2025全国固态电池大会暨CVD硅碳负极材料技术大会

2025 年 1 月 16 日，宜昌高新区与洛阳联创锂能科技有限公司签订合作协议，总投资 10 亿元的年产 1 万吨新能源电池硅碳负极新材料项目落户宜昌。

项目总投资 100,000 万元，计划新建厂房、办公楼及配套设施，并购置各类设备。

项目分两期建设，一期占地约 50 亩，建设 2000 吨硅碳负极材料及相关配套设施，二期建设剩余 8000 吨硅碳负极材料生产设施。项目全部建成达产后，预计可实现年销售收入 30 亿元，年上缴税收约 1 亿元

洛阳联创锂能科技有限公司技术实力强劲，成立于 2016 年，由前军工科研院所材料专家创建。公司已申请国家专利 30 余项，获得授权专利 10 余项，拥有多项硅负极领域专有技术和装备开发及工程化能力，是国内外少数能够为客户批量生产供应沉积法硅碳负极和预锂硅氧负极材料的企业。

硅碳负极材料通常由纳米级的硅颗粒和碳基材料（如石墨、碳纳米管、石墨烯等）复合而成，这种复合结构结合了硅和碳的优点。

硅碳负极材料的主要优点包括以下几个方面：

其一，具有高能量密度，其理论容量高达 3572mA/g ，能够满足长续航能力需求。

其二，支持快速充电，硅碳材料中锂离子嵌入 / 脱嵌速度快，使得硅碳负极电池实现快速充电成为可能。

其三，安全性较高，硅碳负极材料膨胀率较低，结构稳定性较好，不易发生短路或燃烧等安全问题。

其四，环境友好，硅碳负极材料在生产过程中不产生有害物质，使用后还可回收再利用，对环境影响较小。

不过，硅碳负极材料也存在一些缺点。一方面，硅在嵌锂过程中会发生体积膨胀，导致电池容量降低和结构破坏；另一方面，其首次充放电效率较低，影响电池的能量效率；此外，成本问题也是一大阻碍，纳米硅颗粒价格较高，且生产工艺复杂。

CVD（化学气相沉积，Chemical Vapor Deposition）硅碳负极工艺是一种通过气相化学反应在硅颗粒表面包覆碳层的技术，旨在解决硅基负极材料在充放电过程中体积膨胀导致的结构坍塌、循环稳定性差等问题。

该工艺通过精准控制碳层厚度和结构，提升硅基负极的导电性、机械强度和电化学性能，是当前高能量密度锂离子电池负极材料的重要技术方向之一。

化学气相沉积（CVD）的原理是在高温下利用气态或气态物质在气相或气固界面发生反应，在基底上形成固态沉积物。前驱气体通过热分解、化学合成或化学传输反应发生化学反应。这些反应发生在基底材料表面，从而在基底材料或基底上形成不易挥发的固体薄膜。

具体来说，CVD工艺制备硅碳负极包括以下几个关键步骤：

1.前驱气体的选择与供应：通常使用硅烷等含硅化合物作为主要的前驱气体。这些气体在加热到一定温度时会分解成气态的硅原子和碳原子。

2.基底准备：选择合适的碳基材料作为基底，例如石墨或具有多孔结构的碳颗粒。多孔碳材料可以提供良好的储锂能力，并且有助于减少硅颗粒的体积膨胀问题。

3.反应环境设置：整个过程通常在惰性气体氛围中进行，以避免大气中的杂质污染。此外，还需要控制反应环境的温度、压力和流速等参数，这些参数直接影响沉积速率和薄膜质量。

4.高温热解：在高温条件下，硅烷等前驱气体发生热解反应，生成纳米级的硅颗粒，并均匀地分散在碳基材料的孔隙中。这一过程需要精确控制温度，一般在700至1000摄氏度之间。  

5.冷却与后处理：反应完成后，系统逐渐冷却至室温。随后对所得产物进行必要的表面处理和后处理，如烧结、粉碎，表面修饰改性等，以提高材料的性能和稳定性。

CVD法的核心优势：

优势	具体表现
结构稳定	碳层作为 “缓冲层”，缓解硅体积膨胀（300%~400%）导致的粉化，延长循环寿命。
导电性提升	连续碳网络增强电子传导，降低界面阻抗，改善倍率性能（如高电流密度下容量保持率）。
表面可控性	碳层厚度、孔隙率、石墨化度可精确调控，适应不同电池设计需求（如能量密度 vs. 循环性）。
环保	相比湿化学法（如溶胶 - 凝胶法），CVD 工艺溶剂使用少，污染低，更易规模化生产。

硅碳负极CVD技术应用企业：

璞泰来：

采用 CVD 气相沉积工艺，在多孔碳骨架中均匀沉积纳米硅颗粒，缓解体积膨胀。

其新一代硅碳负极循环寿命突破 1200 次，膨胀率降至 15% 以下，首效提升至 88%。通过设备规模化和原材料降本，将硅碳负极成本从 50 万 / 吨压缩至 22 万元 / 吨。

安徽紫宸 1.2 万吨硅基负极项目预计 2025 年投产，首期产能将优先供应特斯拉、宁德时代等客户。

贝特瑞：

作为全球硅基负极龙头，覆盖硅碳、硅氧及气相沉积法（CVD）路线。

第六代硅碳负极通过纳米硅 / 碳复合结构优化，能量密度提升至 2100mAh/g，膨胀率控制在 20% 以内，适配快充场景，已通过特斯拉、宁德时代等头部客户的电芯测试，并在 4680 大圆柱电池中实现小批量应用。

其技术核心在于 “高压实密度 + 低膨胀” 设计，通过碳层梯度包覆和界面改性，提升首次库伦效率至 90% 以上。

杉杉科技：

独创气相纳米化技术将硅颗粒尺寸控制在纳米级，搭配流态化碳包覆工艺，在硅表面构建三维网络 “纳米级铠甲”。

自主开发的长循环硅碳产品具备高容量、高首效和长循环特性，与超充石墨搭配混合使用可达 2000 圈，高容量、高首效硅碳负极已批量供货头部锂电企业。