摘要:五月盛夏,硅碳负极材料产业迎来建设与投产的双重热潮。西南地区的四川内江和华北地区的内蒙古准格尔旗,两个重大项目在五月中旬相继取得突破性进展。
01 五月投产潮,百亿项目落地
五月盛夏,硅碳负极材料产业迎来建设与投产的双重热潮。西南地区的四川内江和华北地区的内蒙古准格尔旗,两个重大项目在五月中旬相继取得突破性进展。
内江埃普诺项目总投资105亿元,是内江首个单个投资超百亿元的制造业项目。该项目分两期建设,一期已建成3条生产线,年产能6万吨;全部建成后年产能将达12万吨,预计年产值360亿元。
埃普诺项目以微米硅为核心原材料,生产的产品具备“高能量密度、长循环寿命、绿色环保”的技术优势。其主厂房高度达32.8米,首期3条生产线集成1200台(套)先进设备,管线总长数十公里,呈现出“科技范”与“工业味”兼具的智能化生产场景。
与此同时,内蒙古硅源新能项目在准格尔旗正式开工。该项目总投资22亿元,占地400亩,规划总产能为2万吨/年硅碳负极材料。
项目分三期建设,一期产能2000吨/年,总投资6.16亿,预计2024年年底竣工,2025年上半年投产。
该项目是鄂尔多斯实验室孵化的首个落地量产项目,基于清华大学-鄂尔多斯实验室魏飞教授团队的硅碳负极技术,拥有解决锂电池循环寿命等关键问题的多项专利。
02 技术路线趋同,CVD法成主流
纵观五月开工与投产的硅碳负极项目,化学气相沉积法(CVD法) 成为新建项目的主流技术选择。这种技术路线通过在多孔碳骨架中沉积硅纳米颗粒,有效解决硅材料膨胀问题。
CVD法的核心工艺是:首先采用高分子材料制造出具有多孔结构的碳颗粒,后向多孔碳颗粒的孔隙中输送硅烷气体,经高温热解使气体沉淀成硅纳米颗粒。
这种技术生产的新型硅碳材料具有稳定性好、体积变化小和导电性优异等优点。多孔碳材料具备比表面积高、微观形貌可控、孔洞结构丰富等特性,为锂离子提供快速扩散通道。
内蒙古硅源新能项目采用的就是典型的硅烷CVD法制备工艺,以多孔碳、甲硅烷、丙烯、乙炔为原料,通过碳原料烧结、纯化,硅烷气冷氢化、歧化反应等工艺产出硅碳负极材料产品。
埃普诺项目虽未公开具体技术细节,但从其“高能量密度、长循环寿命”的产品特性描述判断,同样采用了行业领先的复合技术。
CVD法在业内被称为“迄今为止的最优解”,在硅材料高能量密度与高膨胀率的矛盾中找到了平衡点。从近两年硅基负极的扩产情况看,绝大多数采用的都是CVD法。
璞泰来、贝特瑞等传统厂商也在积极布局CVD法领域。璞泰来CVD硅碳负极产品在消费类客户中导入顺利,出货量持续增长,2025年公司在安徽芜湖的首批硅碳负极产能有望建成投产。
03 成本困境,产业链协同破局
尽管技术路线逐渐成熟,硅碳负极材料的高成本仍是制约产业化的主要瓶颈。目前CVD法硅碳负极的价格高达50万元/吨,是传统人造石墨(约2万元/吨)的二十倍以上。
拆解成本结构,在当前主流的CVD法下,生产一吨硅碳负极大约需要0.5吨多孔碳及0.7吨硅烷。多孔碳价格居高不下,占成本大头;生物质多孔碳价格在十几万元/吨,树脂多孔碳则高达50万元/吨。
多孔碳成本占比约35%,硅烷占比约50%,成为材料降本的关键点。面对高成本压力,头部企业正通过产业链整合寻求突破:
多孔碳降本:蚌埠吉孚力新材料采用物理法活化椰壳基多孔碳,通过生物质路线实现降本。道氏技术表示多孔碳主要来源于自制;璞泰来也在提升多孔碳自给率。
硅烷成本优化:受光伏行业调整影响,硅烷价格已降至10万元/吨以内。但硅烷属于易燃易爆危化品,运输成本占硅烷气体成本的30%。业内正通过“靠近硅烷气生产基地就近建厂,直接通过管道运输”的方案降低运输成本和风险。
设备制约突破:CVD法需引入关键设备流化床,目前市面上的流化床多以20kg/炉小型化设备为主。虽然相关企业已开发出超过100kg/炉的大型设备,但大装置可能导致硅烷沉积不均匀,良率、一致性问题仍待解决。
在内蒙古硅源新能项目中,投资方常州硅源新能材料有限公司以清华大学相关专利为基础,与清华大学深度合作,通过技术创新降低综合成本。
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来源:硅碳微视界