芯耀
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作者丨卢梦琪
编辑丨邱江勇
美编丨马利亚
监制丨赵晨
随着新能源汽车、储能产业的蓬勃发展对更高性能锂电池需求的增加，硅基负极材料凭借“低成本、高性能”的优势，正推动锂电池从“满足基本需求”迈向“突破物理极限”。长虹新材料科技有限公司（以下简称“长虹新材料公司”）作为长虹控股集团在新能源材料领域的核心战略布局企业，以硅基负极材料为突破口，深度参与并推动锂电池“高容量革命”——通过自主研发的纳米复合、碳包覆、预锂化等关键技术，破解硅基负极材料“体积膨胀、循环使用寿命短”的行业难题，重新定义锂电池性能边界，将其从实验室推向新能源汽车、储能等高端应用场景，让“1000km续航”“10分钟快充”“轻薄长续航电子设备”从概念走向现实。
从“突破瓶颈”到“硅基破局” 引领锂电池高容量革命负极材料被称为锂电池的“能量心脏”，直接决定着电池续航能力。传统石墨材料的理论容量已接近极限（372mAh/g），而硅的理论容量高达4200mAh/g，是前者的10倍以上，是突破锂电池能量密度瓶颈、实现“长续航+轻量化”的核心材料。然而，虽被称为“高容量革命者”，硅基负极材料却因充放电体积膨胀、循环使用寿命短、首次效率低等“先天缺陷”，曾长期停留在实验室阶段。近5年来，随着纳米化、复合化、预锂化等技术日臻成熟，硅基负极材料终于跨越技术创新“死亡谷”，进入产业应用阶段。不过，通过“结构设计+复合改性”，让硅基负极材料“既容得下膨胀，又保持结构稳定”，实现这种技术突破并不容易。长虹新材料公司沿着理论指导、工艺研究与应用技术开发相结合的研发思路，走出了一条从“破碎失效”到“韧性平衡”的研发之路。长虹新材料公司研发负责人表示，其自主研发的PS-M3核心技术，将纳米硅单颗粒研磨成粒径D50≤40nm的颗粒，实现纳米硅单颗粒均匀分散，这个方法远优于传统球磨法的100nm极限，从根本上优化了材料性能。为了解决硅基材料实用化难题，公司通过原位多级包覆技术，在高活性硅表面构建多级保护层，以柔性缓冲内层化解膨胀应力，显著提升了材料的倍率性能、安全性与低膨胀特性。作为全国首批挂牌的“赛马制工程研究中心”，长虹新材料公司依托长虹控股集团“灯塔实验室”的强大平台支撑和创新机制，一举打通了硅基负极材料从基础研究到产业应用的战略通道。如今，长虹新材料公司研发部重点布局的理论容量1200~2000mAh/g的硅基负极材料已结出累累硕果，产品正在从“书架”走上“货架”。公司研发的第一款硅基负极材料，理论容量在1400~1500mAh/g之间，相较石墨，极片压实密度更高，大倍率性能更佳，在10C以上高倍率放电的场景下应用更好。第一款产品的成功给了团队很大信心，随后研发的第二款产品将容量提升到1600~1700mAh/g，体积膨胀率比第一款产品降得更低。研发人员透露，公司还在开发第三款产品，结合上述两种产品的优点，容量将提升到2000mAh/g，而体积膨胀率会进一步降低。该款产品研发目前取得重要进展，已完成从克级到公斤级的工艺放大验证。在业内人士看来，这场高容量革命已完成技术验证期，迎来商业试点期。为了让材料成本进一步下降、规模化产能持续释放，长虹新材料公司的研发脚步也从未停下。相关负责人表示，公司正在推进比容量2000mAh/g的高性能硅碳负极材料产业化，优化生产工艺，确保产品稳定性与成本可控；同时，持续迭代“新型研磨助剂+化学研磨”、“原位多级包覆”等核心工艺，进一步提升材料的循环使用寿命、降低膨胀率，探索更高比容量产品的技术路径。
