山東石大勝華電極材料中心技術(shù)總監(jiān)2022年7月項(xiàng)目及公司介紹硅材料特性SiOx-C負(fù)極Si@C負(fù)極產(chǎn)業(yè)展望項(xiàng)目及公司介紹公司介紹 鋰電行業(yè)半導(dǎo)體行業(yè)鋰電行業(yè)半導(dǎo)體行業(yè)鋰電行業(yè)電解液配方開發(fā)、電解液溶劑、鋰鹽、添加劑硅基負(fù)極項(xiàng)目介紹SiOx-C量產(chǎn)線，Si@C開發(fā)線。SiOx-C量產(chǎn)線（在建30，000T/YSi@C量產(chǎn)線。還有導(dǎo)電劑、補(bǔ)鋰劑等。普通型SiOx-C（SH-P）高首效SiOx-C（H01S）高首效SiOx-C（H02）沉積法Si@C（HQ）硅基負(fù)極項(xiàng)目介紹IISiOx-C（SiOx-C（H02）團(tuán)隊(duì)建設(shè)及專利布局團(tuán)隊(duì)建設(shè)石大勝華制定博士、碩士等引進(jìn)計(jì)劃，組建了博士2人、碩士5人、本科10人、試驗(yàn)人員近40人組成的實(shí)力強(qiáng)、效率高、業(yè)務(wù)精的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)專利布局已在國內(nèi)及國際PCT同步申請硅基負(fù)極核心專利，近期即將授權(quán)，有望為廣大客戶提供知識產(chǎn)權(quán)支撐。硅材料特性硅材料簡介半導(dǎo)體材料最早于1926年半導(dǎo)體材料最早于1926年應(yīng)用于工業(yè)中，以Cu2O及Se（硒）為代表。硅是一種化學(xué)元素，英文名稱Silicon，化學(xué)符號是Si，舊稱矽，原子序數(shù)14，相對原子質(zhì)量28.0855，密度2.4g/cm3,熔點(diǎn)1414℃,沸點(diǎn)2355℃,元素周期表上IVA族的類金屬元素。按不同形態(tài)和純度來說，硅材料大致可以分為金屬硅、原生多晶硅、多晶硅、單晶硅和無定形硅五種同素異形體，晶體硅為鋼灰色，無定形硅為黃褐色。晶體硅屬于原子晶體，硬度為7，有半導(dǎo)體性質(zhì)。1940年，Ge開始應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)；1953年，Si開始逐漸替代包括Ge在內(nèi)的半導(dǎo)體材料。20世紀(jì)80年代至今20世紀(jì)80年代至今，Si元素成為半導(dǎo)體、光伏、鋰電等行業(yè)的關(guān)鍵角色，人類正式進(jìn)入硅基文明時(shí)代。硅材料性質(zhì)Si的晶格常數(shù)是0.54nm，密度為2.33x10-3Si的晶格常數(shù)是0.54nm，密度為2.33x10-3Si在室溫下的禁帶寬度為1.12eV；Si的折射率是3.4(5μm);Si同時(shí)是本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體；在固溶度上限之下，雜質(zhì)元素在Si晶體中通常以替位態(tài)和間隙態(tài)等形式存在；硅電阻率與雜質(zhì)濃度關(guān)系硅電阻率與雜質(zhì)濃度關(guān)系硅基負(fù)極主要種類負(fù)Si-CSi-CSiOx-CAB多孔結(jié)構(gòu)DSi薄膜結(jié)構(gòu)硅基負(fù)極EIS因素及對策對策n增強(qiáng)硅基復(fù)合材料與電極之間的導(dǎo)電性；n抑制充放電過程中活性材料顆粒與鋰反應(yīng)時(shí)因體積膨脹而導(dǎo)致的電極破碎；n全新的界面修飾與人工SEI開發(fā)；n緩沖硅基載體的開發(fā)。