動輒超過300Wh/kg甚至500Wh/kg的超高能量密度，固態電池可謂“吊打”傳統液態鋰電池。“電解液從液態變成固態不會帶來能量密度的提升。”業內人士指出，但固態電池體系提供了更高的安全冗余度和對新型正負極材料更好的相性，可以用到更高容量的負極材料或者正極材料。

作為理論比容量是石墨10倍以上的硅基負極材料，如今幾乎成為固態/半固態電池的標配，與高能量正極材料相搭配，使電池能量密度輕松突破300Wh/kg。

比如，蔚來汽車150kWh半固態電池包，采用固液混合電解質，超高鎳正極材料和硅碳復合負極材料，能量密度達360Wh/kg；廣汽集團宣布將推出的全固態電池，采用高面容量固態正極和海綿硅負極材料，能量密度超400Wh/kg；智己汽車超快充固態電池，正極采用納米尺度固態電解質包覆超高鎳材料，負極為高比能復合硅碳材料，能量密度達到368Wh/kg。

電池廠商方面，正力新能的雙重半固態超長續航大圓柱電池正力騏龍，采用超高鎳正極+高硅負極材料體系，電芯能量密度達306Wh/kg；系統能量密度超245Wh/kg。國軒高科發布基于全固態電池技術的金石電池，通過微納化固體電解質、超薄膜包覆單晶正極和三維介孔硅負極等技術，能量密度達到350Wh/kg。

電池中國注意到，今年年初寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等頭部電池廠商密集申請了硅負極材料專利。隨著固態/半固態電池等產業化進程的加快，對硅材料的需求也將大幅增加。中金公司預計，到2025年全球硅基負極材料需求量有望達到20萬噸的規模。

下一個“軍備競賽”的賽點

“正極材料從磷酸鐵鋰到三元高鎳化，已經有了突破；相對應的，負極材料的比容量提升將會是這場‘軍備競賽’的下一個賽點。硅基是目前已知比容量最高的鋰離子電池負極材料，且原料來源廣泛、價格低廉。所以，硅基負極是當前負極材料中最具確定性的一條技術路線。”物科金硅的創始人兼CEO黃杰表示。

從性能上講，硅基確實是下一代理想的負極材料。硅具有高達4200mAh/g的超高理論比容量，高出傳統石墨材料（372mAh/g）容量10倍以上。并且硅基具有較低的脫鋰電位，且由于其電壓平臺與石墨相比較高，在充電時更難引起表面鋰離子析出，電池綜合安全性能更為出色。

據了解，廣汽全固態電池采用第三代海綿硅負極片技術，通過活性納米硅的非晶化、高強度3D多孔支撐體、快離子導體包覆等技術的應用，負極可逆容量達到1500mAh/g，達到現有石墨材料的4倍；較常規硅負極材料膨脹率下降37.5%,循環穩定性提升140%。而國軒高科負極則采用三維介孔硅負極，具有高比表面積和良好的分散性，可以增加與電解液的接觸面積，提高電池的能量密度。

值得注意的是，長期以來，硅基材料沒有實現大規模量產，是因為存在循環膨脹的缺點。“這是一個瓶頸。因為一旦硅在充放電的過程中出現膨脹，勢必會導致材料結構的破損，循環迅速衰減跳水導致電池不能使用。”業內人士指出。因此，硅基材料的一個技術核心就在于如何將硅做得更小，從而降低其脫嵌鋰過程中的膨脹問題。

眾材料企業爭相布局

在向著更高能量密度進發的征程中，硅基負極材料已經成為鋰電材料企業的“兵家必爭”之技。據了解，目前包括杉杉股份、貝特瑞、翔豐華、道氏技術、德方納米、天目先導、勝華新材、天諾新能源、新安股份、杰瑞股份、中科電氣等企業也都在積極推進硅碳負極的產業化。

其中，貝特瑞現有硅基負極0.5萬噸/年，此外公司還規劃投資50億元，將建年產4萬噸的硅基負極產線，預計到2028年將擁有約5萬噸/年硅基產能；杉杉股份已實現硅基負極批量供貨，并規劃了寧波4萬噸硅基負極一體化基地項目；璞泰來也已經啟動年產1.2萬噸硅基負極生產研發基地項目，預計2025年投產。

翔豐華表示，公司開發的硅碳負極材料產品處于中試階段，已具備產業化條件。公司與清陶能源簽訂戰略合作協議，雙方將在固態/半固態電池負極材料關鍵技術研發、供應等方面達成全面戰略合作。中科電氣表示，目前公司已建設完成硅基負極中試產線，并有產品向客戶進行送樣測試。

行業分析認為，隨著硅基負極材料在技術、成本方面的進一步突破，硅基負極在動力電池領域將進入產業化導入快速階段。而率先在該領域前瞻卡位的產業鏈企業，有望在市場窗口期獲得突破性進展，在未來的負極競爭格局中占領一席之地。