隨著國內(nèi)硅基負(fù)極技術(shù)不斷成熟 部分硅碳復(fù)合材料產(chǎn)品穩(wěn)定性已得到下游企業(yè)的驗(yàn)證 成為企業(yè)具備競爭性產(chǎn)品。

• 洪前進(jìn) 2023年11月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 924 57
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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)極體系升級是重要方向。硅碳復(fù)合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。

硅碳復(fù)合材料的復(fù)合方式主要有硅碳混合研磨、硅碳納米棒復(fù)合、硅包覆碳、碳包覆硅等。以硅碳混合研磨方式制得的硅碳復(fù)合材料具有機(jī)械穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，以硅碳納米棒復(fù)合方式制得的硅碳復(fù)合材料具有循環(huán)性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，以硅包覆碳方式制得的硅碳復(fù)合材料具有電化學(xué)性能優(yōu)的特點(diǎn)，以碳包覆硅方式制得的硅碳復(fù)合材料具有電化學(xué)性能優(yōu)、容量高的特點(diǎn)。

由于材料性能、量產(chǎn)難易程度等原因，我國負(fù)極材料消費(fèi)以人造石墨為主。目前，國內(nèi)企業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)硅碳復(fù)合材料量產(chǎn)。但在硅碳復(fù)合材料技術(shù)逐漸成熟的背景下，部分企業(yè)硅碳復(fù)合材料已得到批量化應(yīng)用。

目前隨著國內(nèi)硅基負(fù)極技術(shù)不斷成熟，我國部分硅碳復(fù)合材料產(chǎn)品穩(wěn)定性已得到下游企業(yè)的驗(yàn)證，并已實(shí)現(xiàn)批量化應(yīng)用，將會給企業(yè)帶來盈利，成為企業(yè)具備競爭性產(chǎn)品。

圖表：2020-2022年中國硅碳復(fù)合材料行業(yè)市場規(guī)模分析

數(shù)據(jù)來源：中研普華研究院

根據(jù)中研研究院《2023-2028年鋰電池負(fù)極材料行業(yè)深度研究報(bào)告》分析得知，在全球鋰電池業(yè)受益汽車電動化發(fā)展迅猛，帶動鋰電負(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，近年來硅碳復(fù)合材料的缺口越來越大，市場的需求量旺盛，2022年中國硅碳復(fù)合材料行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到28.6億元，同比增長67.34%。

中國硅碳復(fù)合材料企業(yè)多采取“根據(jù)訂單組織生產(chǎn)、兼顧市場預(yù)測適度庫存”的生產(chǎn)模式;作為新能源電池供應(yīng)鏈中上游關(guān)鍵環(huán)節(jié)供應(yīng)商，企業(yè)采用銷售部門與下游客戶直接對接的銷售模式，通過戰(zhàn)略合作、聯(lián)合研發(fā)等方式，與下游客戶建立了長期穩(wěn)定的業(yè)務(wù)合作關(guān)系。

近年來，我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，全球市場份額不斷攀升，在大規(guī)模的鋰離子電池產(chǎn)業(yè)投資的帶動下，鋰離子電池負(fù)極材料的需求不斷上升。硅負(fù)極相比石墨負(fù)極具有更高的質(zhì)量能量密度和體積能量密度，采用硅負(fù)極材料的鋰離子電池的質(zhì)量能量密度可以提升8%以上，體積能量密度可以提升10%以上，同時(shí)每千瓦時(shí)電池的成本可以下降至少3%，因此硅負(fù)極材料將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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)極體系升級是重要方向。硅碳復(fù)合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。

在我國消費(fèi)升級、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，鋰離子電池行業(yè)在動力、儲能市場的需求前景廣闊，帶動了鋰離子電池上下游產(chǎn)業(yè)鏈的快速增長，給鋰離子電池負(fù)極材料行業(yè)帶來了較大的發(fā)展。而硅碳復(fù)合材料憑借著高儲鋰容量和低電壓平臺等優(yōu)勢，有望替代石墨負(fù)極應(yīng)用于下一代高比能鋰離子電池，成為當(dāng)前市場的熱門，其市場需求勢必也隨著越來越多的企業(yè)研發(fā)和布局而逐漸增長。

