从实验室到生产线！欧阳明高院士工作站固态电池新一代关键材料——硅碳负极材料

近日，欧阳明高院士工作站负极材料成果发布会暨四川华宜清创新材料科技有限公司（简称：华宜清创）揭牌仪式在四川宜宾南溪举行。这也标志着作为固态电池新一代关键材料的硅碳负极材料，在宜宾实现了从理论到实践、从研发到应用、从实验室到生产线的成功转化。

据了解，欧阳明高院士工作站，一直致力于推动以动力电池为核心的新能源汽车全技术链和产业链发展，重点围绕电池安全、先进材料、快充快换、新能源汽车大数据、动力电池全生命周期管理等智慧能源生态最新技术领域开展科技研发，四年来，已申请知识产权230余项、现有授权专利210项，孵化科技创新成果转化企业20余家，为宜宾动力电池产业科技创新和科技成果转化发挥了至关重要的作用。

华宜清创是欧阳明高院士工作站在宜重要科技成果转化之一，也是院士工作站落地宜宾4年以来，持续深化政产学研合作、深化科技创新和成果转移转化的重要表现，其成立将为宜宾打造全球一流动力电池产业集群提供强劲助力。

华宜清创主要聚焦于低成本、高比容量和长寿命锂离子电池硅基材料的研发、生产和销售。其硅碳负极材料拥有超高容量、高首效和高倍率，在新型硅基负极产业链中处于领先地位，凭借成熟的技术工艺路线，成本远远低于同类硅碳产品。在业界取得了良好的评价和反响，推动了高能量密度锂离子电池的技术发展和商业化进程，推动了硅碳负极全电池的产业化进度，推动了相关产业链的配套和发展。

针对硅碳负极行业存在的技术路径单一且受限、产品批次稳定性差以及难以实现规模化生产等痛点，华宜清创重磅推出了高比容量及超高比容量硅碳负极系列产品，有力地助推液态电池进一步提升电芯能量密度，加快全固态电池的产业化进程。

华宜清创董事长杨敏表示，华宜清创在技术和成本方面具有明显优势。采用“一步法”制备的硅碳负极材料，适用于硫化物全固态电池体系，有效解决了碳材料与硫化物电解质之间的副反应问题。目前，华宜清创研发的比容量为1500mAh/g硅碳负极材料，经过1000次循环后，容量保持率高于82%。目前已与国内外多家固态电池企业达成深度合作。

发布会上，欧阳明高院士表示，硅碳负极是全固态电池体系中重要的一环。

关于硅碳负极的制备可以分为两个阶段，首先利用富碳材料经高温碳化并活化刻蚀制造出多孔碳骨架结构（制备多孔碳），随后向多孔碳骨架的孔隙中输送含硅化合物，经高温热解使气体沉淀成硅纳米颗粒（填充硅）。

多孔碳的制备

多孔碳骨架的核心目的：1）有效储硅；2）缓解硅在嵌锂过程中的体积膨胀；3）减少硅与电解质接触、抑制电解质膜的生产。因此，多孔碳骨架好坏直接决定后续CVD量产后的产品性能，包括孔隙率、孔隙一致性等指标。此外还需注意的是，不同参数性能的多孔碳需要与不同的石墨相匹配，才能在电池端表现出优异的性能。

硅的填充

目前，以硅烷为原料、采用气相沉积CVD法在多孔碳中沉积硅是确定性技术路线，1吨硅碳负极原料需要0.6-0.8吨硅烷、0.5吨多孔碳。

硅烷气具有以下几个特性：特气资质特性（a. 生产硅烷的资质备案门槛较高；b. 资产投入极重）；产线一般很难停产，一旦供大于求，会导致其价格的急剧下跌。

现阶段影响硅碳负极的关键因素分析

1、单吨硅碳负极成本和工艺

1吨硅碳负极=0.5吨多孔碳（生物基18万*0.5=9万，树脂基35万*0.5=17.5万）+0.7吨硅烷（18万*0.7=12.6万）。生物基21.6万，树脂基30.1万，其中活化刻蚀工艺的成本和品质也是核心因素之一。依据能量密度提升比例和现有石墨价格，计算碳负极原料的临界成本约为20-25万/吨。

2、沉积硅烷的CVD设备

目前市面上工艺成熟且可大批量供货的为20 kg级CVD设备，年产量6吨，设备价格60-65万元（1年产值约300万元）。百公斤级设备，设备厂商尚不能批量化供货、大部分硅碳厂在“自研”（和科研机构合作开发CVD设备、自己有CVD设备研发团队等）。

所以，此次欧阳明高院士工作站负极材料成果发布会的举行，不仅是硅碳负极材料从理论到实践、从研发到应用、从实验室到生产线的成功转化，也是有助于全固态电池体系发展的重要一环。

参考来源：

欧阳明高院士工作站负极材料成果发布会暨四川华宜清创新材料科技有限公司揭牌仪式圆满举行.华宜清创官网

欧阳明高院士工作站成果发布暨宜宾固态电池创新产业园启动仪式举行.宜宾发布

硅碳负极步入大批量应用前夕.九派资本

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