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本文來源：前瞻網
1、全球矽碳負極材料行業正走向產業化
矽碳負極材料產業化進程始於20世紀20年代，1970年，矽元素被應用到鋰離子電池負極，實驗者們開始使用能形成合金的元素作為負極。1971年Dey發現了一部分金屬元素(Si，Al，Mg，Zn，Pt，Sn等)可以和鋰離子在室溫下形成電化學的合金。
1976年Sharma和Swwfurth在400℃-500℃下進行了電池的測試並發現了Li-Si合金的形成。Li-Si合金相包含了Li12Si7，Li14Si6，Li13Si4，Li22Si5等。特別是Li22Si5相生成了4200mAh/g的理論容量，其容量是所有Li的合金相中最高的。
1990-2000年是矽基負極初步發展的時期。Dahn等人首先探索了熱解含矽聚合物製備矽基負極的方法，研究的典型聚合物包括聚矽氧烷、環氧矽烷等。
在20世紀90年代末期，納米級的矽與其他矩陣的複合物也被應用來改進矽基負極的性能。Wang等使用利用物理方法製備了矽/石墨的複合物，其容量從437mAh/g提升到1039mAh/g。Kumta等通過高能機械研磨製備了Si/TiN複合物，將Si分布在TiN的陣列來緩解體積變化。
總的來說，這十年的矽基負極開始了緩慢的進展，研究成果也極大的鼓舞世界範圍內對鋰離子電池研究的興趣。
進入21世紀後，矽基負極的研究也更加的深入。在2000-2005年中，零維矽顆粒、矽合金、矽薄膜和複合活性/非活性的緩衝矩陣等方法也被開發出來。
而到2006-2010年期間，研究重點又轉移到了一維的矽納米線、矽納米管和三維的矽納米結構上並實現了容量的大幅提高。
到2018年為止，矽基負極已經有了爆炸式的發展，逐漸添加於工業產生的電極之中。小尺度矽納米顆粒、二維、三維的矽結構均有了詳細的研究並建立了成熟的體系。
2、全球各大企業正積極研發矽碳負極材料
早在1990年日本就成功研製了以石油焦為負極的鋰離子電池，1996年納米結構的矽顆粒與碳相結合併陸續應用於負極材料。
2012年日本松下發布NCR18650C型號電池，容量高達4000mAh。
2016年韓國一家研究所通過化學氣相沉積(CVD)法，有效解決了矽體積膨脹的問題，將有助於推動碳-納米矽-石墨複合負極材料大規模生產。
3、全球矽碳負極材料行業市場需求逐漸增長
伴隨著全球矽碳負極材料的產業化，全球矽碳負極材料市場需求逐漸增長。全球負極材料市場需求從2014年的7.51萬噸提高至2018年的17.72萬噸，年複合增長率達到23.94%。
2016-2017年矽碳負極材料逐漸進入市場，市場需求量較少，2018年市場逐漸放量。根據新材料在線數據，2018年全球矽碳負極材料需求量達到0.67萬噸。
2017年特斯拉通過在人造石墨中加入10%的矽基材料，已經在Model3上採用矽碳負極作為動力電池新材料，電池容量達到了550mAh/g以上，電池能量密度可達300Wh/kg。
4、新能源汽車帶動市場需求前景廣闊
隨著新能源汽車品牌的不斷增多，新能源車型結構的不斷豐富，消費者對新能源的消費意向不斷增強，世界新能源汽車銷量也與日俱增。根據全球汽車產業平臺MARKLINES的數據顯示，2018年，全球新能源汽車銷量突破200萬輛，達到237萬輛的水平。
截至2018年底，全球新能源汽車累計銷售突破550萬輛。而根據新能源汽車研究機構EVTank數據，2019-2025年，全球新能源乘用車銷量還將不斷增長，銷量將由2019年的221萬輛增長到2025年的1200萬輛，年均複合增長率將達到32.6%。
新能源汽車銷量不斷增長的同時，新能汽車等大型器件對鋰離子電池提出更高倍率的充放電等要求，而目前使用的正負極材料越來越不能滿足上述需求。為了提升鋰離子電池的性能，先提高負極的電化學性能無疑是最方便最有效率的。
矽具有較大的理論比容量(4200mAh/g)，比石墨類負極材料的比容量(372mAh/g)高一個數量級和較低的嵌鋰電位。矽與電解液反應活性低，在地殼中儲量豐富，價格低廉，是新一代鋰離子電池負極材料的理想選擇。
未來隨著矽碳負極材料成本的進一步降低，根據新材料在線預測，2020年矽碳負極材料滲透率將達到15%。2018-2020年矽碳負極材料滲透率年均增長5.61個百分點。
未來隨著矽碳負極逐漸替代石墨作為電池負極的重要材料以及矽碳負極材料技術及成本方面的進一步突破，預計2021-2025年矽碳負極材料滲透率年均增長率將在4-5個百分點之間。
預計2025年矽碳負極材料滲透率將達到36%左右，而根據中國物理與化學行業協會預測，2020-2022年全球負極材料需求將分別達到30.22萬噸、39.35萬噸、50.80萬噸，年複合增長率為29.65%。
在此基礎上預計2023-2025年隨著負極材料下遊需求領域發展的放緩，預計2025年全球負極材料需求將達到87萬噸左右。按照這一數據以及前文對全球矽碳負極材料滲透率的預測，2025年全球矽碳負極材料需求量將達到31萬噸左右。
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