硅碳負(fù)極性能優(yōu)異，產(chǎn)業(yè)化腳步開始臨近。硅碳負(fù)極具有能量密度高，放電平臺合適等優(yōu)點(diǎn)，是較具潛力的下一代負(fù)極材料之一。過去受制于產(chǎn)品售價(jià)較高及配套產(chǎn)業(yè)鏈不成熟等原因，硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展不及預(yù)期。但2021年以來，特斯拉，寧德時(shí)代等企業(yè)相繼開始量產(chǎn)使用硅碳負(fù)極的動力電池產(chǎn)品，部分負(fù)極企業(yè)也開始投資建設(shè)硅碳負(fù)極產(chǎn)線，因此2022年有望成為硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化元年，所以目前硅碳復(fù)合材料的主要環(huán)節(jié)的增值空間仍體現(xiàn)在技術(shù)上，所以企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)資金和人才的投入，增強(qiáng)相關(guān)的技術(shù)的儲備，提高硅碳復(fù)合材料的附加值。

全球硅碳復(fù)合材料的研究、生產(chǎn)與應(yīng)用企業(yè)數(shù)量不斷增多，例如松下、三星、特斯拉等。為配套下游新能源汽車等行業(yè)發(fā)展需求，我國硅碳復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展速度逐步加快，進(jìn)入布局的企業(yè)不到增多，主要有貝特瑞、杉杉股份、正拓能源、國軒高科、江西紫宸、深圳斯諾、硅寶科技等。其中，貝特瑞已經(jīng)實(shí)現(xiàn)硅碳復(fù)合材料規(guī)模化量產(chǎn)，并進(jìn)入特斯拉、松下供應(yīng)鏈，其他企業(yè)主要處于小批量生產(chǎn)或試生產(chǎn)階段。

在下游新能源汽車、儲能等終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︿囯姵氐男阅?、安全性、穩(wěn)定性等方面要求持續(xù)提升，以及降成本的背景下，硅碳復(fù)合材料企業(yè)需要持續(xù)研發(fā)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品，來滿足下游鋰離子電池對關(guān)鍵材料的快速迭代需求，硅碳復(fù)合材料有望成為下一代負(fù)極材料的應(yīng)用。

隨著電動汽車、消費(fèi)電子以及儲能等領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池能量密度、功率密度等要求的不斷提高，納米硅碳復(fù)合材料在未來一段較長時(shí)間內(nèi)將擁有廣闊的應(yīng)用前景。盡管目前對于硅顆粒嵌鋰膨脹、SEI膜不斷破裂生長消耗鋰源和電解液等問題還沒有非常完美的解決方法，然而經(jīng)過國內(nèi)外各大型企業(yè)和科研院所的多年努力，部分納米硅碳復(fù)合材料已得到電芯企業(yè)的認(rèn)可。中國科學(xué)院掌握了硅碳復(fù)合材料早期的核心專利，在產(chǎn)業(yè)化方面也不落人后，相信隨著各種新思路的涌現(xiàn)以及各種工藝路線的不斷優(yōu)化，一定會將納米硅碳復(fù)合材料的優(yōu)勢更加合理地發(fā)揮出來。

工信部等四部委發(fā)布的《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》中提出，到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超300Wh/公斤，系統(tǒng)比能量達(dá)260Wh/公斤，到2025年，單體比能量達(dá)500Wh/公斤。按照這一目標(biāo)，對于負(fù)極材料而言，采用傳統(tǒng)的石墨幾乎是不可能完成的任務(wù)，因此硅碳復(fù)合材料應(yīng)用是必然出路。企業(yè)積極布局硅碳復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)鏈以及技術(shù)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品循環(huán)再利用，為原材料供應(yīng)提供了保障。

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