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硅碳产业链,碳化硅有几个碳硅键

硅碳产业链,碳化硅有几个碳硅键

硅碳产业链是近年来快速发展的高新技术产业链之一,其中的碳化硅是该产业链中的重要组成部分。碳化硅(SiC)是一种特殊的材料,由硅和碳元素组成。它具有优异的机械性能、高温稳定性和抗腐蚀性能,因此被广泛应用于光电子、化工、冶金和能源等领域。

碳化硅的结构中存在碳硅键,碳硅键是由碳和硅原子共享的电子对形成的共价键。碳硅键的数量取决于碳化硅的晶体结构。碳化硅可以以不同的物相形式存在,包括立方晶系的β-SiC和六方晶系的α-SiC。在β-SiC中,每个碳原子与四个硅原子形成四个碳硅键,而在α-SiC中,每个碳原子与三个硅原子形成三个碳硅键。

碳硅键的存在使得碳化硅具有出色的物理和化学特性。碳硅键的共价性使得碳化硅具有较高的熔点和热导率,使其在高温环境下表现出优异的热稳定性和导热性能。碳硅键的共价性还赋予碳化硅良好的机械性能,如硬度、强度和耐磨性,使其成为制备陶瓷和耐磨材料的理想选择。碳硅键的共价性还保证了碳化硅的优异化学稳定性和抗腐蚀性能。

碳化硅的制备可以通过多种方法实现,包括化学气相沉积、热解和热处理等。这些方法不仅可以控制碳硅键的数量和排列方式,还可以调节碳化硅的晶体结构和物理性能。碳化硅的制备和应用研究为硅碳产业链的发展提供了重要支持,也为推动能源、材料和电子等领域的创新和进步带来了巨大的机遇。

碳化硅作为硅碳产业链的重要组成部分,其特殊的结构和碳硅键的存在为其赋予了优异的性能。了解碳硅键的数量和特性有助于理解碳化硅的结构和性能,进一步推动硅碳产业链的发展和应用的研究。

