【长沙：在新时代“赶考”中交上优异答卷】
金秋的长沙，处处涌动着丰收的喜悦，1.18万平方公里的星城大地，产业兴旺、乡村秀美、城市宜居、人民幸福。
省第十一次党代会以来的5年，是长沙市经济社会发展最快的5年，先后实现了经济总量过万亿元、地方一般公共预算收入过千亿元、常住人口过千万的历史性跨越。面对经济转型、产业升级、城市治理、洪水疫情等多重挑战，长沙在党中央和省委的坚强领导下，开拓创新、担当作为，向党和人民递交了一份新时代“赶考”路上的优异答卷。
综合实力大幅跃升，GDP年均增长7.8%
10月25日上午，深圳、长沙两地共同鸣锣，庆祝可孚医疗成功登陆深交所上市。这是长沙今年新增的第七家A股上市公司，以76家的总数保持中部省会城市第一位。
上市公司的多少是一座城市实力的表现。近5年来，长沙坚持贯彻新发展理念、推进高质量发展，地区生产总值年均增长7.8%，一般公共预算收入年均增长8.9%，综合实力大幅跃升。
三安光电、惠科光电、天际新能源汽车等先导性项目建成投产，三一智能网联重卡、中联智慧产业城等战略性项目快马加鞭。
目前,长沙有工程机械、生物医药、新材料、电子信息等7大千亿级产业集群，全市坚持以大项目推动大发展，5年来新引进“三类500强”项目237个，世界500强企业总数达173家。
长沙是科创资源丰沛的大市，拥有58所高校、99个独立科研机构、61位两院院士和165万各类人才的优势。长沙启动海归小镇建设，出台“长沙人才政策22条”“自贸区45条”“乡村振兴8条”等人才政策，并与清华、北大等一批顶尖高校开展战略合作。
今年3月，长沙获批国家新一代人工智能创新发展试验区。新增国家级创新平台3个，全市高新技术企业增至4142家，创新能力居国家创新型城市第八位，成功跻身“科创中国”试点城市。
5年来，长沙纵深推进“放管服”改革，长沙临空经济示范区、湖南自贸试验区长沙片区等相继获批。
10月11日，湖南自贸区长沙片区一周年改革创新成果发布会引得多方关注。长沙在制度创新中彰显省会担当，形成了30余项制度创新成果，其中12项为全国首创。
如今，数字人民币试点如火如荼，中非经贸合作促进创新示范园紧锣密鼓，中非经贸博览会、世界计算大会等长期落户星城，长沙国际工程机械展、互联网岳麓峰会等蜚声中外，经济总量跃居省会城市第六位，长沙成为名副其实的“新一线”网红城市。
民生福祉显著改善，居民人均可支配收入突破5万元
近日，长沙市明珠苑小区居民代表将一面写有“为民办实事、心中有群众”的锦旗送到开福区人居环境局，这是494户居民对党委政府改造老旧小区表达的诚挚谢意。
长沙坚持以人民为中心，每年新增财力的七成以上用于改善民生。2020年，长沙市人均可支配收入达5.14万元，同比增长5.7%。
2016年4月，长沙市启动老旧社区提质提档三年行动计划，这个巨大的民生礼包惠及500个社区。通过实施“一圈两场三道”“四精五有”等一项项优化、美化、绿化、亮化城市措施，长沙大街小巷焕然一新。
2017年底，长沙84个省定贫困村全部脱贫出列。在全省率先让13.4万贫困人口甩掉“穷帽子”，并先后投入12亿元资金，对口帮扶龙山县等8个贫困县，携手“老乡”共赴小康。
教育是民生之基。长沙强力推进优质教育均衡发展，5年来新改扩建义务教育学校199所，全面消除义务教育阶段“大班额”，全市公办和普惠性幼儿园占比达86.6%。11月5日，长沙“双减”实施具体方案出台，再一次走在了全国省会城市前列。
2016年开始，长沙全面启动医联体建设，全市乡镇卫生院逐步与“三甲”医院“攀亲携手”。2017年，长沙市全力推进“健康长沙”实施方案，一批医疗机构服务设施得到质的提升……如今，长沙市公立医院改革实现全覆盖。率先全国实施城乡低保一体化，实现城乡基本养老保险、基本医疗保险全覆盖。
2020年11月，家住中建·嘉和城的业主成为长沙首批享受“交房交证”政策的受益者。从今年1月1日开始，交房即交证政策在长沙内五区全面推广实施。“房住不炒”是长沙闻名全国的“幸福经验”，目前，全市已建成公租房11.39万套，建成共有产权房12.48万套。据统计，2020年，长沙市主城区新建商品住宅成交均价为9544元/平方米，排在全国省会城市最后梯队。
“东亚文化之都”“世界媒体艺术之都”“中国十大美好城市”“中国最具幸福感城市”……从2016年开始，长沙每年人口净流入都保持在20万以上，去年达到50万人以上，目前，长沙常住人口已达到1004.79万人。
城市品质加速提升，建成区面积新增近200平方公里
长沙曾有句老话，“南门到北门，七里又三分”。即从长沙南门步行到北门只有3.5公里多，形象地描述了老长沙城的概貌。
经过70余年的建设发展，长沙城市规模不断扩大、城市功能日臻完善。从1949年的6.7平方公里增加到如今超过600平方公里，从“五一路时代”迈入“湘江时代”，形成了沿江建设、跨江发展的城市新格局。
