2023硅碳負(fù)極材料的應(yīng)用與發(fā)展方向

• 黃江 2023年10月31日 來源：新浪 888 55
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目前，天然石墨、人造石墨是主流的負(fù)極材料技術(shù)路線，硅基等新型負(fù)極材料的應(yīng)用也日趨廣泛。從技術(shù)上來講，石墨負(fù)極體系向硅基負(fù)極體系升級(jí)是重要方向。硅碳負(fù)極材料的比容量可以達(dá)到天然石墨電極、人工石墨電極的數(shù)倍，其在鋰電池中應(yīng)用將大幅提升能量密度上限，2021年

硅是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)材料，為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴(kuò)散速度，就需要提高硅材料的導(dǎo)電性能，目前產(chǎn)業(yè)中所選擇的就是成熟的碳材料。利用不同形態(tài)的碳材料來復(fù)合硅進(jìn)行改性處理，使其構(gòu)成均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成導(dǎo)電性好、附著性好、化學(xué)穩(wěn)定性高的硅碳負(fù)極材料。

新能源汽車銷量不斷增長的同時(shí)，新能汽車等大型器件對(duì)鋰離子電池提出更高倍率的充放電等要求，而目前使用的正負(fù)極材料越來越不能滿足上述需求。為了提升鋰離子電池的性能，先提高負(fù)極的電化學(xué)性能無疑是最方便最有效率的。硅具有較大的理論比容量(4200mA h/g)，比石墨類負(fù)極材料的比容量(372mA h/g)高一個(gè)數(shù)量級(jí)和較低的嵌鋰電位。硅與電解液反應(yīng)活性低，在地殼中儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，是新一代鋰離子電池負(fù)極材料的理想選擇。

目前，天然石墨、人造石墨是主流的負(fù)極材料技術(shù)路線，硅基等新型負(fù)極材料的應(yīng)用也日趨廣泛。從技術(shù)上來講，石墨負(fù)極體系向硅基負(fù)極體系升級(jí)是重要方向。硅碳負(fù)極材料的比容量可以達(dá)到天然石墨電極、人工石墨電極的數(shù)倍，其在鋰電池中應(yīng)用將大幅提升能量密度上限，2021年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到27.09億元，同比增長140%。

鋰電負(fù)極材料未來應(yīng)用市場空間

資料顯示，以硅碳負(fù)極和硅氧負(fù)極為主的硅基負(fù)極材料的理論比容量，是石墨類負(fù)極材料的10倍以上。跟著特斯拉的步伐，寧德時(shí)代、比亞迪等中國企業(yè)也踏上了研發(fā)硅基負(fù)極材料之路，同時(shí)也通過投資加緊布局。

在全球鋰電池業(yè)受益汽車電動(dòng)化發(fā)展迅猛，帶動(dòng)鋰電負(fù)極材料需求高速增長的背景下，硅碳負(fù)極未來市場空間十分巨大，近年來硅碳負(fù)極材料的缺口越來越大，市場的需求量旺盛，2021年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場飽和度為71.5%，未來紛紛進(jìn)入該領(lǐng)域，同時(shí)現(xiàn)有企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能，將會(huì)有效滿足市場的需求。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展研究報(bào)告》顯示：

目前，鋰電池主要應(yīng)用于動(dòng)力電池，消費(fèi)電池與儲(chǔ)能電池。隨著下游動(dòng)力電池行業(yè)對(duì)高能量密度負(fù)極材料需求的增長，硅基負(fù)極材料出貨量也在飛速增長。

2025年全球硅基負(fù)極出貨量有望達(dá)到14.9萬噸，在負(fù)極材料中的滲透率將達(dá)到5.4%。按照頭豹研究院的預(yù)測(cè)，全球硅基負(fù)極材料市場規(guī)模將從2021年不到50億元，增長至2026年的264億元。

除了產(chǎn)能，制約硅碳負(fù)極大規(guī)模商業(yè)化的因素，還有成本、電極膨脹率、循環(huán)性能及首次充放電效率等。

此前據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì)，硅碳負(fù)極材料價(jià)格超過12萬元/噸，遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極材料。不過據(jù)中金測(cè)算，該價(jià)格下硅碳負(fù)極毛利率或已經(jīng)超過50%，也有相當(dāng)?shù)目臻g向下游讓利以提升滲透率。隨著產(chǎn)品規(guī)模擴(kuò)大，其成本也有望進(jìn)一步降低。

在充放電過程中，由于首次充放電效率低，再加上電極膨脹率較高，因而循環(huán)次數(shù)并不高，導(dǎo)致產(chǎn)品使用壽命變短。這些技術(shù)問題，仍需一定的時(shí)間來解決。

