33亿资本角逐硅碳负极,气相沉积技术引爆电池革命

B站影视 港台电影 2025-08-30 01:37 2

摘要:2025年8月20日,美国电池材料企业Group14 Technologies宣布完成4.63亿美元(约33亿元人民币)D轮融资。本轮融资由SK Inc.领投,保时捷风投、ATL、OMERS、Decarbonization Partners、Lightrock

2025年8月20日,美国电池材料企业Group14 Technologies宣布完成4.63亿美元(约33亿元人民币)D轮融资。本轮融资由SK Inc.领投,保时捷风投、ATL、OMERS、Decarbonization Partners、Lightrock Climate Impact Fund和微软气候创新基金等知名机构跟投。至此,Group14已融资逾10亿美元,这笔资金将用于扩大其硅负极电池材料SCC55®在美国和韩国的生产规模,以满足全球激增的储能需求。

国际资本押注电池革命

全球资本正在大规模流向电池技术创新领域。Group14的D轮融资不仅是2025年电池材料领域最大的融资事件之一,更代表着国际资本对硅基负极技术的认可。

参与此次融资的不仅包括SK Inc这样的产业资本,还有微软气候创新基金等科技巨头,以及保时捷等高端汽车制造商。

这些背景各异的投资方共同看好一个趋势:气相沉积硅碳技术可能成为下一代高性能电池的关键突破口。

ATL执行副总裁Joe Kit Chu Lam明确表示:“Group14的负极材料技术已经集成到数百万块ATL电池中,为AI智能手机提供动力”。这表明该技术已经通过了商业化验证,而非仍停留在实验室阶段。

气相沉积硅碳技术优势

硅负极材料被视为取代传统石墨负极的下一代技术。与石墨负极相比,硅负极具有更高的理论比容量,这意味着在相同体积或重量下,硅负极电池可以储存更多的能量。

然而硅材料在充放电过程中会发生显著的体积膨胀和收缩,导致电池循环寿命缩短。Group14采用了一种创新的气相沉积硅碳技术,通过多孔碳骨架来解决这一难题。

该方法先用高分子材料制造出类似海绵一样具有多孔结构的碳颗粒,然后向多孔碳颗粒的孔隙里通入硅烷气体,通过高温热解使气体沉淀成硅纳米颗粒分散在多孔碳的孔隙里。

这种方法能对制备的纳米材料实现分子尺度的控制,产品形貌较好,同时沉积产生的硅碳材料组分均匀,结构较为致密。通过多孔碳内部的空隙来缓冲体积膨胀,因此膨胀率低,循环优异。

产业化难点与突破

尽管技术前景广阔,但气相沉积硅碳技术的产业化面临诸多挑战。目前,国内外气相沉积硅碳的技术壁垒和产业化难点主要在于多孔碳的选型、沉积设备和沉积工艺三个领域。

即使是Group14这样的行业领导者,也曾面临大规模量产的挑战。碳材料的选择涵盖了碳骨架的合成策略、应用场景的界定以及评估方法的规划。

以现有技术资料推导:

不同种类的多孔碳需要与适宜的石墨种类相匹配,在不同应用场景下,对碳骨架的孔径、孔容和孔隙率等特性有不同的要求。

沉积工艺方面,小规模试验性沉积工艺的壁垒相对较低,但在迈向大规模生产阶段,工艺的一致性要求异常高。

涉及到百公斤级别的混合料、炉腔内的温度分布控制、腔体内气压分布等,都需要经过大量的仿真与实验来优化。

设备方面,目前主要分为回转窑和沸腾床两类。回转窑工艺相对简单且重复性高,海外制造商普遍采用该设备,但该工艺的沉积效率一般,硅烷有一定浪费。

沸腾床则需要满足高度密闭和高气压条件,至今尚未有企业能够做出实现百公斤级别连续化生产的沸腾床设备。

全球市场格局与竞争

据QYResearch最新统计,2024年全球CVD法硅碳负极材料市场规模达0.36亿美元,预计2031年将激增至14.49亿美元。2025-2031年复合增长率高达55.8%。

这一增长主要受电动汽车市场爆发式增长驱动。据中国汽车动力电池产业创新联盟数据,2024年1-6月我国动力电池装车量同比增长41.2%,其中高能量密度电池需求占比提升至38%。

全球市场呈现“双核驱动”特征:北美依托技术专利壁垒占据高端市场,中国凭借产业链协同优势实现逆袭。2024年中国厂商在中低端市场占有率已达58%,但核心设备仍受制于人——CVD沉积设备进口依赖度超85%。

目前,全球CVD法硅碳负极材料主要企业包括Group14 Technologies、Sila Nanotechnologies、Amprius、兰溪致德、Nexeon、昱瓴新能源、溧阳天目先导、贝特瑞等。

北美厂商(Group14、Sila Nano)聚焦高比容量(>1500mAh/g)产品,占据高端市场60%份额。而中国厂商则通过优化CVD工艺参数,将比容量1000-1200mAh/g产品成本降低40%,实现中端市场快速渗透。

中国企业积极布局

面对巨大的市场机遇,中国企业也在积极布局CVD法硅碳负极技术。2025年8月19日,深圳索理德新材料科技有限公司申请了一项名为“多孔硅碳负极材料及其制备系统和制备方法、锂离子电池”的专利。

该专利涉及一种提高气体分布均匀性和传热效率的制备方法2。方法包括:将载气和/或反应气体通入预热器中进行加热,当气体被加热至200~300℃后通入反应室,使硅原子沉积在多孔碳基底上。

同样,2025年1月16日,苏州纽姆特纳米科技有限公司也申请了一项名为“硅碳负极材料及其采用低温硅碳沉积方式的制备方法”的专利。

该方法包括将碳基底材颗粒在流化床中经过温度相对较低的同步硅碳沉积或分步硅碳沉积方式后形成硅碳中间相颗粒,再进一步经过碳包覆形成硅碳负极材料。

这种低温硅碳沉积方式,能够有效控制化学气相沉积反应的热量释放的平稳性,改善反应器中温度场分布的均匀性,从而使整体反应速率可控。

技术应用前景广阔

CVD法硅碳负极材料具有高比容量、优异的导电性及较好的结构稳定性,能够显著缓解硅在充放电过程中因体积膨胀所带来的粉化问题。

相比机械混合法、熔融法等传统工艺,CVD工艺具有更好的硅分布均匀性、更高的碳包覆致密度,且可精确调控硅含量和碳化程度,提升电池首周效率及循环性能。

应用方面,电动汽车领域占比超75%,消费电子(占比18%)因快充需求增长显著。2024年全球智能手机厂商中已有6家宣布导入硅碳负极技术。

典型案例显示,某头部动力电池企业采用CVD硅碳负极后,其NCM811电池能量密度提升至350Wh/kg,较石墨负极方案提高25%,且通过了针刺、过充等严苛安全测试。

此外,CVD硅碳负极与固态电池形成高度协同,其致密的碳层有助于抑制硅的体积膨胀,延长电池寿命。随着国产CVD设备与工艺技术逐渐成熟,制造成本有望降低,进一步推动其在主流动力电池中的应用。

随着全球对储能需求的持续增长,硅负极材料市场潜力巨大。Group14的技术创新和产能扩张,有望推动下一代高性能硅负极电池的快速发展。

全球电池巨头的竞争早已超越简单的产能扩张,进入了前沿技术布局阶段。中国厂商虽在中低端市场占有率已达58%,但核心CVD沉积设备进口依赖度仍超过85%。

这场由气相沉积硅碳技术引发的电池革命,将可能重新划分全球电池材料的市场格局。

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来源:硅碳微视界

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