5年来，长沙完成了宁乡撤县设市，高新区、长沙经开区、宁乡经开区入围中国先进制造业百强园区榜单，启动了金阳、金洲、金霞新城规划建设，建成区面积新增近200平方公里。
黄花机场T3航站楼、长沙高铁西站综合枢纽工程建设热火朝天，长沙国际会议中心投入使用……今天的长沙，电网进入“特高压时代”，地铁驶入“网络化时代”，机场迈进“双跑道双航站楼时代”，高铁迎来“双核驱动时代”，京广、沪昆和在建的渝长厦3条高铁“米”字交汇，可直达全国23个省会城市和直辖市。黄花国际机场位居全球百大机场行列，4小时航空经济圈覆盖全球三分之一的人口，2020年国际货邮吞吐量比上年增长48.7%，成为中部地区联通世界的重要窗口。
今年4月，长株潭一体化发展市委书记联席会议召开，长株潭都市圈协同发展迈出了新步伐。从1984年正式提出建设长株潭经济区方案，到1997年实施长株潭一体化发展战略，再到2007年长株潭城市群获批全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，长株潭融合发展正大步探索前行。
众擎易举，连城崛起。随着三市“1+3+10”战略合作协议的签订，三市明确提出规划同图、设施同网、三市同城、市场同治、产业同兴、创业同为、开放同步、平台同体、生态同建、服务同享的“十同”目标，助力三市抱团成为长江经济带高质量发展的核心增长极。
生态环境日益优美，国省控断面水质优良率100%
10月16日，第五批国家生态文明建设示范区和“绿水青山就是金山银山”实践创新基地名单公布，长沙县和浏阳市获得殊荣。这是近年来长沙全力推动生态文明建设取得的喜人成果。
长沙是一座有着3000年悠久历史的文化名城，更是一座风光秀丽的“山水洲城”，岳麓山、湘江、橘子洲、长沙城相映成景，独具风韵，全市森林覆盖率达55%。
5年来，长沙持续打好蓝天、碧水、净土保卫战。2020年，空气质量优良天数比2015年增加38天。今年空气质量优良天数比率稳定在80%以上。
实现碳达峰、碳中和是我国向世界作出的庄严承诺。从2016年开始，长沙就启动了主城区老旧社区居民家庭餐厨油烟净化治理试点，引进先进技术，助力长沙蓝天保卫战。如今，重点行业领域清洁生产、绿色化改造，近零碳排放区示范工程建设全面铺开，全力争取国家低碳城市试点。
秋日傍晚，长沙市圭塘河两岸人来人往，美人蕉、翠芦莉等水生植物摇曳生姿，错落有致的植被景观、休闲步道，令人心旷神怡。
几年前的圭塘河因生活废水、工业废水污染，让人避而远之。长沙以“点长制”“河长制”等为抓手，强化流域综合治理和重金属污染土壤修复治理。今年1至9月，全市32个国控、省控考核断面，水质优良率为100%，圭塘河、沩水宁乡段、后湖、株树桥水库获评湖南省“美丽河湖优秀案例”，其中沩水宁乡段成功推荐至生态环境部参评全国“美丽河湖”。（长沙发布）
金秋的长沙，处处涌动着丰收的喜悦，1.18万平方公里的星城大地，产业兴旺、乡村秀美、城市宜居、人民幸福。
省第十一次党代会以来的5年，是长沙市经济社会发展最快的5年，先后实现了经济总量过万亿元、地方一般公共预算收入过千亿元、常住人口过千万的历史性跨越。面对经济转型、产业升级、城市治理、洪水疫情等多重挑战，长沙在党中央和省委的坚强领导下，开拓创新、担当作为，向党和人民递交了一份新时代“赶考”路上的优异答卷。
综合实力大幅跃升，GDP年均增长7.8%
10月25日上午，深圳、长沙两地共同鸣锣，庆祝可孚医疗成功登陆深交所上市。这是长沙今年新增的第七家A股上市公司，以76家的总数保持中部省会城市第一位。
上市公司的多少是一座城市实力的表现。近5年来，长沙坚持贯彻新发展理念、推进高质量发展，地区生产总值年均增长7.8%，一般公共预算收入年均增长8.9%，综合实力大幅跃升。
三安光电、惠科光电、天际新能源汽车等先导性项目建成投产，三一智能网联重卡、中联智慧产业城等战略性项目快马加鞭。
目前,长沙有工程机械、生物医药、新材料、电子信息等7大千亿级产业集群，全市坚持以大项目推动大发展，5年来新引进“三类500强”项目237个，世界500强企业总数达173家。
长沙是科创资源丰沛的大市，拥有58所高校、99个独立科研机构、61位两院院士和165万各类人才的优势。长沙启动海归小镇建设，出台“长沙人才政策22条”“自贸区45条”“乡村振兴8条”等人才政策，并与清华、北大等一批顶尖高校开展战略合作。
今年3月，长沙获批国家新一代人工智能创新发展试验区。新增国家级创新平台3个，全市高新技术企业增至4142家，创新能力居国家创新型城市第八位，成功跻身“科创中国”试点城市。
5年来，长沙纵深推进“放管服”改革，长沙临空经济示范区、湖南自贸试验区长沙片区等相继获批。
10月11日，湖南自贸区长沙片区一周年改革创新成果发布会引得多方关注。长沙在制度创新中彰显省会担当，形成了30余项制度创新成果，其中12项为全国首创。