2023年2月，有科研人員在國際期刊發(fā)布的硅負(fù)極固態(tài)電池相關(guān)最新研究成果顯示，通過設(shè)計(jì)高度適配的固態(tài)電解質(zhì)，可顯著提升硅負(fù)極首次庫侖效率，為解決硅負(fù)極穩(wěn)定性提供創(chuàng)新性解決方案。

鋰電池廠商裝機(jī)增速放緩已成定局

今年一季度，動(dòng)力電池的景氣度從產(chǎn)量、銷量和裝機(jī)量三個(gè)維度來看，雖然整體不振，增速下滑嚴(yán)重，3 月的產(chǎn)裝增速從去年同期的 250% 和 138% 左右降至如今 30% 以下，但是總體還是呈現(xiàn)一路環(huán)比遞增的蓄勢(shì)趨勢(shì)，為之后的終端新能源汽車的銷量旺季做準(zhǔn)備。

一季度整體來看，動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量 130GWh，同比累計(jì)增長 26.3%;銷量為 108.5GWh，同比累計(jì)增長 66.8%;裝機(jī)量達(dá)到 65.9GWh，同比累計(jì)增長 28.4%。分開來看，今年一月、二月和三月的動(dòng)力電池產(chǎn)量分別為 28.2GWh、41.5GWh 和 51.2GWh，其中最新三月的同比增長 26.7%，環(huán)比增長 23.5%;三個(gè)月的裝機(jī)量分別達(dá)到 16.1GWh、21.9GHh 和 27.8GWh，三月的同比增長率達(dá)到 29.7%，環(huán)比提高到 26.7%。

此外，出口方面，一季度動(dòng)力電池出口達(dá)到 25.8GWh，其中三元鋰電池占比 72.6%，出口量達(dá)到 18.7GWh，磷酸鐵鋰電池占比 27.2%，出口量達(dá)到 7GWh。

完全拆分來看，磷酸鐵鋰電池在今年一季度中的三個(gè)月持續(xù)占有優(yōu)勢(shì)，在國內(nèi)的產(chǎn)量和裝機(jī)量方面占比均超過 50% 以上，分別達(dá)到 18.3GWh/10.7GWh、26.8GWh/15.2GWh 和 32.9 GWh / 19GWh，一季度累計(jì)產(chǎn)量同比增長 33.4%，累計(jì)裝機(jī)量同比增長 50.5%，占比總體達(dá)到 68.2%;而三元鋰電池的產(chǎn)量和裝機(jī)量三個(gè)月分別為 9.8GWh/5.4GWh、14.6GWh/6.7GWh 和 18.2 GWh /8.7 GWh，一季度累計(jì)產(chǎn)量同比增長 15.1%，累計(jì)裝機(jī)量同比不增反減至 -2.2%，占比總體達(dá)到 31.7%。

磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)地位的維持與其成本相較三元鋰電池的大幅度下滑不無關(guān)系。電池級(jí)碳酸鋰從去年 11 月中旬至今不到五個(gè)月的時(shí)間里，其單噸價(jià)格已經(jīng)下滑了 40 萬元左右，而一噸磷酸鐵鋰正極材料的碳酸鋰需求量在 0.28 噸左右，一噸三元正極材料需的碳酸鋰需求量更大，在 0.42 噸左右。在電芯的電解液、隔膜和負(fù)極材料都不變的情況下，理論上磷酸鐵鋰電池的正極材料單噸成本下降了 11.2 萬元左右，三元鋰電池的正極材料單噸成本下降了 16.8 萬元左右。

目前來看，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池成本的下降已經(jīng)明顯體現(xiàn)到具體報(bào)價(jià)上，動(dòng)力型磷酸鐵鋰正極材料最新的報(bào)價(jià)平均價(jià)已經(jīng)來到 8.5 萬元 / 噸，距離 2022 年 11 月中旬的最高點(diǎn) 17.4 萬元 / 噸，已經(jīng)下降了 54%。

而三元鋰電池的正極材料則在降幅和價(jià)格絕對(duì)值上明顯都略遜一籌，三元材料(523)價(jià)格從 34 萬元 / 噸跌至現(xiàn)在的 24 萬元 / 噸，三元材料(622 動(dòng)力型)價(jià)格從 37.25 萬元 / 噸跌至現(xiàn)在的 26.5 萬元 / 噸，三元材料(811) 從高價(jià)位 39.5 萬元 / 噸跌至目前的 29 萬元 / 噸 ，跌幅都處于 30% 以下，可見，磷酸鐵鋰的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)地位仍能保持。

《2022-2027年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展研究報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2022-2027年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展研究報(bào)告

  由于硅是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)材料，為了提供鋰離子在硅電極材料中的擴(kuò)散速度，就需要提高硅材料的導(dǎo)電性能，目前產(chǎn)業(yè)中所選擇的就是成熟的碳材料。利用不同形態(tài)的碳材料來復(fù)合硅進(jìn)行改性處理，使其構(gòu)成均...

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