从“高端尝鲜”到“规模化渗透” 重塑锂电市场锂电池高容量革命的核心，是以材料体系颠覆性突破为引擎，通过正极、负极、电解液、隔膜的协同创新，打破传统锂电池的能量密度天花板，向400Wh/kg以上、500Wh/kg以上发起冲锋。这场革命并非单一技术的跃进，而是从“材料基因”到“系统设计”的全链条重构，背后是新能源汽车“长续航刚需”、储能“降本增效”与消费电子“轻薄化”的三重倒逼。新能源汽车作为动力锂电池的核心战场，追求高能量密度来提升续航；储能领域要求负极材料需优先满足“使用寿命+安全”；消费电子领域则追求锂电池的小体积、轻薄化、高容量、长循环。据GGII预测，2025年全球硅基负极材料市场规模将达200亿元，2030年有望突破1000亿元，占负极材料市场的30%以上。硅基负极材料的商业化进程，遵循“高端场景先行、逐步向大众市场下沉”的路径。特斯拉4680电池率先将硅基负极量产上车，Model Y续航提升至688km；宁德时代通过“硅-碳-石墨三元复合”改性让硅基负极循环使用寿命提升至2000次以上，启动户用储能、工商业储能等试点项目；iPhone15 Pro、华为Mate60 Pro等旗舰手机均采用硅基负极电池，在体积不变的前提下容量提升了10%~15%，实现“轻薄机身+长续航”的平衡……在长虹新材料公司董事长、总经理高剑看来，目前硅基负极材料在数码领域和动力电池领域逐步得以应用，且用量越来越大，不过在电动汽车和储能领域还处于起步阶段。主要原因有两方面：一方面成本较高，导致出厂售价较高，其与石墨相比，电池循环使用寿命不足，在电池的全生命周期中，其整体成本比较高；另一方面，锂电池的应用涉及安全性问题，硅基负极材料在大电池中的应用无法做到像石墨负极材料一样的稳定性，因此需要进一步的技术攻关。
通过数年产业深耕，长虹新材料公司让实验室的“金点子”加速转化为产业发展的“金钥匙”。公司的纳米硅碳CHSC-18产品、CHSC-19产品在3C数码、动力、电动工具、小动力等主流应用领域闯出一片天地。相关产品已通过下游电池制造商验证，进入稳定供货阶段，成功实现从“技术可行”到“市场可用”的跨越。高剑坦言，公司产品的产业化之路，离不开长虹控股集团内部提供的许多优先试用机会，这也是公司的独特优势。现在，公司在开发材料的同时，也在做应用技术的开发，未来不仅为客户提供硅碳负极材料产品，也提供材料的应用技术解决方案。如今，长虹新材料公司已建成年产1000吨级硅碳负极材料产线，实现产品的批量供货，产能利用率稳步提升。高剑透露，公司具备完善的生产管控体系与质量检测体系，实现了从原材料加工到成品交付的全链条闭环管理，计划明年新增两条生产线，以满足快速增长的市场需求。随着硅基负极材料与固态电池、快充技术的深度融合，“硅基时代”将加速演进——或许在不远的将来，我们将会见证能量密度500Wh/kg以上的锂电池，“1000km续航+10分钟快充”的新能源汽车不再停留在概念中，飞行汽车、远洋船舶的电动化也将不是梦想。在这场不仅关乎企业核心竞争力，更关乎全球能源转型的锂电池高性能革命进程中，长虹新材料公司锚定硅基负极材料的创新突破，推动高容量革命从“高端尝鲜”走向“规模化普及”。长虹新材料公司的目标清晰且坚定：力争2030年实现年产值万吨级产能目标，在5年内成为硅碳负极材料行业的领军企业，为全球能源革命持续注入“中国动能”。