如今，数字人民币试点如火如荼，中非经贸合作促进创新示范园紧锣密鼓，中非经贸博览会、世界计算大会等长期落户星城，长沙国际工程机械展、互联网岳麓峰会等蜚声中外，经济总量跃居省会城市第六位，长沙成为名副其实的“新一线”网红城市。
民生福祉显著改善，居民人均可支配收入突破5万元
近日，长沙市明珠苑小区居民代表将一面写有“为民办实事、心中有群众”的锦旗送到开福区人居环境局，这是494户居民对党委政府改造老旧小区表达的诚挚谢意。
长沙坚持以人民为中心，每年新增财力的七成以上用于改善民生。2020年，长沙市人均可支配收入达5.14万元，同比增长5.7%。
2016年4月，长沙市启动老旧社区提质提档三年行动计划，这个巨大的民生礼包惠及500个社区。通过实施“一圈两场三道”“四精五有”等一项项优化、美化、绿化、亮化城市措施，长沙大街小巷焕然一新。
2017年底，长沙84个省定贫困村全部脱贫出列。在全省率先让13.4万贫困人口甩掉“穷帽子”，并先后投入12亿元资金，对口帮扶龙山县等8个贫困县，携手“老乡”共赴小康。
教育是民生之基。长沙强力推进优质教育均衡发展，5年来新改扩建义务教育学校199所，全面消除义务教育阶段“大班额”，全市公办和普惠性幼儿园占比达86.6%。11月5日，长沙“双减”实施具体方案出台，再一次走在了全国省会城市前列。
2016年开始，长沙全面启动医联体建设，全市乡镇卫生院逐步与“三甲”医院“攀亲携手”。2017年，长沙市全力推进“健康长沙”实施方案，一批医疗机构服务设施得到质的提升……如今，长沙市公立医院改革实现全覆盖。率先全国实施城乡低保一体化，实现城乡基本养老保险、基本医疗保险全覆盖。
2020年11月，家住中建·嘉和城的业主成为长沙首批享受“交房交证”政策的受益者。从今年1月1日开始，交房即交证政策在长沙内五区全面推广实施。“房住不炒”是长沙闻名全国的“幸福经验”，目前，全市已建成公租房11.39万套，建成共有产权房12.48万套。据统计，2020年，长沙市主城区新建商品住宅成交均价为9544元/平方米，排在全国省会城市最后梯队。
“东亚文化之都”“世界媒体艺术之都”“中国十大美好城市”“中国最具幸福感城市”……从2016年开始，长沙每年人口净流入都保持在20万以上，去年达到50万人以上，目前，长沙常住人口已达到1004.79万人。
城市品质加速提升，建成区面积新增近200平方公里
长沙曾有句老话，“南门到北门，七里又三分”。即从长沙南门步行到北门只有3.5公里多，形象地描述了老长沙城的概貌。
经过70余年的建设发展，长沙城市规模不断扩大、城市功能日臻完善。从1949年的6.7平方公里增加到如今超过600平方公里，从“五一路时代”迈入“湘江时代”，形成了沿江建设、跨江发展的城市新格局。
5年来，长沙完成了宁乡撤县设市，高新区、长沙经开区、宁乡经开区入围中国先进制造业百强园区榜单，启动了金阳、金洲、金霞新城规划建设，建成区面积新增近200平方公里。
黄花机场T3航站楼、长沙高铁西站综合枢纽工程建设热火朝天，长沙国际会议中心投入使用……今天的长沙，电网进入“特高压时代”，地铁驶入“网络化时代”，机场迈进“双跑道双航站楼时代”，高铁迎来“双核驱动时代”，京广、沪昆和在建的渝长厦3条高铁“米”字交汇，可直达全国23个省会城市和直辖市。黄花国际机场位居全球百大机场行列，4小时航空经济圈覆盖全球三分之一的人口，2020年国际货邮吞吐量比上年增长48.7%，成为中部地区联通世界的重要窗口。
今年4月，长株潭一体化发展市委书记联席会议召开，长株潭都市圈协同发展迈出了新步伐。从1984年正式提出建设长株潭经济区方案，到1997年实施长株潭一体化发展战略，再到2007年长株潭城市群获批全国资源节约型和环境友好型社会建设综合配套改革试验区，长株潭融合发展正大步探索前行。
众擎易举，连城崛起。随着三市“1+3+10”战略合作协议的签订，三市明确提出规划同图、设施同网、三市同城、市场同治、产业同兴、创业同为、开放同步、平台同体、生态同建、服务同享的“十同”目标，助力三市抱团成为长江经济带高质量发展的核心增长极。
生态环境日益优美，国省控断面水质优良率100%
10月16日，第五批国家生态文明建设示范区和“绿水青山就是金山银山”实践创新基地名单公布，长沙县和浏阳市获得殊荣。这是近年来长沙全力推动生态文明建设取得的喜人成果。
长沙是一座有着3000年悠久历史的文化名城，更是一座风光秀丽的“山水洲城”，岳麓山、湘江、橘子洲、长沙城相映成景，独具风韵，全市森林覆盖率达55%。
5年来，长沙持续打好蓝天、碧水、净土保卫战。2020年，空气质量优良天数比2015年增加38天。今年空气质量优良天数比率稳定在80%以上。
实现碳达峰、碳中和是我国向世界作出的庄严承诺。从2016年开始，长沙就启动了主城区老旧社区居民家庭餐厨油烟净化治理试点，引进先进技术，助力长沙蓝天保卫战。如今，重点行业领域清洁生产、绿色化改造，近零碳排放区示范工程建设全面铺开，全力争取国家低碳城市试点。
