在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）主办的2026SMM负极产业年会上，上海杉杉科技有限公司 高级研发工程师/博士 任晓英围绕“硅碳负极的性能优化与市场应用”的话题展开分享。
1.1 背景
1.2 CVD硅碳的工艺
硅烷先吸附后脱氢的沉硅机制
1.3 CVD硅碳的生产设备
流化床：颗粒悬浮流化，硅沉积均匀，可制备高硅硅碳，电化学性能好，但设备放大困难。
回转窑：物料翻滚连续生产，产能大成本低；但气固接触差，难以实现高硅负载，产品性能上限低。
1.4 CVD硅碳的发展瓶颈
2.1 体积膨胀对性能的影响
体积膨胀是电芯性能恶化的源头
2.1.1 硅晶尺寸调控
► 结晶硅：长程有序，嵌锂各向异性膨胀显著，晶面差异大致局部应力集中，体积膨胀近300%，锂离子扩散系数降低。
► 非晶硅：硅无序、各向同性膨胀，自由体积可缓冲嵌锂扩张，膨胀更小、应力更均匀；且扩散势垒低，锂离子扩散系数更高。。
2.1.1 硅晶尺寸调控
调节沉积温度，降低硅晶尺寸，同时优化沉积均匀性。
2.1.2 颗粒整形
► 块状材料的尖端在CVD沉硅过程中比内部区域更易沉积过量的硅。
► 块状硅碳在电芯中难以适配高压实场景，易发生破碎，无法满足ED需求。
► 尖锐形貌引发局部电场集中，导致尖端处电流密度过高、局部极化加剧，进而诱发析锂。
► 锐角可能刺穿隔膜，引发内短路，进而导致热失控。
2.1.2 颗粒整形
通过多孔碳的整形，降低多孔碳锐角占比
2.1.3 多孔碳孔隙结构调整
1、介孔碳为硅提供了“预留空间”。降低首周嵌锂过程中的颗粒膨胀，减少破碎颗粒比例，减少内部硅暴露的风险，减少SEI膜形成，进而提升首效；
2、超微孔内的锂离子脱出路径受阻，容易在首圈放电（脱锂）阶段残留，形成“死锂”，首周库仑效率降低，降低超微孔比例，提升首效。
2.1.3 多孔碳孔隙结构调整
2.2 界面调控
石墨负极的SEI膜以无机成分为主，硅基负极的SEI膜以有机成份为主。
SEI 膜的热分解是锂离子电池自放热反应的开端，高有机成份含量的SEI的热分解温度更低。
2.2.1 调控硅的饱和度
提高硅的填充度，可缩短锂离子传输路径、稳定界面、减少副反应，并提升循环寿命。
2.2.1 调控硅的饱和度
2.2.2 人造SEI膜
提首效--提高包覆完整性、减少副反应；
降膨胀--刚柔并济包覆层，抑制膨胀；
降产气--高强度、高疏水包覆层，降低表面层损伤；
提循环--高弹性聚合物，适应硅碳的嵌锂/脱锂的膨胀收缩，降低电解液、活性锂损耗。
3.1 硅碳的市场应用
消费电子
产品：智能手机、笔记本、可穿戴设备；需求：轻薄长续航，适应便携化趋势；硅碳类型：纯球。
新能源汽车
产品：各类电动乘用车、商用车；需求：兼顾能量密度、安全性、长寿命与低成本；硅碳类型：生物质、块状树脂；
电动工具
产品：手电钻、电锤、角磨机、磨光机等；需求：高放电倍率、轻薄长续航；硅碳类型：高硅块状树脂、高硅类球树脂；
新兴应用
产品：eVTOL、人形机器人、电动船舶发展；需求：超高能量密度、极致的安全可靠性；硅碳类型：块状树脂、类球树脂。
3.2 硅碳的市场规模
CVD硅碳负极迈入放量元年，2030年全球出货有望冲击8–9万吨
2025年全球新型硅碳纯粉出货超2200吨、同比增长超6倍；消费电子先行起量，动力电池与新兴场景接力放量
三大增长驱动
01 消费电子：高端手机CVD硅碳渗透率向25%+提升；
02 动力电池：4680大圆柱、半固态/固态电池量产装车；
03 新兴场景：人形机器人、低空经济高密电池。
