啟動(dòng)了產(chǎn)能擴(kuò)張，其中與SK集團(tuán)合資的韓國(guó)項(xiàng)目已即將建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能約2000噸，可支撐每年約10GW高端電池產(chǎn)能，號(hào)稱“亞洲最大的先進(jìn)硅電池材料工廠”，至于其位于美國(guó)華盛頓州的BAM-2工廠，更是標(biāo)榜為“世界最大”。

從石墨負(fù)極被亞洲供應(yīng)鏈完全“卡住脖子”，到硅負(fù)極產(chǎn)業(yè)化一派繁榮，美國(guó)人在負(fù)極材料領(lǐng)域儼然已經(jīng)看到了“彎道超車”的曙光。

這樣耐人尋味的變遷，首要原因或許應(yīng)歸于特斯拉的號(hào)召力，該公司2020年公開(kāi)4680大圓柱電池設(shè)計(jì)時(shí)，所謂的“特斯拉硅”負(fù)極就是一大技術(shù)亮點(diǎn)，圓柱電池也隨后被公認(rèn)為與硅負(fù)極技術(shù)最匹配的電芯結(jié)構(gòu)方案，而在產(chǎn)業(yè)配套上，硅負(fù)極優(yōu)選工藝路線所需的高性能氣相沉積（CVD）等關(guān)鍵設(shè)備還能發(fā)揮歐美半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)積累的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，此外，在對(duì)鋰電供應(yīng)鏈“受制于人”的擔(dān)憂下，美國(guó)能源部2020年以來(lái)在扶持硅負(fù)極技術(shù)發(fā)展上也投入了大量資源，包括捏合橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等頂尖科研機(jī)構(gòu)組成硅聯(lián)盟（Silicon Consortium）聯(lián)合攻關(guān)，闡明硅負(fù)極合成、表征和失效機(jī)制，并積極資助Group14、Solid Power、Sila等企業(yè)的硅負(fù)極應(yīng)用研究，能源部在負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域授予財(cái)政扶持的企業(yè)中，更有一半聚焦于硅負(fù)極技術(shù)路線，足見(jiàn)官方重視程度。

反觀國(guó)內(nèi)，不同于仍以三元體系主導(dǎo)的海外市場(chǎng)，目前我國(guó)動(dòng)力電池領(lǐng)域占據(jù)主要裝機(jī)量份額的還是磷酸鐵鋰產(chǎn)品，其材料體系具有高首效、低成本、長(zhǎng)循環(huán)壽命、中低能量密度的特點(diǎn)，大干快上硅負(fù)極的確缺乏商業(yè)合理性，現(xiàn)有石墨材料迭代足以應(yīng)對(duì)，而在知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局上，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所評(píng)估，我國(guó)于硅合金、硅氧化物、電解液、粘結(jié)劑和集流體領(lǐng)域又面臨著較高專利侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，這意味著硅負(fù)極材料產(chǎn)量高了鐵鋰電芯企業(yè)用不起，進(jìn)入海外市場(chǎng)還可能招惹專利侵權(quán)官司，更何況當(dāng)下的慘烈行情中，負(fù)極材料企業(yè)普遍利潤(rùn)收窄，影響研發(fā)投入和優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能建設(shè)，企業(yè)自身很難激發(fā)起堅(jiān)決押注硅負(fù)極的決心。

盡管這樣的產(chǎn)業(yè)化落差有其現(xiàn)實(shí)合理性，但展望未來(lái)，鋰電創(chuàng)新仍然繞不開(kāi)硅負(fù)極、鋰金屬負(fù)極等關(guān)鍵技術(shù)，除了硅負(fù)極之外，美國(guó)能源部已斥資1億美元用于資助先進(jìn)預(yù)鋰化和鋰金屬負(fù)極產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，實(shí)施主體赫然是大名鼎鼎的應(yīng)用材料公司，官方公告顯示應(yīng)材已開(kāi)發(fā)出一種可大批量制造的卷對(duì)卷工藝，而該公司此前還參與了鋰金屬領(lǐng)域當(dāng)紅企業(yè)SES融資，顯示出這家老牌半導(dǎo)體設(shè)備巨頭對(duì)鋰電技術(shù)演進(jìn)的評(píng)估及謀算，如果鋰金屬負(fù)極的技術(shù)成熟度達(dá)標(biāo)，則其甚至有可能超越硅負(fù)極，加速鋰-硫、鋰-空氣等超高能二次電池的實(shí)用化進(jìn)程。