秋日傍晚，长沙市圭塘河两岸人来人往，美人蕉、翠芦莉等水生植物摇曳生姿，错落有致的植被景观、休闲步道，令人心旷神怡。
几年前的圭塘河因生活废水、工业废水污染，让人避而远之。长沙以“点长制”“河长制”等为抓手，强化流域综合治理和重金属污染土壤修复治理。今年1至9月，全市32个国控、省控考核断面，水质优良率为100%，圭塘河、沩水宁乡段、后湖、株树桥水库获评湖南省“美丽河湖优秀案例”，其中沩水宁乡段成功推荐至生态环境部参评全国“美丽河湖”。（长沙发布）
负极突破主基调：研制更高比容低成本的材料
负极的格局相比正极的格局更加清晰，传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的，硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说，负极的开发方向是低成本、高比容。
我们认为，碳材料无论是当下还是未来，仍然是重要的负极基体，在实现更高比容负极的过 渡阶段，碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用，也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上，硅基负极则具备较大的推广可能性，特斯拉的硅碳负极已经实现商用，但并非完 全的硅负极，为将硅的性能更完全的释放，仍然需要通过材料改性等手段持续开发；长期来 看，金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力，但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决，如锂枝晶带来的安全风险等，因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用，在渐进式的演进前提下，在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。
负极当下格局：碳基是商用主流，钛酸锂因高安全应用于细分领域
负极是储锂的主体，其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌，选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上，金属锂因低电势和高比容是理想的负极，但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量（LiC6 理论比容为 372mAh/g）、循环性及安全性好，取代金属锂作负极，推动锂二次电池商业化。
碳基材料种类繁多，当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料，包括石墨、非石墨与掺杂型碳，石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高，但首效较低、倍率性能较差，主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成，避免天然石墨的表面缺 陷，首次效率与倍率性能提升，因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII，2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨，同比稳健增长，其中人造石墨占比 84%，份额逐年提升。
石墨类产品应用中存在缺陷，通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题：（1）针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题，采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性，提高部分性能；（2）针对其强烈各向异性的问题，工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形，处理后粒径 D50 范围 15~20μm，首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差，充电易析锂的问题，其改 性不同于天然石墨，一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。