硅碳产业链,碳化硅有几个碳硅键

长期以来,作为新能源 汽车 动力电池用的一种重要材料,锂电池负极材料受到国家 科技 政策和产业政策的大力支持。随着新能源 汽车 在全球范围内的快速发展,对锂电池产业链的发展将起到更加明显的促进作用,锂电池负极材料将会迎来更为广阔的发展空间。 高端产能不足 数据显示,受新能源 汽车 动力电池终端市场增长拉动,2019年中国负极材料出货量达到26.5万吨,同比增长38%。截止到2019年底,国内负极材料企业产能达到57.98万吨,同比增长超31%。进入2020年以来,国内负极材料产品供给延续快速增长态势,产能扩增趋势明显。 9月22日,湖北宝乾年产5万吨负极材料项目正式开工,该项目投资总额6亿元,计划于2021年6月份投产。其中一期将建设两条1万吨/年的负极材料生产线,全部项目建设完成后,形成总体年产5万吨负极材料的生产能力。 在此之前的9月17日,翔丰华正式在深交所挂牌上市。翔丰华计划募集资金扣除发行费用之后将全部用于3万吨高端石墨负极材料生产基地项目建设。据了解,2019年底翔丰华产能为2万吨左右,2020年产能预计为3万吨左右。未来随着募投项目3万吨产能投产,翔丰华将形成6万吨以上产销规模。 8月24日,杉杉股份调整募集资金转投建年产10万吨锂离子电池负极材料项目。7月9日,璞泰来拟募资45.92亿元投建年产5万吨锂电负极材料、年产5万吨锂离子电池负极材料石墨化等项目。7月2日,中科星城在贵州新增建设的1万吨/年负极材料石墨化加工产线试产;公司预计到2020年年底将形成4万-5万吨负极材料产能。6月16日,贝特瑞精选层挂牌申请成功通过;公司拟募集20亿元,用于惠州市贝特瑞年产4万吨锂电负极材料等项目。4月27日,福鞍集团旗下天全福鞍公司年产4万吨的锂电池负极材料生产线建成投产。 从目前的市场格局来看,国内负极材料行业集中度较高,比较有实力的有“三大五小”。三大分别指贝特瑞、璞泰来(江西紫宸)、杉杉股份;五小分别指凯金能源、正拓能源、深圳斯诺、中科星城、翔丰华。 贝特瑞自2013年以来负极材料出货量已经连续7年位列全球第一。贝特瑞是中国第一家把天然石墨做成负极材料,也是第一家把天然石墨出口国外的材料企业。璞泰来2019年负极材料出货4.6万吨,同比增54%,在国内人造石墨市场的份额达22%。 虽然国内负极材料产能扩张力度很大,但整体的产能利用率并不高,结构性过剩显现,高端产品产能仍然供不应求。分析人士指出,未来负极材料市场竞争格局将聚焦于各龙头之间的竞争,低端产能将被逐步出清,拥有核心技术和优势客户渠道的企业将会获得更多市场份额,市场集中度将进一步提升。 硅碳材料研发应用提速 在下游新能源 汽车 、储能等终端应用领域对锂电池的性能、安全性、稳定性等方面要求持续提升,以及降成本的背景下,负极材料企业需要持续研发新技术、新工艺、新产品,来满足下游锂离子电池对关键材料的快速迭代需求。 天然石墨、人造石墨是主流的负极材料技术路线,硅基等新型负极材料的应用也日趋广泛。从技术上来讲,石墨负极体系向硅基负极体系升级是重要方向。硅碳负极材料的比容量可以达到天然石墨电极、人工石墨电极的数倍,其在锂电池中应用将大幅提升能量密度上限。 据电池中国网了解,目前国内不少材料企业都在积极布局硅碳负极材料,贝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、深圳斯诺、中科电气、江西正拓、硅宝 科技 、创亚动力、大连丽昌等都在积极推进硅碳负极的产业化。 “贝特瑞负极材料的产品门类和品种是非常齐全的,既有天然石墨负极材料,也有后来居上的人造石墨负极材料,还有引领潮流走在(技术创新)最前列的硅系列的负极材料。”贝特瑞董事长贺雪琴在接受媒体采访时表示。作为国内最早量产硅基负极材料的企业之一,2019年贝特瑞硅基负极材料出货量居业内前列。 目前贝特瑞的硅碳负极材料已经突破至第三代产品,比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g,并且正在开发更高容量的第四代硅碳负极材料产品。 而作为锂电负极材料行业的新进者,硅宝 科技 一开始就瞄准了行业高端的硅炭负极材料。硅宝 科技 表示,2019年公司完成中试并建成产能50吨/年的硅碳负极材料中试生产线,同时公司“高比容量锂离子电池硅/碳复合负极材料”通过四川省经济和信息化厅组织的成果鉴定,鉴定结论为国际先进水平。 据硅宝 科技 董事长王有治透露,目前公司已送样多家电池厂商进行共同开发,将根据与厂商的合作进度放量生产。硅宝 科技 将持续加大对硅炭负极材料的研发投入。 据了解,宁德时代、比亚迪、国轩高科、力神电池、微宏动力等电池生产企业正在加快硅碳负极体系的研发和试生产。数据显示,2018年国内硅碳复合材料用量已达2000-3000吨,同比增长一倍左右。据预测,2020年国内硅碳负极材料市场空间将达50亿元。 在全球锂电池业受益 汽车 电动化发展迅猛,带动锂电负极材料需求高速增长的背景下,硅碳负极未来市场空间十分巨大。

硅产业链的上游产业是什么

高硅硅锰的下游产业链是螺纹钢、弹簧钢、低合金结构钢、热轧板、线材等生产商。硅锰合金产业链上游主要是铁矿石、锰矿石、硅石、焦炭等原材料供应商,下游主要是螺纹钢、弹簧钢、低合金结构钢、热轧板、线材等生产商。

碳化硅有几个碳硅键

碳化硅中每个碳原子与四个硅原子相连,每个硅原子也与四个碳原子相连,因此键的数目应该4mol(以碳为标准,每个碳原子有4个碳硅键)晶体硅只有2mol.因为1个硅有4个Si-Si键,但是每个Si-Si键归两个Si原子共用,因此还要除以2,这样每个Si原子只能平均到2个Si-Si键,所以是含有2molSi-Si键.二氧化硅中,每个硅原子与四个氧原子相连,每个氧原子与两个碳原子相连,因此具有4mol.

