车企、电池企积极跟进大圆柱方案-我国硅基负极材料行业需求有望加速释放.doc

1-

车企、电池企积极跟进大圆柱方案-我国硅基负极材料行业需求有望加速释放

1、锂离子电池重要材料，石墨、硅基材料等多种负极材料共存

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。负极材料作为锂电池不可或缺的重要组成部分，直接影响锂电池的容量、首次效率、循环等主要性能，在动力电池成本中占比不超过15%。

随着技术的进步，负极材料已从单一的人造石墨逐步发展为以天然石墨、人造石墨为主，中间相碳微球、石墨烯、钛酸锂等多种负极材料共存的局面。其中，无定形碳、钛酸锂、硅基材料等新型负极材料目前处于试用阶段，在未来几年里预计会逐步进行产业化进程。

三类负极材料主要性能及优缺点

类型

天然石墨负极材料

人造石墨负极材料

硅基负极材料

原材料

鳞片石墨

石油焦、沥青焦、针状焦等

/

实际容量

340-370mAh/g

310-360mAh/g

400-4000mAh/g

首次效率

93%

93%

77%

循环寿命

一般

较好

较差

安全性

较好

较好

一般

倍率性

一般

一般

较好

成本

较低

较低

较高

优点

能量密度高、加工性能好

膨胀低，循环性能好

能量密度高

缺点

电解液相容性较差，膨胀较大

能量密度低，加工性能差

膨胀大、首次效率低、循环性

硅基负极的原材料主要由硅材料和石墨构成。硅在常温下与锂合金化，理论比容量高达4200mAh/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上。硅基负极材料的制备方法较多，主要包括化学气相沉积法、机械球磨法、溶胶凝胶法、高温热解法等。

硅基负极材料主要生产工艺

制备方法

优点

缺点

化学气相沉积法

具有优良的循环稳定性，较高的首次充放电效率，对设备要求简单，适合工业化生产

总比容量相对较低，成本较高

机械球磨法

粒度较小，分布均匀；工艺简单，成本较低

能效高，效率低，团聚现象严重

溶胶凝胶法

分散性能好;较高的可逆比容量，循环性能好

较其它碳材料稳定性能差,在循环过程中碳壳会产生裂痕并逐渐扩大，导致负极材料结构破裂，且凝胶中氧含量过高会生成较多不导电的Si02,导致负极材料的首次充放电效率较低工艺

高温热解法

简单易产业化，且空隙结构般较大，能较好的缓解硅在充放电过程中的体积变化

硅分散性能差;碳层易分布不均匀;易团聚

2、新能源汽车需求带动硅基负极材料需求持续上升

受益于以新能源汽车电池为代表的锂电池下游需求增长，全球及中国硅基负极材料出货量快速提升。中国汽车工业协会数据显示，2023年1-11月，我国新能源汽车产销分别完成842.6万辆和830.4万辆，同比分别增长34.5%和36.7%。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树近日说，2024年车市将更高更强，新能源汽车市场将继续保持较强增长势头，预计批发销量达到1100万辆，净增量230万辆，同比增长22%，渗透率达40%。

受益于以新能源汽车电池为代表的锂电池下游需求增长，全球及中国硅基负极材料出货量快速提升。中国汽车工业协会数据显示，2023年1-11月，我国新能源汽车产销分别完成842.6万辆和830.4万辆，同比分别增长34.5%和36.7%。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树近日说，2024年车市将更高更强，新能源汽车市场将继续保持较强增长势头，预计批发销量达到1100万辆，净增量230万辆，同比增长22%，渗透率达40%。

随着新能源汽车行业快速发展，同时基于续航焦虑，硅基负极材料出货量大幅增加。数据显示，2017-2022年我国硅基负极材料出货量由0.15万吨增长至1.5万吨左右。

随着新能源汽车行业快速发展，同时基于续航焦虑，硅基负极材料出货量大幅增加。数据显示，2017-2022年我国硅基负极材料出货量由0.15万吨增长至1.5万吨左右。

3、锂离子电池能量密度亟需进一步提高，硅基负极成为极具潜力的赛道

而随着我国新能源汽车产业飞速发展，市场对于锂离子电池需求持续增长。因此，为满足快速增长应用需求，锂离子电池能量密度亟需进一步提高，而通过材料端的技术革新是提升锂离子电池能量密度的最直接有效途径，负极材料成为最佳方案。

锂电负极材料直接影响着锂离子电池的能量密度、循环寿命、充放电速度，是锂离子电池四大主材之一。硅基材料因其高可逆容量、适宜的充放电平台，被认为最具应用前景、也最值得期待的下一代锂电负极材料。硅基负极材料经过多年技术迭代，在新能源汽车和消费电子等领域陆续得到应用。

石墨负极材料和硅基负极材料对比

类型

天然石墨负极材料

人造石墨负极材料

硅基负极材料

理论容量

340-370mAh/g

310-360mAh/g

400-4000mAh/g

首次效率

93%

93%

77%

循环