具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂，可满足特定需求，适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷：（1）形成 SEI 膜，循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏；（2）析出锂枝晶，增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料，需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12） 因具备突出的安全性能优势，在公共交通领域有一定应用：
“零应变材料”，结构稳定。在循环过程中，锂离子逐渐嵌入，最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12，晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm，体积变化小于 0.2%，“零应变”下材料 结构稳定，循环性好；
嵌锂电位高，不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V，高于锂离子的还原电位，因 此不易产生锂枝晶，提升安全性；
不生成 SEI 膜，再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜，没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患；
循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系，因此是具备高循环优安全的负极材料。
钛酸锂劣势明显，克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。（1）材料理 论克容量 175mAh/g，电压平台较低，因此比能量较低；（2）导电性能差，导致其在大电流 放电条件下极化严重，容量衰减快，倍率性能差；（3）吸湿性强，导致高温产气严重，高温 循环性能差；（4）材料制备工艺复杂，成本高，电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。
钛酸锂改性方法多样，但往往无法保持综合性能，有待更深入开发。（1）改善材料形貌尺寸， 如颗粒纳米化、球化、多孔化等，缩短锂离子进出路径，提高比容量，但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜；（2）金属掺杂后的改性材料导电性提高，但循环稳定性可能会降低；（3） 表面改性如碳包覆技术，可以提高电子电导率，但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看，寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。
现有负极比容已接近上限，高比容潜力负极中硅基优势显著
高比能诉求下，现有商用负极难以满足需求，需要以更高比容的材料替代。（1）市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g，已接近理论上限，而钛酸锂等本身理论比容较小，因此均 难以满足更高比能的需求。（2）商业化负极尤其是碳负极材料，因嵌锂电位低，在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。
在众多可选的新型负极材料中，硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质，硅基具备应用优势：（1） 按照理论比容排序，硅基负极可达 4200mAh/g，而其他负极大部分在 900mAh/g 左右；（2） Si 的嵌锂电位高于碳，析锂风险小；（3）Si 与普遍应用的电解液反应活性低，嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题；（4）Si 是地壳中第二丰富元素，价格低廉。
硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题：（1）巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀，材料产生裂纹直至粉化，带来 容量的快速衰减，较大的应力下影响结构稳定性，安全风险提高；（2）体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替，消耗活性物质与电解液，导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减；（3）硅的导电性差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。
