沙利文：技术革新助力硅材料电池突破膨胀难题，增强安全效能

硅材料使用膨胀问题的主要缺点有：

1、体积膨胀：硅作为电池负极时，在充电时会经历显著的体积膨胀（最高可达300%），这可能导致电池材料的结构破坏，影响循环稳定性和电池寿命；2、电导率降低：膨胀和收缩会导致活性材料的电导率降低，从而影响电池的整体性能和充放电效率；3、内部应力：重复的膨胀和收缩会导致电池内部产生应力，从而可能导致电极的剥离或裂纹，增加安全隐患。在极端情况下，由于硅材料的膨胀，可能导致电池内部短路或热失控，从而影响电池的安全性。这种现象在极端情况下可能导致起火或爆炸。

针对以上缺点，目前的解决方案有：

1、使用硅和其他材料（如碳）结合的复合材料，以平衡能量密度和膨胀特性，减小体积变化带来的影响；2、开发柔性或固态电解质，可以更好地适应电极的体积变化，从而提升电池的安全性和稳定性；3、优化电池的设计和结构，如使用多孔结构或纳米结构，以减轻应力集中并提高循环稳定性；4、在硅材料表面添加涂层，可以降低电池的界面反应，提高循环稳定性。

总体而言，硅材料的膨胀问题在电池使用中影响相对较小，尤其是在采用先进的复合材料和优化设计后。这些技术不仅能够有效缓解硅的体积变化带来的负面影响，还能保持电池的高能量密度和良好循环稳定性。通过合理的材料选择和结构设计，电池制造商能够提升产品的安全性和性能，使硅材料在电池应用中发挥其潜力。

国内企业的硅材料电池系统主要集中在硅碳复合、硅氧复合等负极材料技术方面的量产。国内硅材料电池系统的出货量呈现快速增长并逐渐商业化的态势，核心企业主要包含贝特瑞、杉杉股份、璞泰来等，致力于产业链的技术研发、产能扩张、制造等方面。

例如：贝特瑞是国内最早量产硅基负极材料的企业之一，其中硅碳负极材料已经开发至第五代产品，比容量达2,000mAh/g以上，截至2023年末，硅基负极材料产能达5,000吨/年。杉杉股份掌握了硅基负极材料前驱体的批量合成核心技术，成功克服了预锂化硅材料嵌入均匀性方面的技术瓶颈。2021年出货量在百吨左右；且公司已布局宁波4万吨一体化硅基负极产能基地，其中一期产能建设中，2024年年中投试产。璞泰来于2023年7月启动年产1.2万吨硅基负极材料（单体）的项目建设，计划2025年开始逐步分期投产。胜华新材近期在眉山基地投产了3万吨/年硅基负极材料项目。目前国内外有超40家厂商布局硅材料电池系统，行业进入商业化量产阶段。