2016年11月底国务院印发的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》(国发〔2016〕67 号)中明确指出，“突破高安全性、长寿命、高能量密度锂离子电池等技术瓶颈”。工信部发布《锂离子电池行业规范条件(2018年本)》和《锂离子电池行业规范公告管理暂行办法(2018年本)》，对电池企业提出了生产规模工艺技术等多方面条件要求，包括电池循环寿命、正负极材料、隔膜穿刺强度等，锂离子电池相关技术展现出巨大的应用潜力与发展空间。
2、市场简介
2019年全球动力电池115.2GWh，市场规模约174亿美元，动力锂离子电池装机量占全球总量的89%，锂离子电池产业已步入了高速发展阶段，预计2030年动力电池达到953亿美元，采用具有高容量硅基负极材料取代石墨已成为行业主流发展趋势。
3、痛点问题
传统商业石墨负极材料的理论容量低，不能满足高能量密度的需求，采用具有高容量硅基负极材料取代石墨已成为行业主流发展趋势。然而，硅负极与锂反应时存在体积膨胀大、循环性差等难题，一直是阻碍其大规模使用的技术障碍。国际上能够稳定量产的企业不超过5家，多集中在日韩，国内深圳贝特瑞硅基负极出货量约占国内90%以上，产品集中在420-450mAh/g比容量，更高容量的硅基负极材料还无法实现量产。
4、技术亮点
本项目围绕纳米空心硅及其相应的硅碳复合材料制备方法，研发了一系列具有自主知识产权的工艺路线和技术，目前尚未见具有相似结构和特征的同类产品报道，从纳米空心硅到硅碳复合材料的制备技术具有唯一性。通过一系列材料形貌和电化学、热力学特性测试证实，自主研发的纳米空心硅负极材料与普通纳米硅和硅碳复合材料相比，具有明显的性能优势，颗粒度小于150nm，中空结构能够为硅嵌锂时的体积膨胀预留充足空间，有效缓冲硅的体积变化效应，抑制SEI膜在外部电极界面的过度生长，从而在保证硅负极高比容量的前提下，获得稳定的电化学循环特性，从根本上解决硅负极材料循环稳定性差的问题，稳定产品的比容量规格为 600mAh/g，更高比容量产品正在中试阶段。通过一系列纳米空心硅碳复合工艺，团队不仅能保证复合过程中纳米空心硅的结构不被破坏，还可以实现碳在空心硅表面微观尺度上的均匀包覆，同时可将纳米空心硅碳复合材料与比容量较低的石墨负极混合，生产具有不同比容量的纳米空心硅碳复合负极产品，实现产品分级。团队自主研发了纳米空心硅负极材料的流化床生产工艺，采用分段温度控制方法一步气相沉积制备纳米空心硅，实现了该材料的连续批量制备。
图例：纳米空心硅材料制备技术路线
图例：纳米空心硅负极材料微观形貌
5、团队介绍
基于清华大学科研基础，团队与德国慕尼黑工业大学、德国宝马公司、德国戴姆勒奔驰公司、美国阿贡国家实验室、西北太平洋国家实验室、国联汽车动力电池研究院等建立深入的项目合作，具有先进的科研平台、雄厚的研发实力和丰富的项目实战经验。
6、合作展望
项目拟建设万吨级的硅碳负极材料产线，为3C用及电动汽车用锂离子电池生产企业提供高性能硅碳负极材料。一期建设年产300吨纳米空心硅、3000 吨纳米空心硅碳复合负极材料生产线，达产后年产值5.4亿元，纳税；二期放大产能至年产1万吨纳米空心硅、10万吨纳米空心硅碳复合负极材料，实现销售收入120亿元，纳税12亿元，并形成多种梯次和类型的产品体系。
7、联系方式
（请在公众号留言获取详细项目信息）