针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括：（1）硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能，但同时也会面临工艺的复杂性等问题；（2）制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极，提高导电性，增强机械强度。在开发过程中，碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键；（3）制备氧化亚硅（SiOx）材料。作为石墨与硅的折中方案（比容 1500mAh/g 左右）， 材料体积膨胀大大减小，循环性能提升，但首效较低也限制在全电池中的应用。
硅基负极产业化持续铺开，“硅基时代”临近
硅基负极研发集中度高，中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量，共计 28131 件，其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局，中国申请人主要在国内进行专利布局。
日本申请人具有一定优势，中国申请数量大，但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别，日本共有 35 家，且不同排名阶段的数量都占据绝对优势，主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中，国外申请人依然占据较大比重，尤其是日本。中 国的企业中，比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。
硅基负极产业化持续铺开，推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3， 在人造石墨中加入 10%的硅，负极容量提升至 550mAh/g，单体能量密度达 300Wh/kg；日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面，宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料，杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg，力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。
产业化进程中，材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高， 但在优化材料性能之外，还要考虑到制约产业化的其他因素：（1）材料成本：各家工艺差别较大，产品尚未达到标准化，导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉，其生产对设 备要求高、能耗大，因此增加成本；（2）生产工艺：制备工艺较为复杂，有待成熟，并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大，相应的工艺也需要进行优化改善。
广汽应用新型硅负极材料，推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日，广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg，将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产，采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg（未来提升至 315Wh/kg），同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品，使硅材料的动力领域实用化更进一步。
来源：DT新材料新材料智库
负极的格局相比正极的格局更加清晰，传统的石墨负极仍然是主流的应用产品。但是更高比 容负极的开发对于未来先进电池体系的推进仍然是有必要的，硅基负极、金属锂负极是研发 的热点。总体来说，负极的开发方向是低成本、高比容。
我们认为，碳材料无论是当下还是未来，仍然是重要的负极基体，在实现更高比容负极的过 渡阶段，碳材料的加入不仅能够起到提升导电性的作用，也是重要的承载物质。在中期的产 业应用上，硅基负极则具备较大的推广可能性，特斯拉的硅碳负极已经实现商用，但并非完 全的硅负极，为将硅的性能更完全的释放，仍然需要通过材料改性等手段持续开发；长期来 看，金属锂负极因高比容低电位而具有应用潜力，但是在动力领域所面临的困难需要较长时 间来解决，如锂枝晶带来的安全风险等，因此金属锂负极可能中短期在无人机等细分领域进 行推广商用，在渐进式的演进前提下，在车用动力领域预计还需 5-10 年的产业化过程。
