硅基被業(yè)內(nèi)認為是下一代理想的負極材料。據(jù)了解,目前包括寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、欣旺達、蜂巢能源、力神電池、比克動力等在內(nèi)的眾多電池廠商,以及貝特瑞、杉杉科技、璞泰來、中科電氣、翔豐華、尚太科技、道氏技術(shù)、天諾新能源、杰瑞股份、石大勝華等材料企業(yè),都已布局硅基負極技術(shù)。

車企方面,上汽智己發(fā)布了全球首款搭載“摻硅補鋰”電池的定型車;廣汽埃安發(fā)布了搭載海綿硅負極電池、續(xù)航1000公里的車型;奔馳計劃將于2024年底推出采用負極硅基鋰電池的EQG車型,2025年推出G-Class車型,采用新一代高能量密度電池,通過使用硅基負極,能量密度比石墨負極電池高20%-40%。

值得注意的是,近期有報道稱特斯拉正設(shè)計、研發(fā)四種采用干法工藝的4680電池版本,并計劃在2026年推出。其中代號NC30的電池將引入硅碳負極,預(yù)計用于Cybertruck電動卡車以及未來一款全電動轎車;代號NC50的電池同樣引入硅碳負極,專注于Roadster等特斯拉性能跑車。

隨著動力電池、消費電池及海外市場驅(qū)動,業(yè)內(nèi)機構(gòu)預(yù)測,到2027年全球硅基負極材料需求量或達113.5萬噸,市場規(guī)模將達579億元,年復(fù)合增長率(CAGR)達到62.95%。業(yè)界共識,硅基負極是未來最有可能大規(guī)模應(yīng)用的新型負極材料,其應(yīng)用正在成為電池性能差異化的必爭之地。

01

材料企業(yè)紛紛發(fā)力

硅基負極主要可以分為硅氧和硅碳兩種技術(shù)路線,目前兩種技術(shù)都存在各自的市場。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析,硅氧負極未來主要朝著低成本發(fā)展,原料來源廣泛、價格便宜,未來將主要應(yīng)用于電動工具和動力電池;新型硅碳在解決完動力電池要求的基本性能后,價格會逐漸下降,在3C和動力電池內(nèi)廣泛應(yīng)用,長期來看硅碳市場會大一些。

作為國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負極材料的企業(yè)之一,貝特瑞的硅基負極產(chǎn)品已應(yīng)用在消費領(lǐng)域。貝特瑞的硅碳負極材料已經(jīng)開發(fā)至第五代產(chǎn)品,比容量2000mAh/g以上;硅氧負極材料已完成多款氧化亞硅產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)工作,比容量達到1500mAh/g以上。

據(jù)了解,貝特瑞去年硅基負極出貨量超3000噸,目前擁有硅基負極產(chǎn)能5000噸/年。該公司表示,新建的硅基負極1.5萬噸產(chǎn)能未來將根據(jù)市場需求逐步釋放產(chǎn)能。從行業(yè)發(fā)展及市場需求來看,該公司預(yù)計2025年硅基負極產(chǎn)品會逐步起量。

杉杉股份作為負極材料領(lǐng)域龍頭企業(yè),自2009年就開始進行硅基負極的研發(fā),目前已實現(xiàn)產(chǎn)品批量供應(yīng),持續(xù)獲得海內(nèi)外客戶認可。杉杉寧波4萬噸硅基一體化項目預(yù)計2024年下半年投試產(chǎn)。“新一代硅碳產(chǎn)品在頭部客戶測試中保持領(lǐng)先,相關(guān)核心技術(shù)已獲得美國、日本的專利授權(quán)。”該公司稱。

電池中國還了解到,璞泰來的新一代納米硅碳產(chǎn)品已完成技術(shù)定型,CVD沉積技術(shù)和硅碳復(fù)合技術(shù)能有效滿足未來負極材料長循環(huán)、低膨脹的性能需求。該公司于2023年7月設(shè)立安徽紫宸,啟動年產(chǎn)1.2萬噸硅基負極材料(單體)的項目建設(shè),計劃從2025年開始將分期投產(chǎn)。

此外,翔豐華透露,該公司開發(fā)的硅碳負極材料產(chǎn)品處于客戶測試階段,已具備產(chǎn)業(yè)化條件。中科電氣表示,該公司的硅基負極目前已建設(shè)完成中試產(chǎn)線,且有產(chǎn)品向客戶送樣測試并獲得認可。尚太科技也表示,硅碳負極材料是該公司今年重點研發(fā)方向之一,已經(jīng)組建了成熟的技術(shù)團隊,并構(gòu)建相應(yīng)中試生產(chǎn)線。

02

打開市場空間

“硅基負極是當(dāng)前負極材料中最具確定性的一條技術(shù)路線?!睒I(yè)內(nèi)人士指出,硅基是目前已知比容量最高的鋰離子電池負極材料,且原料來源廣泛、價格低廉。正極材料從磷酸鐵鋰到三元高鎳化,已經(jīng)有了突破;相對應(yīng)的,負極材料的比容量提升將會是這場“軍備競賽”的下一個賽點。

硅負極的理論克容量可高達4200mAh/g,遠超目前主流的石墨材料10倍以上。目前寧德時代、億緯鋰能、國軒高科等許多企業(yè)研發(fā)出的能量密度超過300Wh/kg的電池,正是因為采用了高鎳搭配硅負極的材料組合。

“長期以來,硅基負極的技術(shù)瓶頸在于降低膨脹、提升循環(huán)?!眹鴥?nèi)某材料廠商表示,硅基負極的研發(fā)是提高電池容量的重要方向,原先硅基負極材料面臨的膨脹和首效問題近年來逐漸得到解決,硅基負極有望成為行業(yè)新品重要的競爭方向,預(yù)計將在未來兩年開始放量。

當(dāng)下,全球各大電池廠商正積極搶占新一輪技術(shù)高點。東莞證券分析指出,當(dāng)前麒麟電池、大圓柱電池、快充電池、固態(tài)電池等動力電池新技術(shù)持續(xù)迭代發(fā)展,尤其是“高鎳三元+硅基負極”為大圓柱電池最適配方案。電池新技術(shù)更適配硅基負極,隨著電池新技術(shù)陸續(xù)開啟應(yīng)用放量,將加速打開硅基負極的市場空間。

 
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