值得重視的是，站在美國(guó)產(chǎn)業(yè)界視角，隨著其在下一代乃至下兩代負(fù)極技術(shù)上打開(kāi)局面，一眾新型負(fù)極材料企業(yè)在對(duì)鋰電技術(shù)未來(lái)路線圖的認(rèn)知上與國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了微妙差異，例如國(guó)內(nèi)津津樂(lè)道的固態(tài)電池技術(shù)，近期就遭到不少美國(guó)企業(yè)質(zhì)疑，認(rèn)為負(fù)極材料創(chuàng)新足以開(kāi)辟更具商業(yè)可行性的技術(shù)軌道，如Sila聯(lián)合創(chuàng)始人、特斯拉早期員工吉恩·貝爾迪切夫斯基 (Gene Berdichevsky) 近期就公開(kāi)表示，相比能夠兼容現(xiàn)有鋰電制造流程的負(fù)極材料革新，“固態(tài)技術(shù)就像燃料電池汽車，我們會(huì)在路上放一些。從全球產(chǎn)能來(lái)看，這毫無(wú)意義”，他還頗為促狹地將固態(tài)電池與曾經(jīng)的薄膜光伏技術(shù)明星企業(yè)Solyndra進(jìn)行了類比，后者的技術(shù)看似更具顛覆性，卻在商業(yè)落地中難以抗衡晶硅電池的規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，最終于2011年申請(qǐng)破產(chǎn)。

“歷史并不總是重演，但在技術(shù)開(kāi)發(fā)方面，它確實(shí)非常押韻?！?

上文提到的鋰金屬負(fù)極明星企業(yè)SES，其創(chuàng)始人也在近日發(fā)布了題為《揭穿固態(tài)電池神話》的博文，直言不諱表示固態(tài)電池的“圣杯”頭銜名不副實(shí)，固體比液體電解質(zhì)更安全不過(guò)是一個(gè)人云亦云的迷信，正是認(rèn)清了這一點(diǎn)，該公司字號(hào)才從最初的SolidEnergy改為SES，“電解質(zhì)造成了不必要的偏見(jiàn)，限制了我們的創(chuàng)新能力。真正的圣杯應(yīng)該是鋰金屬，因?yàn)樗o我們帶來(lái)了令人印象深刻的能量密度增益，固態(tài)沒(méi)有什么本質(zhì)上的優(yōu)越性，同時(shí)液體也沒(méi)有什么本質(zhì)上的缺陷，業(yè)界根據(jù)電解質(zhì)的固態(tài)或液態(tài)來(lái)區(qū)分電池是不合適的”。

無(wú)論這樣的觀點(diǎn)是否正確，亦或硅、鋰負(fù)極技術(shù)路線未來(lái)怎樣競(jìng)合，一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)是，在鋰電材料、器件、工藝演進(jìn)中，負(fù)極材料換代都是難以繞開(kāi)的關(guān)口，為了避免被難以事先預(yù)計(jì)的“顛覆式創(chuàng)新”傷害，我們除了奮起直追別無(wú)選擇，與其等到海外供應(yīng)鏈成型、股東其新的商業(yè)風(fēng)潮后再疲于追趕，當(dāng)下的果斷布局無(wú)疑更具性價(jià)比。

在充分認(rèn)識(shí)必要性與緊迫性的基礎(chǔ)上，硅負(fù)極技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)落地，或許可充分借鑒不久前備受關(guān)注的全固態(tài)電池產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)（CASIP）模式，由行業(yè)泰斗牽頭，搭建產(chǎn)學(xué)研用各方技術(shù)交流和協(xié)同攻關(guān)的高能級(jí)支撐平臺(tái)，有效整合各方資源，問(wèn)題導(dǎo)向、應(yīng)用牽引、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、成果共享，加速硅負(fù)極產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。當(dāng)然在這一過(guò)程中，中國(guó)產(chǎn)業(yè)界也大可不必太過(guò)妄自菲薄，事實(shí)上，杉杉股份、貝特瑞、璞泰來(lái)等巨頭，均已官宣萬(wàn)噸級(jí)硅基負(fù)極材料量產(chǎn)項(xiàng)目，在產(chǎn)業(yè)鏈上游，中國(guó)企業(yè)的影響力同樣巨大，如硅碳材料制備所需的高純度硅烷氣體，目前中國(guó)產(chǎn)能就占據(jù)全球相當(dāng)大份額，相比之下，Group14、Sila等企業(yè)則對(duì)其本土硅烷供應(yīng)商REC Silicon的服務(wù)頗多抱怨，由此可見(jiàn)，只要我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈資源有效調(diào)動(dòng)起來(lái)，在硅負(fù)極領(lǐng)域完全能夠大有作為。