负极当下格局：碳基是商用主流，钛酸锂因高安全应用于细分领域
负极是储锂的主体，其中碳材料是负极商业化应用中的首选与主流。锂二次电池负极材料在 充放电过程中实现锂离子的脱嵌，选用时遵循比容高、电势低、循环性能好、兼容性强、稳 定性好与价格低廉等原则。理论上，金属锂因低电势和高比容是理想的负极，但活性锂与锂 枝晶等带来的安全问题阻碍其发展。碳材料因价格低廉、为层状晶体带来较高比容量（LiC6 理论比容为 372mAh/g）、循环性及安全性好，取代金属锂作负极，推动锂二次电池商业化。
碳基材料种类繁多，当下负极材料中人造石墨和天然石墨是主流产品。若按照结构划分锂离 子电池碳材料，包括石墨、非石墨与掺杂型碳，石墨类又可分为天然石墨、人工石墨、中间 相碳微球等。天然石墨成本低、技术成熟度高，但首效较低、倍率性能较差，主要用于消费 类电池。人造石墨则一般采用致密的石油焦或针状焦作前驱体制成，避免天然石墨的表面缺 陷，首次效率与倍率性能提升，因此在动力领域份额不断扩大。据 GGII，2020 年中国锂电 池负极材料出货量 36.5 万吨，同比稳健增长，其中人造石墨占比 84%，份额逐年提升。
石墨类产品应用中存在缺陷，通过改性来提高产品性能。如天然石墨存在表面缺陷多、各向 异性容易析锂等问题：（1）针对其表面缺陷多、电解液耐受性差的问题，采用表面活性剂、 包覆等方式进行改性，提高部分性能；（2）针对其强烈各向异性的问题，工业生产中常采用 机械处理的手段对颗粒形貌进行球形化整形，处理后粒径 D50 范围 15~20μm，首效和循环 性能明显改善。人造石墨因各向异性导致倍率性能、低温性能差，充电易析锂的问题，其改 性不同于天然石墨，一般通过颗粒结构重组降低石墨晶粒取向度。
具备某方面突出性能优势的负极材料如钛酸锂，可满足特定需求，适合在部分细分领域应用。嵌锂碳材料因本身理化性质具有以下缺陷：（1）形成 SEI 膜，循环过程中造成 Li+损耗与碳 材料结构的破坏；（2）析出锂枝晶，增加安全隐患。在公共交通领域电动化进程中对安全性 的诉求落实到负极材料，需要负极电位稍正于碳、更加安全可靠。尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12） 因具备突出的安全性能优势，在公共交通领域有一定应用：
“零应变材料”，结构稳定。在循环过程中，锂离子逐渐嵌入，最终形成深蓝色的岩盐相 Li7Ti5O12，晶胞参数由 0.836nm 变为 0.837nm，体积变化小于 0.2%，“零应变”下材料 结构稳定，循环性好；
嵌锂电位高，不易引起锂枝晶。钛酸锂嵌锂电位为 1.55V，高于锂离子的还原电位，因 此不易产生锂枝晶，提升安全性；
不生成 SEI 膜，再次提高安全性。因高于电解液的分解电压而不会生成 SEI 膜，没有 SEI 膜被破坏脱落的隐患；
循环过程中锂离子扩散系数也高于碳负极体系，因此是具备高循环优安全的负极材料。
钛酸锂劣势明显，克容量低、倍率性能差、成本高等问题限制更大范围的使用。（1）材料理 论克容量 175mAh/g，电压平台较低，因此比能量较低；（2）导电性能差，导致其在大电流 放电条件下极化严重，容量衰减快，倍率性能差；（3）吸湿性强，导致高温产气严重，高温 循环性能差；（4）材料制备工艺复杂，成本高，电芯成本是相同能量 LFP 电池的 3 倍以上。
钛酸锂改性方法多样，但往往无法保持综合性能，有待更深入开发。（1）改善材料形貌尺寸， 如颗粒纳米化、球化、多孔化等，缩短锂离子进出路径，提高比容量，但易造成与电解液的反应而形成 SEI 膜；（2）金属掺杂后的改性材料导电性提高，但循环稳定性可能会降低；（3） 表面改性如碳包覆技术，可以提高电子电导率，但包覆后锂离子会在脱嵌过程中受到一定阻 碍。综合看，寻找合适的离子、适当的掺杂比例、改性技术的结合是未来工作的重点。
现有负极比容已接近上限，高比容潜力负极中硅基优势显著
高比能诉求下，现有商用负极难以满足需求，需要以更高比容的材料替代。（1）市场上的高 端石墨比容可达 360-365mAh/g，已接近理论上限，而钛酸锂等本身理论比容较小，因此均 难以满足更高比能的需求。（2）商业化负极尤其是碳负极材料，因嵌锂电位低，在循环过程 中可能会形成锂枝晶而引起电池短路。需针对问题开发更高比容的新型负极材料。
在众多可选的新型负极材料中，硅基材料是较具开发潜力的类型。高比容非碳负极包括锡基、 硅基、氧化物、过渡金属氮化物以及金属锂负极等。比较理化性质，硅基具备应用优势：（1） 按照理论比容排序，硅基负极可达 4200mAh/g，而其他负极大部分在 900mAh/g 左右；（2） Si 的嵌锂电位高于碳，析锂风险小；（3）Si 与普遍应用的电解液反应活性低，嵌锂过程中不 会引起溶剂分子与 Li+共嵌入的问题；（4）Si 是地壳中第二丰富元素，价格低廉。
