硅基負(fù)極材料目前屬于各大負(fù)極材料廠商重點研究的對象，是未來最可能大規(guī)模應(yīng)用的新型負(fù)極材料之一。與硅氧負(fù)極相比，硅碳負(fù)極在容量、成本、首次充放電效率等方面具備一定優(yōu)勢。在駱瀟濛看來，硅氧負(fù)極最終會過渡到硅碳負(fù)極，硅碳負(fù)極將是下一代鋰電負(fù)極。
【資料圖】
硅碳負(fù)極將是下一代鋰電負(fù)極
產(chǎn)業(yè)鏈頭部公司的入局，也讓越來越多的投資機構(gòu)關(guān)注到硅負(fù)極，不過普遍看好的共識可能是從2021年開始才慢慢形成。
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，新能汽車等大型器件對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)高一個數(shù)量級和較低的嵌鋰電位。硅與電解液反應(yīng)活性低，在地殼中儲量豐富，價格低廉，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)極體系升級是重要方向。硅碳負(fù)極材料的比容量可以達到天然石墨電極、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，同時也通過投資加緊布局。
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%，未來紛紛進入該領(lǐng)域，同時現(xiàn)有企業(yè)擴大產(chǎn)能，將會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)展研究報告》顯示：
目前，鋰電池主要應(yīng)用于動力電池，消費電池與儲能電池。隨著下游動力電池行業(yè)對高能量密度負(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)極出貨量有望達到14.9萬噸，在負(fù)極材料中的滲透率將達到5.4%。按照頭豹研究院的預(yù)測，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，硅碳負(fù)極材料價格超過12萬元/噸，遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極材料。不過據(jù)中金測算，該價格下硅碳負(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)模擴大，其成本也有望進一步降低。
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。
鋰電池廠商裝機增速放緩已成定局
今年一季度，動力電池的景氣度從產(chǎn)量、銷量和裝機量三個維度來看，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)比遞增的蓄勢趨勢，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，動力電池實現(xiàn)產(chǎn)量 130GWh，同比累計增長 26.3%;銷量為 108.5GWh，同比累計增長 66.8%;裝機量達到 65.9GWh，同比累計增長 28.4%。分開來看，今年一月、二月和三月的動力電池產(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%;三個月的裝機量分別達到 16.1GWh、21.9GHh 和 27.8GWh，三月的同比增長率達到 29.7%，環(huán)比提高到 26.7%。
此外，出口方面，一季度動力電池出口達到 25.8GWh，其中三元鋰電池占比 72.6%，出口量達到 18.7GWh，磷酸鐵鋰電池占比 27.2%，出口量達到 7GWh。
完全拆分來看，磷酸鐵鋰電池在今年一季度中的三個月持續(xù)占有優(yōu)勢，在國內(nèi)的產(chǎn)量和裝機量方面占比均超過 50% 以上，分別達到 18.3GWh/10.7GWh、26.8GWh/15.2GWh 和 32.9 GWh / 19GWh，一季度累計產(chǎn)量同比增長 33.4%，累計裝機量同比增長 50.5%，占比總體達到 68.2%;而三元鋰電池的產(chǎn)量和裝機量三個月分別為 9.8GWh/5.4GWh、14.6GWh/6.7GWh 和 18.2 GWh /8.7 GWh，一季度累計產(chǎn)量同比增長 15.1%，累計裝機量同比不增反減至 -2.2%，占比總體達到 31.7%。
磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢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。電池級碳酸鋰從去年 11 月中旬至今不到五個月的時間里，其單噸價格已經(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)到具體報價上，動力型磷酸鐵鋰正極材料最新的報價平均價已經(jīng)來到 8.5 萬元 / 噸，距離 2022 年 11 月中旬的最高點 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格絕對值上明顯都略遜一籌，三元材料(523)價格從 34 萬元 / 噸跌至現(xiàn)在的 24 萬元 / 噸，三元材料(622 動力型)價格從 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，磷酸鐵鋰的性價比優(yōu)勢地位仍能保持。
《2022-2027年硅碳負(fù)極材料行業(yè)市場深度分析及發(fā)展研究報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(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)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(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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