硅基負(fù)極材料正在加速商業(yè)化應(yīng)用。10月中旬，輝能科技在2024年巴黎車展上展出“100%硅負(fù)極”電池系統(tǒng)。根據(jù)德國(guó)萊茵實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，該電池系統(tǒng)在5分鐘內(nèi)可將電量從5%充至60%，8.5分鐘充至80%。該電池能量密度達(dá)到321Wh/kg，預(yù)計(jì)年底最高可提升至355 Wh/kg。
硅基被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是下一代理想的負(fù)極材料。據(jù)了解，目前包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、國(guó)軒高科、欣旺達(dá)、蜂巢能源、力神電池、比克動(dòng)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(fù)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(bǔ)鋰”電池的定型車;廣汽埃安發(fā)布了搭載海綿硅負(fù)極電池、續(xù)航1000公里的車型;奔馳計(jì)劃將于2024年底推出采用負(fù)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(fù)極，能量密度比石墨負(fù)極電池高20%-40%。
值得注意的是，近期有報(bào)道稱特斯拉正設(shè)計(jì)、研發(fā)四種采用干法工藝的4680電池版本，并計(jì)劃在2026年推出。其中代號(hào)NC30的電池將引入硅碳負(fù)極，預(yù)計(jì)用于Cybertruck電動(dòng)卡車以及未來一款全電動(dòng)轎車;代號(hào)NC50的電池同樣引入硅碳負(fù)極，專注于Roadster等特斯拉性能跑車。
隨著動(dòng)力電池、消費(fèi)電池及海外市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2027年全球硅基負(fù)極材料需求量或達(dá)113.5萬噸，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)579億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)達(dá)到62.95%。業(yè)界共識(shí)，硅基負(fù)極是未來最有可能大規(guī)模應(yīng)用的新型負(fù)極材料，其應(yīng)用正在成為電池性能差異化的必爭(zhēng)之地。
01
材料企業(yè)紛紛發(fā)力
硅基負(fù)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(chǎng)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，硅氧負(fù)極未來主要朝著低成本發(fā)展，原料來源廣泛、價(jià)格便宜，未來將主要應(yīng)用于電動(dòng)工具和動(dòng)力電池;新型硅碳在解決完動(dòng)力電池要求的基本性能后，價(jià)格會(huì)逐漸下降，在3C和動(dòng)力電池內(nèi)廣泛應(yīng)用，長(zhǎng)期來看硅碳市場(chǎng)會(huì)大一些。
作為國(guó)內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負(fù)極材料的企業(yè)之一，貝特瑞的硅基負(fù)極產(chǎn)品已應(yīng)用在消費(fèi)領(lǐng)域。貝特瑞的硅碳負(fù)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(fù)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(dá)到1500mAh/g以上。
據(jù)了解，貝特瑞去年硅基負(fù)極出貨量超3000噸，目前擁有硅基負(fù)極產(chǎn)能5000噸/年。該公司表示，新建的硅基負(fù)極1.5萬噸產(chǎn)能未來將根據(jù)市場(chǎng)需求逐步釋放產(chǎn)能。從行業(yè)發(fā)展及市場(chǎng)需求來看，該公司預(yù)計(jì)2025年硅基負(fù)極產(chǎn)品會(huì)逐步起量。
杉杉股份作為負(fù)極材料領(lǐng)域龍頭企業(yè)，自2009年就開始進(jìn)行硅基負(fù)極的研發(fā)，目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量供應(yīng)，持續(xù)獲得海內(nèi)外客戶認(rèn)可。杉杉寧波4萬噸硅基一體化項(xiàng)目預(yù)計(jì)2024年下半年投試產(chǎn)。“新一代硅碳產(chǎn)品在頭部客戶測(cè)試中保持領(lǐng)先，相關(guān)核心技術(shù)已獲得美國(guó)、日本的專利授權(quán)。”該公司稱。
電池中國(guó)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(fù)極材料長(zhǎng)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(dòng)年產(chǎn)1.2萬噸硅基負(fù)極材料(單體)的項(xiàng)目建設(shè)，計(jì)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(fù)極材料產(chǎn)品處于客戶測(cè)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(fù)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(cè)試并獲得認(rèn)可。尚太科技也表示，硅碳負(fù)極材料是該公司今年重點(diǎn)研發(fā)方向之一，已經(jīng)組建了成熟的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，并構(gòu)建相應(yīng)中試生產(chǎn)線。
02
打開市場(chǎng)空間
“硅基負(fù)極是當(dāng)前負(fù)極材料中最具確定性的一條技術(shù)路線。”業(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(fù)極材料，且原料來源廣泛、價(jià)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(duì)應(yīng)的，負(fù)極材料的比容量提升將會(huì)是這場(chǎng)“軍備競(jìng)賽”的下一個(gè)賽點(diǎn)。
硅負(fù)極的理論克容量可高達(dá)4200mAh/g，遠(yuǎn)超目前主流的石墨材料10倍以上。目前寧德時(shí)代、億緯鋰能、國(guó)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?yàn)椴捎昧烁哝嚧钆涔柝?fù)極的材料組合。
“長(zhǎng)期以來，硅基負(fù)極的技術(shù)瓶頸在于降低膨脹、提升循環(huán)。”國(guó)內(nèi)某材料廠商表示，硅基負(fù)極的研發(fā)是提高電池容量的重要方向，原先硅基負(fù)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(fù)極有望成為行業(yè)新品重要的競(jìng)爭(zhēng)方向，預(yù)計(jì)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(diǎn)。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(dòng)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(fù)極”為大圓柱電池最適配方案。電池新技術(shù)更適配硅基負(fù)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(fù)極的市場(chǎng)空間。