硅基负极的规模应用需解决体积效应等关键问题：（1）巨大的体积变化带来材料的粉化与电 极的破坏。硅与锂的合金化反应使硅发生 1-3 倍的体积膨胀，材料产生裂纹直至粉化，带来 容量的快速衰减，较大的应力下影响结构稳定性，安全风险提高；（2）体积的变化使 SE I 膜 出现破裂与生成的交替，消耗活性物质与电解液，导致电池的内阻增加和容量的迅速衰减；（3）硅的导电性差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。
针对硅基负极的改性研究集中在解决体积效应、维持 SEI 膜稳定和提高首效三个方面。优化的方向包括：（1）硅源的改性研究。即通过制备纳米硅、多孔硅或合金硅的方式改善电化学 性能，但同时也会面临工艺的复杂性等问题；（2）制备复合材料。如制备结构稳定的硅碳负 极，提高导电性，增强机械强度。在开发过程中，碳源选择和结构设计是造成性能差异的关 键；（3）制备氧化亚硅（SiOx）材料。作为石墨与硅的折中方案（比容 1500mAh/g 左右）， 材料体积膨胀大大减小，循环性能提升，但首效较低也限制在全电池中的应用。
硅基负极产业化持续铺开，“硅基时代”临近
硅基负极研发集中度高，中国、日本、美国和韩国为主要申请国。统计 2000-2019 年 6 月与 锂离子电池硅基负极相关的专利数量，共计 28131 件，其中中国、日本、美国、韩国分列前 4 位。但日本、韩国和美国注重海外专利布局，中国申请人主要在国内进行专利布局。
日本申请人具有一定优势，中国申请数量大，但仍需进一步发展。统计前 100 名国际申请人 的国别，日本共有 35 家，且不同排名阶段的数量都占据绝对优势，主要有松下、索尼、日立 等。韩国则主要由三星和 LG 化学申请。中美分别有 23 家和 18 家申请人进入前 100 名。在 中国国内专利申请排名前 20 的申请人中，国外申请人依然占据较大比重，尤其是日本。中 国的企业中，比亚迪、贝特瑞、ATL 和万向集团进入前 20 名。
硅基负极产业化持续铺开，推动电池产品性能提升。特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3， 在人造石墨中加入 10%的硅，负极容量提升至 550mAh/g，单体能量密度达 300Wh/kg；日 本 GS 汤浅公司的硅基负极已成功应用在三菱汽车上。中国方面，宁德时代、国轩高科、万 向集团、比亚迪等正在加紧硅负极体系的研发和试生产。负极企业贝特瑞已实现硅碳负极量 产并为松下配套部分材料，杉杉股份、江西紫宸等具备小量试产能力。CATL 的高镍三元+硅 碳负极电芯比能达到 304Wh/kg，力神的 NCA+硅碳负极电芯也已达到 303Wh/kg。
产业化进程中，材料成本和生产工艺是两大制约因素。尽管硅基负极材料的性能在持续提高， 但在优化材料性能之外，还要考虑到制约产业化的其他因素：（1）材料成本：各家工艺差别较大，产品尚未达到标准化，导致价格较高。此外制备过程中常用到纳米硅粉，其生产对设 备要求高、能耗大，因此增加成本；（2）生产工艺：制备工艺较为复杂，有待成熟，并且所 匹配的主辅材对负极性能发挥影响大，相应的工艺也需要进行优化改善。
广汽应用新型硅负极材料，推动续航再上台阶。2020 年 7 月 28 日，广汽集团宣布采用新型 硅负极材料的方形硬壳电芯比能达到 275Wh/kg，将使电动车续航突破 1000km。2021 年 4 月 9 日的广汽科技日再次强调长续航技术将于 2021 年量产，采用海绵硅负极片电池技术使 电芯比能超过 280Wh/kg（未来提升至 315Wh/kg），同时解决硅材料膨胀问题。这将是全球 首次将新型硅负极材料应用到大型动力电池电芯产品，使硅材料的动力领域实用化更进一步。
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《淮阴工学院学报》
简介
《淮阴工学院学报》（双月刊）创刊于1988年，由淮阴工学院主办。是经国家新闻出版总署批准，公开发行的学术期刊。2004年被评为江苏省一级期刊，在自然科学领域设有数理科学、机械电子、信息控制、土木交通、化学化工、生物食品、农学园艺和管理工程等栏目，在哲学与社会科学领域设有哲学马克思主义理论、政治历史法律、语言文学艺术、社会经济管理、教育教学和图书情报档案等栏目，凡属国家和省、部级科研基金项目的论文，本刊将优先发表。
主要栏目：运河经济与文化研究、专题研究、地方经济发展研究、产业经济研究、政治学·文化、文学·语言学、教育研究、高校管理、
本刊为：维普收录, 万方收录, 知网收录, 超星收录,第一批认定学术期刊,#职称##论文##教师#
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