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我国新能源汽车销售市场渗透率由2021年的15%增长至2024年的20%,根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》预测,2025年国内新能源汽车销售渗透率将达到30%。
       随着下游新能源汽车市场的快速发展,动力电池行业进入爆发期,根据SNE 调查统计:2021年,全球新能源汽车用动力电池的出货量 达到193GWh,预计到2025年全球新能 源汽车用动力电池的出货量 将达到1396GWh
       我公司研发的‌硅碳负极材料的优点主要包括高能量密度、低成本。‌
 ‌      高能量密度‌:硅碳负极材料的比容量可以达到1900mAh/g,远高于传统的石墨负极材料(约372mAh/g)。
‌       低成本‌:硅的储量丰富,价格相对低廉。此外,硅碳负极材料的制备工艺相对简单,适合大规模生产,从而进一步降低了电池的成本‌,每吨硅碳负极材料的成本不足10万元,目前市场上硅碳负极材料的售价大约每吨在60万元以上,所以产品盈利能力巨大。
       此外,我公司生产的硅碳负极材料还具有较好的循环稳定性和电化学性能,这得益于我们使用的新型硅碳负极材料,这些材料能有效缓解硅材料在充放电过程中的硅的体积膨胀,从而提高电池的稳定性和性能,循环充放电次数达到3000次以上‌。‌

一、国家政策需求
       《山西省“十四五”战略性新兴产业发展规划》支持新材料领域重点发展的“先进储能材料”;
       《山西省工业新兴优势产业链行动计划》重点支持先进储能材料及电动车产业链;
       《中国制造2025重点领域技术路线图》规划为本项目实施指明了产业发展方向.

       二、军事应用需求:
       应用前景:含能材料,近年来在政策支持、技术创新与市场需求的多重驱动下,呈现规模化、智能化与绿色化发展趋势。
       纳米多孔硅含能材料,是民爆、国防、等领域的核心组成部分,该材料在起爆药、航天固体推进剂,导弹相关军事装备行业具有广泛的应用,
市场规模:全球含能材料市场规模2025年达217亿美元,预计2030年达到千亿美元,未来几年将保持稳定增长。
       盈利状况 :  由于军事领域的特殊需求,该行业的盈利水平相对较高。

       三、新能源产业应用需求:
       随着科技发展,对锂电池能量密度的要求日益提高。传统石墨负极材料已难以满足市场对长续航的需求。而硅碳材料理论比容量高,能显著提升锂电池的能量密度,适用于电动汽车、移动电子设备等领域,市场前景广阔。并且相关研究不断深入,技术上逐渐具备了实现硅碳材料工业化生产的可能性,可有效推动锂电池产业升级迭代。
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1、 纳米多孔硅基含能材料
       硅基含能材料以其33 kJ/g的超高能量密度(远超传统含能材料如TNT的4.2 kJ/g)应用在导弹上产生高爆力、2J的极低摩擦感度(安全性显著提升)展现出颠覆传统含能材料市场的技术潜力。针对1U-12U立方星(全球年发射量超2000颗),推出适配型含能单元,核心卖点包括: 高比冲:比冲≥250 s(较传统肼类提升40%),满足LEO轨道维持需求。微型化:单模块质量<50 g,支持星箭一体化集成。低成本:单价控制在5万元/公斤以下(对标商业航天采购阈值)。
      2、纳米储能硅碳新材料
      纳米硅碳材料是一种新兴材料,结合硅材料和碳材料的优势,可以提高电池的能量密度和容量。主要基于硅材料的高理论比容量和其独特的合金化储锂机制。硅与锂反应其理论比容量高达4200mAh/g,远高于传统石墨材料的390mAh/g。然而硅在充放电过程中会引起巨大的体积膨胀与收缩,导致电池性能衰减。为了解决这一问题,硅碳负极材料通过纳米化、碳包覆等手段改善了硅基材料的体积膨胀问题,同时提高其导电性和循环稳定性。硅碳复合材料由于具有稳定性好、体积变化小和导电性优异等优点,成为产业化进展最为紧缺的新材料。硅碳材料的突破使得电池容量每年以约10%的速度增长,为用户提供更长的续航体验。
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公司注重技术研发和创新,已申请受理10余项发明专利,涵盖设备、结构、工艺等相关专利。申请的该负极材料专利包含硅纳米、碳包覆、多孔骨架碳包覆硅和固体电解质材料等。技术研发团队通过不断研发和技术改进,其核心产品持续迭代。第一代产品解决CVD碳包覆硅问题;二代产品解决了锂电池首效问题;三代产品解决了硅膨胀问题,完成自主研发设计;第四代产品采用PVD等离子体技术生产的硅纳米新材料,解决了颗粒均匀一致性问题并采用该技术生产的碳包覆硅复合新材料具备高性能,低成本优势,促进了动力电池的技术进步,具备了技术和投资获得良好收益的基础。
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纳米硅碳负极材料工艺流程:
      采用等离子体技术工艺,制备纳米硅碳材料的最大优点可以实现对硅碳材料粒径、形貌、纯度等进行精确的控制。工艺上除了保证纳米粉体的质量,做到尺寸和分布可控、无团聚,且生产量大,是最优的技术生产工艺。 
       1、本次工艺采用4N硅,直径为100目的硅粒,送入超高温等离子体发生器雾化,硅在等离子体中雾化后采用低温冷却急冷技术,精确调整风速制造出高纯度球形纳米硅。
       2、甲烷气送入超高温等离子体发生器裂解,经裂解的碳源沉积在纳米硅表面,生产制造出硅碳复合材料,产生的氢气回收利用,通过氢燃料电池发电,循环应用到供电设备中、减少能源消耗。
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我国新能源汽车销售市场渗透率由2021年的15%增长至2024年的20%,根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》预测,2025年国内新能源汽车销售渗透率将达到30%。
       随着下游新能源汽车市场的快速发展,动力电池行业进入爆发期,根据SNE 调查统计:2021年,全球新能源汽车用动力电池的出货量 达到193GWh,预计到2025年全球新能 源汽车用动力电池的出货量 将达到1396GWh
       我公司研发的‌硅碳负极材料的优点主要包括高能量密度、低成本。‌
 ‌      高能量密度‌:硅碳负极材料的比容量可以达到1900mAh/g,远高于传统的石墨负极材料(约372mAh/g)。
‌       低成本‌:硅的储量丰富,价格相对低廉。此外,硅碳负极材料的制备工艺相对简单,适合大规模生产,从而进一步降低了电池的成本‌,每吨硅碳负极材料的成本不足10万元,目前市场上硅碳负极材料的售价大约每吨在60万元以上,所以产品盈利能力巨大。
       此外,我公司生产的硅碳负极材料还具有较好的循环稳定性和电化学性能,这得益于我们使用的新型硅碳负极材料,这些材料能有效缓解硅材料在充放电过程中的硅的体积膨胀,从而提高电池的稳定性和性能,循环充放电次数达到3000次以上‌。‌

