鋰電池負(fù)極材料主要分為碳基材料和非碳基材料。碳基材料中的石墨類材料應(yīng)用較廣，如人造石墨、天然石墨和中間相炭微球。碳基材料中的軟碳，例如石油焦和針狀焦，直接用作負(fù)極材料的比較少，更多是用作制造人造石墨或改性石墨的原材料。非碳基材料中，鈦基材料和硅基材料較為常見(jiàn)。

石墨負(fù)極材料地位短期難以撼動(dòng)。根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心公布的《2019-2024年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告》顯示，2018年負(fù)極材料出貨19.2萬(wàn)噸(含出口)，其中人造石墨13.3萬(wàn)噸，天然石墨4.58萬(wàn)噸，其他負(fù)極材料(鈦酸鋰、碳硅復(fù)合材料等)1.32萬(wàn)噸。因良好的負(fù)極性能和優(yōu)異的性價(jià)比，人造石墨和天然石墨占負(fù)極材料總出貨量的95%，短期內(nèi)地位難以撼動(dòng)。2018年硅碳復(fù)合負(fù)極材料出貨量達(dá)到1.02萬(wàn)噸，增長(zhǎng)超過(guò)5倍。

工信部等四部委發(fā)布的《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》中提出，到2020年，新型鋰離子動(dòng)力電池單體比能量超300Wh/公斤，系統(tǒng)比能量達(dá)260Wh/公斤;到2025年，單體比能量達(dá)500Wh/公斤。傳統(tǒng)石墨很難達(dá)到這一要求，而硅碳復(fù)合材料的超高理論能量密度可以顯著提升單體比容量。

硅材料比容量高，可快充，最具發(fā)展前景。石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅的理論能量密度超過(guò)其10倍，高達(dá)4200mAh/g。使用硅材料作電池負(fù)極來(lái)提升電池能量密度，已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的方向之一。

硅材料使用的瓶頸在于其循環(huán)性能較差:硅顆粒在脫嵌鋰時(shí)的高膨脹率(硅負(fù)極充放電膨脹可達(dá)360%，而普通石墨僅為10%)導(dǎo)致負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中快速衰減;硅顆粒表面SEI膜持續(xù)生長(zhǎng)會(huì)對(duì)電解液和鋰離子造成不可逆消耗。目前，相對(duì)較為成熟的技術(shù)方案是，采用體積效應(yīng)小、循環(huán)穩(wěn)定性好的碳材料作為載體，摻入高比容量的硅材料作為主要活性體，以此合成硅碳復(fù)合材料。硅碳復(fù)合材料能夠有降低硅材料在充放電過(guò)程中體積膨脹造成的負(fù)面影響。硅碳復(fù)合的工藝方式有包覆、摻雜和嵌入。特斯拉使用了碳包覆氧化亞硅的技術(shù)方案，通過(guò)在人造石墨中加入10%的硅基材料，已將硅碳復(fù)及材料應(yīng)用到量產(chǎn)車型Model3。其電池能量密度達(dá)到300wh/kg，電池容量達(dá)到了550mAh/g以上。

硅碳負(fù)極材料在國(guó)內(nèi)的發(fā)展處于初期階段，未來(lái)二到三年內(nèi)將大爆發(fā)。在國(guó)內(nèi)，比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、貝特瑞、杉杉股份、力神、比克、萬(wàn)向等都展開(kāi)了對(duì)硅碳負(fù)極材料的布局。貝特瑞的硅碳負(fù)極材料2017年出貨1000噸，已有國(guó)外客戶使用。其S1000型號(hào)硅碳負(fù)極材料的比容量高達(dá)1050mAh/g，盡管離硅的理論比容量4200mAh/g仍有較大差距，但已經(jīng)是人造石墨負(fù)極材料比容量的3倍，性能有大幅度地提高。

新思界產(chǎn)業(yè)研究員認(rèn)為，隨著新能源汽車的發(fā)展對(duì)動(dòng)力電池的比能量不斷提出更高的要求，未來(lái)石墨將逐漸被硅碳負(fù)極材料取代，鋰離子電池負(fù)極也必將向著高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能等方向發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年中國(guó)硅碳負(fù)極材料產(chǎn)能將突破2.5萬(wàn)噸，2024年硅碳負(fù)極材料市場(chǎng)占比將達(dá)到31.9%。