厂商火拼材料技术，硅碳负极材料首次在手机规模落地

硅碳负极电池正在成为手机电池的新宠，部分头部手机厂商开始采用新材料作为高端市场突围的关键。

日前，包括荣耀、华为在内的手机厂商开始在旗舰机型上使用硅碳负极材料技术，相较于市面上主流锂电池采用的石墨材料，这种技术被认为可以有效提高电池的能量密度和循环寿命。

该技术最初引发科技商业上的大规模讨论，是因为被特斯拉宣布应用在汽车动力电池上。

2022年2月19日，特斯拉宣布已生产出第100万块使用硅基负极的4680电池，同时德州工厂将交付首批搭载4680电池的Model Y。然而截至目前，特斯拉仍在努力攻克4680电池生产所面临的问题，该公司正在选择一些来自中韩的材料供应商，以协助其降低新版电池的成本，同时解决电池性能和生产问题。

除了特斯拉，比亚迪等国内汽车企业也相继开始关注硅碳负极的动力电池产品。除了新能源汽车厂商，在今年年初，荣耀首次将其带入手机领域，实现大规模商用，随后华为快速跟进。

“石墨负极材料的潜能已经接近极限，革新负极材料是当下我们看到的趋势。”荣耀产品领域专家曹工近日在一场媒体专访中对记者表示，新型的“硅碳复合材料”作为负极材料，可以提高电池容量和能量密度，从而延长电池续航时间。

Counterpoint Research报告显示，全球智能手机平均电池容量已从2018年的3000 mAh增加到2022年的4500 mAh，增加了50%。然而，受制于智能手机设计尺寸，电池的大小也有所限制，这给手机电池的原有技术带来了瓶颈。

“我们发现，相比石墨负极，硅负极的极限是它的10倍，硅碳负极理论上能让电池的能量密度直接提高一个数量级。”曹工对记者表示，内部专门将这项技术命名为“青海湖电池”，并为此开启了长达两年的实验。

“从开始设计到上市，整个测试电池数量超过上万片，正常一个项目大概是2000片左右，我们废了很多种方案。期间，研发团队为研制设定了9组平行验证样品，并对这些电池一一进行测试分析，从商业化应用的材料体系适配、结构设计、工艺优化、整机应用等多个角度入手，而在此前，这些技术并没有前例可供参考。”曹工对记者说。

技术的其中一个挑战来自于稳定性。硅碳负极和石墨负极的差异在于，它在低压部分的电量会更多一些。因为手机硬件设计的电压体系是固定的，如果电压太低，可能会对手机的稳定性有影响，怎样把这个低压部分的电利用起来对于手机厂商是一大挑战。此外，纯硅材料理论克容量约为石墨的10倍，这就意味着，电池硅含量越高，能量密度就越大，同等容量下体积就越小。

曹工表示，硅离子放多了会对稳定性有影响，负极材料放多少，怎么放，怎么吸附，都需要研发人员不停调教。

据荣耀方面介绍，Magic5Pro以及至臻版采用硅碳负极材料技术后，可以“一天不用充电”，不过从初期成本角度，硅碳负极材料还面临着一定挑战。“由于涉及的技术领域有七八个，比如电池相关的有电芯的材料、电解的工艺以及化学体系的算法，还有做充放电的可靠性测试等，需要各个模块专家共同协商。”

据GGII数据，2022年负极材料拟投资金额超1600亿元，同比增长超200%。随着负极材料的规模化应用落地，成本有望进一步降低。

从上游扩产主体来看，目前负极材料领域主要分为三大势力，一种是以璞泰来、杉杉股份、星城石墨为代表的传统负极材料企业；二是以索通发展、山东京阳等石油开采、石墨化加工、针状焦等负极材料上游原材料或关联企业；三是光伏、工程机械、陶瓷领域跨界入局企业。此外，头部电池企业也在通过直接投建、向合资企业增资及间接入股的方式入局。

高工锂电认为，2022年三季度开始，随着石墨化的供应量提升，负极材料价格开始出现下滑。同时，过去两年大规模的产能建设将会集中在2023到2024年释放。