一、国家政策需求
       《山西省“十四五”战略性新兴产业发展规划》支持新材料领域重点发展的“先进储能材料”;
       《山西省工业新兴优势产业链行动计划》重点支持先进储能材料及电动车产业链;
       《中国制造2025重点领域技术路线图》规划为本项目实施指明了产业发展方向.

       二、军事应用需求:
       应用前景:含能材料,近年来在政策支持、技术创新与市场需求的多重驱动下,呈现规模化、智能化与绿色化发展趋势。
       纳米多孔硅含能材料,是民爆、国防、等领域的核心组成部分,该材料在起爆药、航天固体推进剂,导弹相关军事装备行业具有广泛的应用,
市场规模:全球含能材料市场规模2025年达217亿美元,预计2030年达到千亿美元,未来几年将保持稳定增长。
       盈利状况 :  由于军事领域的特殊需求,该行业的盈利水平相对较高。

       三、新能源产业应用需求:
       随着科技发展,对锂电池能量密度的要求日益提高。传统石墨负极材料已难以满足市场对长续航的需求。而硅碳材料理论比容量高,能显著提升锂电池的能量密度,适用于电动汽车、移动电子设备等领域,市场前景广阔。并且相关研究不断深入,技术上逐渐具备了实现硅碳材料工业化生产的可能性,可有效推动锂电池产业升级迭代。
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1、 纳米多孔硅基含能材料
       硅基含能材料以其33 kJ/g的超高能量密度(远超传统含能材料如TNT的4.2 kJ/g)应用在导弹上产生高爆力、2J的极低摩擦感度(安全性显著提升)展现出颠覆传统含能材料市场的技术潜力。针对1U-12U立方星(全球年发射量超2000颗),推出适配型含能单元,核心卖点包括: 高比冲:比冲≥250 s(较传统肼类提升40%),满足LEO轨道维持需求。微型化:单模块质量<50 g,支持星箭一体化集成。低成本:单价控制在5万元/公斤以下(对标商业航天采购阈值)。
      2、纳米储能硅碳新材料
      纳米硅碳材料是一种新兴材料,结合硅材料和碳材料的优势,可以提高电池的能量密度和容量。主要基于硅材料的高理论比容量和其独特的合金化储锂机制。硅与锂反应其理论比容量高达4200mAh/g,远高于传统石墨材料的390mAh/g。然而硅在充放电过程中会引起巨大的体积膨胀与收缩,导致电池性能衰减。为了解决这一问题,硅碳负极材料通过纳米化、碳包覆等手段改善了硅基材料的体积膨胀问题,同时提高其导电性和循环稳定性。硅碳复合材料由于具有稳定性好、体积变化小和导电性优异等优点,成为产业化进展最为紧缺的新材料。硅碳材料的突破使得电池容量每年以约10%的速度增长,为用户提供更长的续航体验。
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公司注重技术研发和创新,已申请受理10余项发明专利,涵盖设备、结构、工艺等相关专利。申请的该负极材料专利包含硅纳米、碳包覆、多孔骨架碳包覆硅和固体电解质材料等。技术研发团队通过不断研发和技术改进,其核心产品持续迭代。第一代产品解决CVD碳包覆硅问题;二代产品解决了锂电池首效问题;三代产品解决了硅膨胀问题,完成自主研发设计;第四代产品采用PVD等离子体技术生产的硅纳米新材料,解决了颗粒均匀一致性问题并采用该技术生产的碳包覆硅复合新材料具备高性能,低成本优势,促进了动力电池的技术进步,具备了技术和投资获得良好收益的基础。
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纳米硅碳负极材料工艺流程:
      采用等离子体技术工艺,制备纳米硅碳材料的最大优点可以实现对硅碳材料粒径、形貌、纯度等进行精确的控制。工艺上除了保证纳米粉体的质量,做到尺寸和分布可控、无团聚,且生产量大,是最优的技术生产工艺。 
       1、本次工艺采用4N硅,直径为100目的硅粒,送入超高温等离子体发生器雾化,硅在等离子体中雾化后采用低温冷却急冷技术,精确调整风速制造出高纯度球形纳米硅。
       2、甲烷气送入超高温等离子体发生器裂解,经裂解的碳源沉积在纳米硅表面,生产制造出硅碳复合材料,产生的氢气回收利用,通过氢燃料电池发电,循环应用到供电设备中、减少能源消耗。
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