SEI對策n增強(qiáng)硅基復(fù)合材料與電極之間的導(dǎo)電性；n抑制充放電過程中活性材料顆粒與鋰反應(yīng)時(shí)因體積膨脹而導(dǎo)致的電極破碎；n全新的界面修飾與人工SEI開發(fā)；n緩沖硅基載體的開發(fā)。硅材料嵌鋰的體積帶來：1）電極活性材料破碎、粉化，活性物質(zhì)與集流體脫離，失去電接觸;2）SEI膜破裂，新裸露出的硅顆粒表面不斷形成新的SEI膜，導(dǎo)致鋰離子損耗加劇，容量急速衰減。風(fēng)險(xiǎn)硅基負(fù)極機(jī)理因素界面構(gòu)型22原子密排&鍵密度硅基負(fù)極作為電極材料，類似于極片I/O值的計(jì)算，硅基負(fù)極單顆粒的（111）面間距最大，鍵密度最?。?密度最大原子密排&鍵密度硅基負(fù)極作為電極材料，類似于極片I/O值的計(jì)算，硅基負(fù)極單顆粒的（111）面間距最大，鍵密度最??； 密度最大110）面居 中。因此，膨脹及晶相轉(zhuǎn)和（110）面的斷裂解理。33顆粒設(shè)計(jì)微觀上，準(zhǔn)晶-非晶兩相成為行業(yè)共識；宏觀上，顆粒形貌、粒徑、比表等成為不同硅基負(fù)極調(diào)控的基礎(chǔ)因素，不同硅基負(fù)極應(yīng)根據(jù)下游場景進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。SiOx-C負(fù)極SiOx-C負(fù)極.原料SiOx-C負(fù)極主要原料為SiO，外表呈灰黑色多晶體，質(zhì)硬而脆，通過以下工序制得：SiO蒸汽在冷凝器中結(jié)晶SiO蒸汽在冷凝器中結(jié)晶，取出，即得到塊狀SiO原料。o-------------------------------------a混合好的金屬硅&二氧化硅在1100-1400℃條件下冷凝升華升華將金屬硅、二氧化硅破磨至一定粒徑，混將金屬硅、二氧化硅破磨至一定粒徑，混合均勻。原料勝華SiOx-C性能勝華SiOx-C性能我司產(chǎn)品0203國外友商產(chǎn)品國內(nèi)友商產(chǎn)品我司顆粒表面致密納米包覆層。修飾層完整、均勻、致密。勝華SiOx-C性能030203勝華SiOx-C性能（H01）勝華SiOx-C性能（H02）產(chǎn)業(yè)展望產(chǎn)業(yè)展望電動工具：電動工具：2170n全球電動工具鋰電市場：2025年有望超500億元，負(fù)極按成本占比折算為80億元。n電動工具鋰電池未來有以下發(fā)展方向：無繩電動工具占據(jù)主流，鋰電池取代鎳鎘/鎳氫電池；硅基材料在電動工具電池領(lǐng)域開始量產(chǎn)應(yīng)用，NCM811/NCA+硅基材料路線將實(shí)現(xiàn)更高倍率與更耐高低溫產(chǎn)品的上市。動力電池：4680動力電池：4680n硅基負(fù)極（SiOx-C）摻混量可能從10%提升到15%或20%。按目前添加量10%計(jì)算，1GW的4680電池大概需要消耗750噸左右的硅基負(fù)極材料，能量密度大概在270WH/kg左右；未來隨著硅基負(fù)極技術(shù)進(jìn)步、成本的降低以及電池制程的提升，應(yīng)用面將更加廣泛；n國內(nèi)外主流鋰電池廠商大部分已進(jìn)行鋰能，比克等均已進(jìn)行產(chǎn)線建設(shè)。產(chǎn)業(yè)展望Si@C基負(fù)極SiOx基負(fù)極SiOx基負(fù)極產(chǎn)業(yè)鏈成熟，性能逐年且各種預(yù)鋰化技術(shù)進(jìn)展迅速，成為可見期內(nèi)的主流產(chǎn)品。厚積薄發(fā)，技術(shù)已取得一定