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當前全固態電池量產節點臨近，產業進程全面提速。 根據《固態電池2035+路線圖》以及多家企業發布的規劃，整體固態電池產業正朝著2027年左右上車、2030年實現大規模產業化的目標邁進。 應用方面，高端長續航車型和飛行汽車e-VTOL等方向對固態電池需求明確。 在之前的文章中，我們對固態電池全產業鏈、固態電池核心材料、固態電池硫化物核心技術路線材料進行了梳理。 全文重點對固態電池新一代負極材料硅基負極進行解析。 更多固態電池、人形機器人等行業核心賽道最新進展和研究資料發布在，有興趣可以加入。 01固態電池負極材料概覽固態電池產業鏈與傳統鋰電池大致相似，最大區別在于原材料的迭代升級。 產業鏈關鍵變化環節為固態電解質＞新型負極＞新型正極。 負極材料負責在固態電池中充放電過程中存儲和放出鋰離子，對電池性能有直接影響，成本占比通常在10%左右。 從產業發展趨勢來看，負極材料有望經歷從石墨向硅基負極、含鋰負極，最終升級為金屬鋰負極的演變過程。 目前石墨負極是現階段鋰電池采用的主流負極材料，應用最廣的是人造石墨與天然石墨兩類。由于其比容量的發揮已接近理論值（372mAh/g），因此需要開發新一代的負極材料。 硅碳負極可以提升電池能量密度，其高理論比容量和“高容量+高工作電壓+低成本”的綜合優勢，有望成為下一代負極材料升級的方向。
資料來源：行行查 02硅基負極材料行業概覽硅基負極材料是以硅為活性物質，通過與鋰離子發生反應實現儲能的電極材料，起著能量的儲存與釋放的作用。 硅基負極以高達4200mAh/g的理論比容量遠超石墨類負極材料。 在合適的電解質和正極材料配合下，硅基負極材料具有較長的循環壽命，且能夠滿足高功率密度電池的需求，有望在液態電池和固態電池中逐步滲透。 固態電池商業化路線圖：  資料來源：《Challenges and opportunities of practical sulfide-based all-solid-state batteries》（Ren, DS 等） 硅基負極材料產業鏈上游原材料包括石墨、二氧化硅、硅合金、碳源氣、鋰鹽等；中游環節聚焦于硅基負極材料本身；下游硅基負極材料廣泛應用于動力電池、儲能電池和消費電池等。 在下游應用環節，目前已經在多個場景逐步開啟規模級應用。 下游動力電池領域，自2023年下半年起，“負極摻硅”高性能動力電池在裝車應用方面持續受到關注。 國內寧德時代、億緯鋰能、中創新航、蜂巢能源、國軒高科、欣旺達、比克電池、力池等頭部電池企業已經在硅基負極材料領域進行布局。例如，寧德時代的凝聚態電池、國軒高科的星晨大圓柱電池等負極均應用了硅碳材料。車企蔚來、智己、埃安等知名汽車品牌已開始為其旗下車型配備硅基負極動力電池。 國際市場方面，奔馳電動大 G 已采用 Sila 生產的硅基負極電池，保時捷與美國Group14達成硅基負極供貨協議，特斯拉4680大圓柱電池中硅基負極是其重要組成部分。 03硅基負極材料產業化應用技術路線從技術趨勢看，硅氧碳和硅碳類硅基負極是目前硅基負極材料得到產業化應用的技術路線。 當前硅基負極產能以硅氧及球磨法硅碳為主。 從中長期提升能量密度的角度來看，材料廠商更傾向于發展硅碳負極，尤其是采用化學氣相沉積法（CVD）制備的硅碳材料。 化學氣相沉積法（CVD）硅碳路線性能優，工藝逐步成熟，發展潛力較大。 氣相沉積硅碳負極核心是通過多孔碳骨架來儲硅，并通過多孔碳內部的空隙來緩沖硅嵌鋰過程中的體積膨脹。 CVD法產能規劃中，海外Group14已量產，天目先導、蘭溪致德等初創公司具備百噸級產能，貝特瑞、璞泰來等傳統負極公司陸續跟進。 硅基負極材料市場競爭格局據EVTank數據，鋰電負極材料市場呈現出高度集中的市場格局，份額主要集中在頭部企業。 國外硅基負極相關企業主要包括日本信越化學、韓國大洲、美國Group14等。 國內出貨量排名靠前的廠商包括貝特瑞、杉杉股份、江西紫宸（璞泰來子公司）和中科星城（中科電氣子公司）、尚太科技、翔豐華等。 此外，石大勝華、道氏技術以及近年來涌現出的廣東東島、河北坤天、金匯能、碳一、青島科碩等廠商，在負極材料生產方面也取得突破。 根據公開整理，多家企業已布局千噸級以上硅基負極產能，并在客戶處測試和驗證，有望逐步走向產業化，在液態和固態電池中得到應用。 公開資料顯示，貝特瑞是國內最早量產硅基負極材料的企業之一，其新一代硅基負極產品已于2024年成功導入國際頭部客戶供應鏈，實現了在國內外“46”系列大圓柱項目中的全面突破；貝特瑞布局硅碳、硅氧及新型氣相硅三條技術路線，新型氣相沉積法硅碳產品獲全球多家主流動力客戶認可，快充型硅碳負極通過領先3C電池廠商測試，已固態電池等領域小批量應用；翔豐華已與清陶能源簽署戰略合作協議，共同研發固態/半固態電池高比容負極材料。 杉杉在鋰電材料產品涵蓋正極材料、負極材料等多個領域，其中負極材料硅氧產品已批量供應海外客戶且在測試中表現優秀；璞泰來正在加快推進安徽蕪湖硅基負極項目進度，預計2025年上半年首批硅碳負極產能有望建成投產；尚太科技硅碳負極材料是重點研發方向之一，目前有三款成熟產品問世，已經向部分客戶開始送樣，硅碳負極材料產品主要采用氣相沉積技術路線，圍繞多孔碳制備、設備選型進行深入研究；中科電氣硅基負極目前已建設完成中試產線，且有產品向客戶送樣測試并獲得認可。 此外，國內廠商國軒高科、凱金能源、硅寶科技、天目先導、蘭溪致德、道氏技術等均在積極建設硅基負極材料產能。 整體硅基負極材料方面來看，由于行業存在較高的技術壁壘，當前量產廠商數量相對較少，多數廠商仍處于中試階段。 在配套輔材環節硅碳負極廠商、上游多孔碳及配套硅碳負極使用的輔材如單壁碳納米管、PAA等都配套輔材環節有望同步提升。 多孔碳技術壁壘較高，性能直接影響硅碳負極；硅烷價格快速下降，帶動硅碳負極成本下降超預期；硅碳負極需配套單壁碳管，提升導電性能。公開資料顯示，天奈科技、元力股份、鹿山新材、信德新材，中科電氣、圣泉集團、日播時尚、德福科技等在輔材環節都有布局。 此外，早前華為也公開了硅基負極材料的專利，該專利主要解決了硅基材料因膨脹效應過大導致電池循環性能低的問題，采用該發明制備的電池，在循環性能和膨脹率方面均有顯著提升。該專利技術有望打破硅基負極材料在循環性能方面的瓶頸，推動硅基負極在固態電池領域的廣泛應用。 |
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