需求超110万吨！这一“关键”锂电材料将爆发
发布日期：2024/10/19
硅基负极材料正在加速商业化应用。10月中旬，辉能科技在2024年巴黎车展上展出“100%硅负极”电池系统。根据德国莱茵实验室的数据，该电池系统在5分钟内可将电量从5%充至60%，8.5分钟充至80%。该电池能量密度达到321Wh/kg，预计年底最高可提升至355 Wh/kg。
硅基被业内认为是下一代理想的负极材料。据了解，目前包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、欣旺达、蜂巢能源、力神电池、比克动力等在内的众多电池厂商，以及贝特瑞、杉杉科技、璞泰来、中科电气、翔丰华、尚太科技、道氏技术、天诺新能源、杰瑞股份、石大胜华等材料企业，都已布局硅基负极技术。
车企方面，上汽智己发布了全球首款搭载“掺硅补锂”电池的定型车；广汽埃安发布了搭载海绵硅负极电池、续航1000公里的车型；奔驰计划将于2024年底推出采用负极硅基锂电池的EQG车型，2025年推出G-Class车型，采用新一代高能量密度电池，通过使用硅基负极，能量密度比石墨负极电池高20%-40%。
值得注意的是，近期有报道称特斯拉正设计、研发四种采用干法工艺的4680电池版本，并计划在2026年推出。其中代号NC30的电池将引入硅碳负极，预计用于Cybertruck电动卡车以及未来一款全电动轿车；代号NC50的电池同样引入硅碳负极，专注于Roadster等特斯拉性能跑车。
随着动力电池、消费电池及海外市场驱动，业内机构预测，到2027年全球硅基负极材料需求量或达113.5万吨，市场规模将达579亿元，年复合增长率（CAGR）达到62.95%。业界共识，硅基负极是未来最有可能大规模应用的新型负极材料，其应用正在成为电池性能差异化的必争之地。
材料企业纷纷发力
硅基负极主要可以分为硅氧和硅碳两种技术路线，目前两种技术都存在各自的市场。据业内人士分析，硅氧负极未来主要朝着低成本发展，原料来源广泛、价格便宜，未来将主要应用于电动工具和动力电池；新型硅碳在解决完动力电池要求的基本性能后，价格会逐渐下降，在3C和动力电池内广泛应用，长期来看硅碳市场会大一些。
作为国内最早量产硅基负极材料的企业之一，贝特瑞的硅基负极产品已应用在消费领域。贝特瑞的硅碳负极材料已经开发至第五代产品，比容量2000mAh/g以上；硅氧负极材料已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作，比容量达到1500mAh/g以上。
据了解，贝特瑞去年硅基负极出货量超3000吨，目前拥有硅基负极产能5000吨/年。该公司表示，新建的硅基负极1.5万吨产能未来将根据市场需求逐步释放产能。从行业发展及市场需求来看，该公司预计2025年硅基负极产品会逐步起量。
杉杉股份作为负极材料领域龙头企业，自2009年就开始进行硅基负极的研发，目前已实现产品批量供应，持续获得海内外客户认可。杉杉宁波4万吨硅基一体化项目预计2024年下半年投试产。“新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先，相关核心技术已获得美国、日本的专利授权。”该公司称。
电池中国还了解到，璞泰来的新一代纳米硅碳产品已完成技术定型，CVD沉积技术和硅碳复合技术能有效满足未来负极材料长循环、低膨胀的性能需求。该公司于2023年7月设立安徽紫宸，启动年产1.2万吨硅基负极材料（单体）的项目建设，计划从2025年开始将分期投产。
此外，翔丰华透露，该公司开发的硅碳负极材料产品处于客户测试阶段，已具备产业化条件。中科电气表示，该公司的硅基负极目前已建设完成中试产线，且有产品向客户送样测试并获得认可。尚太科技也表示，硅碳负极材料是该公司今年重点研发方向之一，已经组建了成熟的技术团队，并构建相应中试生产线。
打开市场空间
“硅基负极是当前负极材料中最具确定性的一条技术路线。”业内人士指出，硅基是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料，且原料来源广泛、价格低廉。正极材料从磷酸铁锂到三元高镍化，已经有了突破；相对应的，负极材料的比容量提升将会是这场“军备竞赛”的下一个赛点。
硅负极的理论克容量可高达4200mAh/g，远超目前主流的石墨材料10倍以上。目前宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等许多企业研发出的能量密度超过300Wh/kg的电池，正是因为采用了高镍搭配硅负极的材料组合。
“长期以来，硅基负极的技术瓶颈在于降低膨胀、提升循环。”国内某材料厂商表示，硅基负极的研发是提高电池容量的重要方向，原先硅基负极材料面临的膨胀和首效问题近年来逐渐得到解决，硅基负极有望成为行业新品重要的竞争方向，预计将在未来两年开始放量。
当下，全球各大电池厂商正积极抢占新一轮技术高点。东莞证券分析指出，当前麒麟电池、大圆柱电池、快充电池、固态电池等动力电池新技术持续迭代发展，尤其是“高镍三元+硅基负极”为大圆柱电池最适配方案。电池新技术更适配硅基负极，随着电池新技术陆续开启应用放量，将加速打开硅基负极的市场空间。
来源：电池中国