国内首条碳化硅全产业链生产线

国内碳化硅半导体产业链代表企业

衬底企业

天科合达

北京天科合达半导体股份有限公司于2006年9月由新疆天富集团、中国科学院物理研究所共同设立,是一家专业从事第三代半导体碳化硅(SiC)晶片研发、生产和销售的高新技术企业。公司为全球SiC晶片的主要生产商之一。

总部公司设在北京市大兴区生物医药基地,拥有一个研发中心和一个集晶体生长-晶体加工-晶片加工-清洗检测的全套碳化硅晶片生产基地;全资子公司—新疆天科合达蓝光半导体有限公司位于新疆石河子市,主要进行碳化硅晶体生长。

山东天岳

山东天岳公司成立于2010年11月,是以碳化硅半导体衬底材料为主的高新技术企业。公司投资建成了第三代半导体材料产业化基地,具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件条件,是我国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。

河北同光晶体

河北同光晶体有限公司成立于2012年,位于保定市高新技术开发区,主要从事第三代半导体材料碳化硅衬底的研发和生产。公司主要产品包括4英寸和6英寸导电型、半绝缘碳化硅衬底,其中4英寸衬底已达到世界先进水平。公司已建成完整的碳化硅衬底生产线,是国内著名的碳化硅衬底生产企业。

中科集团2所

中科集团二所成立于1962年,是专业从事电子先进制造技术研究和电子专用设备研发制造的国家级研究所。二所已形成以液晶显示器件生产设备、半导体及集成电路制造设备、特种工艺设备为主的电子专用设备和以太阳能多晶硅片、三代半导体SiC单晶抛光片为主的半导体材料两大业务方向,能够为用户提供工艺和设备的系统集成服务。

外延片企业

东莞天域半导体

天域成立于2009年,是中国第一家从事碳化硅 (SiC) 外延晶片市场营销、研发和制造的私营企业。2010年,天域与中国科学院半导体研究所合作,共同创建了碳化硅研究所。

厦门瀚天天成

瀚天天成电子科技(厦门)有限公司成立于2011年3月,是一家集研发、生产、销售碳化硅外延晶片的中美合资高新技术企业,已形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线,并满足600V、1200V、1700V器件制作的需求。

器件/模组企业

泰科天润

泰科天润是中国第三代半导体碳化硅功率器件产业化倡导者,并拥有目前国内唯一碳化硅器件生产线。作为国内唯一一家碳化硅研发生产和平台服务型公司,泰科天润核心产品以碳化硅肖特基二极管为代表,其中600V/5A~50A,1200V/5A~50A和1700V/10A等系列的碳化硅肖特基二极管产品已经投入批量生产。

嘉兴斯达

嘉兴斯达半导体股份有限公司成立于2005年4月,是一家专业从事功率半导体芯片和模块尤其是IGBT芯片和模块研发、生产和销售服务的国家级高新技术企业。总部位于浙江嘉兴,在上海和欧洲均设有子公司,并在国内和欧洲设有研发中心,是目前国内IGBT领域的领军企业。公司主要产品为功率半导体元器件,包括IGBT、MOSFET、IPM、FRD、SiC等等。

中车时代电气

株洲中车时代电气股份有限公司是中国中车旗下股份制企业,其前身及母公司——中车株洲电力机车研究所有限公司创立于1959年。

2017年12月,中车时代电气总投资3.5亿元人民币的6英寸碳化硅产业基地技术调试成功,2018年1月首批芯片试制成功。这是国内首条6英寸碳化硅生产线,获得了国家“02专项 ”、国家发改委新材料专项等国家重点项目支持,是中车时代电气的重点投资项目之一,实现碳化硅二极管和MOSFET芯片工艺流程整合,成功试制1200V碳化硅肖特基二极管功率芯片。

扬杰科技

扬州扬杰电子科技股份有限公司成立于2006年8月2日。2014年1月,公司在深交所创业板挂牌上市。公司集研发、生产、销售于一体,专业致力于功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等领域的产业发展。

公司主营产品为各类电力电子器件芯片、功率二极管、整流桥、大功率模块、DFN/QFN产品、SGT MOS及碳化硅SBD、碳化硅JBS等,产品广泛应用于消费类电子、安防、工控、汽车电子、新能源等诸多领域。

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碳与硅的性质对比

常温下,碳的化学性质稳定,但随着温度的升高,碳的化学性质大大增强在高温下具有可燃性性和还原性。硅在常温下也非常稳定,但在高温时也能发生化学反应。如下:碳:碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。  硅:硅是一种化学元素,它的化学符号是Si,旧称矽。原子序数14,相对原子质量28.0855,有无定形硅和晶体硅两种同素异形体,属于元素周期表上第三周期,IVA族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素,然而它极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,它是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.4%,仅次于第一位的氧(49.4%)。

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