隨著動力電池技術的革新，傳統(tǒng)的電池材料已經(jīng)逐漸不能滿足電池成本降低和能量密度提高的需要，硅基負極等新材料的應用正在加速推進。

從比容量的角度來看，硅基負極材料的理論值可以達到4200mAh/g，是石墨材料的10倍以上。對動力電池，特別是4680圓柱形電池的需求不斷上升，逐漸打開了硅基負極的市場空間。

 

硅基陽極材料的定義

硅基負極的原材料主要是由硅材料和石墨組成。硅在室溫下與鋰合金化，其理論比容量高達4200mAh/g，是目前石墨基負極材料的10倍以上。硅基負極材料的制備方法很多，目前主要包括化學氣相沉積法、機械球磨法、溶膠凝膠法、高溫熱解法等。

 

 

硅碳和硅氧是未來的主流技術

硅基陽極有三種技術路線：硅氧陽極、硅碳陽極和硅基合金陽極。其中，硅碳陽極和硅氧陽極可能是未來的主流技術。硅碳陽極是由納米硅與石墨材料混合而成，而硅氧陽極是由氧化硅和石墨材料組成。硅基材料作為復合材料中的活性材料，提供容量，其他材料作為載體，緩沖體積膨脹。

硅基陽極材料采用涂層結構，最外層涂有碳。碳材料的涂層可以提高陽極材料的導電性，并且會在碳材料的表面形成SEI膜，可以抑制電解液對陽極的侵蝕，從而提高其循環(huán)性能。

 

 

硅氧具有更好的循環(huán)性能和速率性能，在動力電池領域率先得到應用。硅碳負極具有更高的克容量和第一效率，主要用于消費電子和電動工具。目前，硅陽極正處于產(chǎn)品迭代期。其中，硅碳主要用于提高循環(huán)性能和容量，硅氧負極主要用于提高首效，兩者的實現(xiàn)路徑不同。

 

硅基正極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況

● 出貨量

近年來，我國硅基負極材料不斷發(fā)展，硅基負極市場快速增長，預計未來幾年出貨量將大幅增加。2022年，硅基負極材料的出貨量達到1.7萬噸，同比增長60.4%，隨著特斯拉4680電池的量產(chǎn)，以及大型圓柱形電池的普及和應用，未來將繼續(xù)增長，預計2025年將達到15萬噸。

 

 

● 滲透率

硅基負極可以有效提高電池的比容量，但由于體積膨脹和導電性差的負面影響，其商業(yè)應用受到限制。目前，硅基負極材料仍處于商業(yè)應用的早期階段，2022年的滲透率僅為1.53%。未來隨著技術的不斷發(fā)展，滲透率將不斷提高。

● 市場空間

隨著消費電池和動力電池的不斷發(fā)展，硅基負極材料的市場空間也將持續(xù)增長。全球硅基負極材料主要由三部分組成：

● 隨著2023年特斯拉4680大圓柱體的量產(chǎn)，硅基負極市場將迎來爆發(fā)式增長。預計2025年，由特斯拉4680帶動的硅基負極市場空間將達到183.7億元人民幣；

● 預計2023年以后，硅基正極將逐步應用于特斯拉以外的動力電池市場，2025年特斯拉以外的動力用硅基正極市場空間將達到67.7億元；

傳統(tǒng)的消費用硅基陽極將保持穩(wěn)定發(fā)展，滲透率將逐年提高。預計2025年消費用硅基陽極的市場空間將達到46.1億元。預計2025年全球硅基負極材料的整體市場空間將達到297.5億元人民幣。

 

硅基正極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景

● 新能源汽車帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展

新能源汽車普及率提高，全球電動汽車銷量擴大，對應下游客戶需求增加。企業(yè)加快了產(chǎn)能的配置，提高了綜合產(chǎn)能的利用率，實現(xiàn)了規(guī)模效益。

公司鋰離子電池材料的銷售量和銷售額同比大幅增長。目前，鋰離子電池負極材料可分為人造石墨、天然石墨，以及一些新材料，如硅碳、中碳微球、鈦酸鋰等。

 

 

作為理想的下一代負極材料，硅基負極材料的比容量明顯大于其他負極材料，可以滿足下游對高能量密度的需求。此外，隨著4680大型圓柱形電池的量產(chǎn)和主流電池廠的跟進，預計硅基負極將很快迎來爆發(fā)。

 

●碳中和戰(zhàn)略利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在碳中和和高油價的背景下，硅基材料因其良好的性能，有望取代部分碳基材料。推動以化石能源為代表的 “碳基時代 “向以新能源、新材料為代表的 “硅基時代 “轉(zhuǎn)型升級。

硅基負極的優(yōu)勢明顯，不存在鋰析出的隱患，安全性優(yōu)于石墨基負極材料，且儲量豐富、成本低廉。它可以從各個方向為鋰離子的插值和提取提供通道，并具有優(yōu)良的快速充電性能。是最具潛力的下一代鋰電池正極材料。

● 企業(yè)跟進布局，開拓市場

在電池方面，未來隨著4680大型圓柱形電池的量產(chǎn)，將帶動中國企業(yè)跟進布局，鋰電池下游的持續(xù)繁榮將為硅基負極打開市場空間。