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过去一年,包括硅氧、传统研磨硅碳、新型多孔硅碳等在内的硅基负极,呈现出快速发展的态势。消费电子端渗透率有所提升,动力电池端示范项目相继落地,产业链上下游也积极扩产。然而,在需求释放、性能突破与产能爬坡的多重推动下,行业仍面临着诸多掣肘与现实考验,有待进一步厘清其背后的驱动逻辑。
与连续数年的市场预期相比,硅基负极规模化应用始终未能实现突破。这也值得业界对其发展路径提出更深层次追问:究竟是下游需求的释放推动上游产能的全面放量,还是必须依赖技术突破与成本下探,才能真正撬动下游更大规模的应用?
追问一:需求终端真的准备好了吗?
表面上看,硅基负极的市场需求已全面铺开。
在消费电子领域,华为、小米、vivo、OPPO、荣耀等主流手机品牌均宣布在部分新机型中搭载硅基负极,且呈现出从旗舰向中低端(2000元以下)渗透的趋势。
叠加AI手机驱动的新一轮换机需求,市场预计至2027年底内置AI功能的智能手机出货规模将超过5亿。内置大模型对电池续航提出更高要求,有望进一步带动硅基负极出货增长。
其他小电池市场同样存在刚性需求。以电动工具为例,其对硅基负极的需求随电池容量升高而递增,2500-2600mAh的高倍率小圆柱电池已开始应用硅基负极,而3000-3500mAh的产品则更为依赖。
亿纬锂能、比克电池等企业在掺硅高比能小圆柱电池应用方面表现活跃。亿纬锂能将硅基负极应用于其21700高容量产品,已实现287Wh/kg能量密度。
比克动力则采取双线策略:一是高性能路线,采用高镍正极搭配高首效硅负极,以实现280-330Wh/kg能量密度;二是低成本路线,以磷酸铁锂或钠离子电池等多元化体系为主。
大动力领域则呈现出更复杂的图景。
在大圆柱电池方面,国轩高科于2024年新发布的星晨大圆柱采用自研第二代硅碳材料,已能够实现1800mAh/g克容量、92%首效。
在固态电池领域,宁德时代从麒麟超充电池到凝聚态电池均采用硅基负极;孚能科技则明确,在全固态未完全实现时,提升能量密度的有效方式便是采用负极掺硅。公司已规划六代硅碳负极迭代,当前第五代可将半固态电池能量密度提升至350-380Wh/kg。
同时,多家车企已与硅基负极企业建立紧密联系。2024年,兰溪致德在D轮融资中引入上汽旗下金石资本的投资。海外市场,Group 14则已与保时捷等车企建立股权及供货关系,进一步印证了新能源汽车终端对于硅碳负极的应用需求。
不过,需求的真实状态与表象存在差异:
一是掺硅比例受限。据业内人士透露,目前消费电子产品中硅基负极的实际掺硅比例仍然较低,通常在5%以下,即使是较为成熟的应用也仅达到8%左右,导致硅基负极在整体负极市场的渗透率仍处于个位数。动力电池的掺混比例可能达到10%,但对应技术仍未成熟。
二是需求错位。动力电池市场对硅基负极的需求拐点尚未真正到来。虽然上汽智己、广汽埃安等车企相继发布搭载硅基负极动力电池的示范车型,但大规模订单和实际出货量方面的信息披露仍然有限。
此外,硅基负极的核心优势在于提升能量密度,而当前车企的关注重点更多集中在快充技术上,这在一定程度上造成了应用场景的错位。
三是供给能力不足。调研显示,头部电池厂2024年的硅基负极需求量可达500吨级,而市场实际供给量不足100吨,主要原因是量产能力建设滞后。
那么,究竟哪个领域能驱动硅基负极突破“小而美”的瓶颈?
业内预期,海外4680大圆柱电池的量产将持续催化市场;国内近期主要依靠消费电子领域掺硅比例的提升,远期则需关注eVTOL、机器人等新兴市场,以及半固态、全固态电池发展的带动。
与此同时,新一代负极技术的快速发展也对硅基负极构成了潜在挑战。
近期纯硅负极的市场声量不断提高。如豪鹏科技在新年伊始便宣布了与欧洲某硅负极材料公司的合作,计划共同开发100%硅负极锂离子电池,并将其应用于北美一家头部智能穿戴企业的项目。
锂金属负极以其高达3860mAh/g的理论比容量,同样被视为下一代高能量密度电池的关键技术方向之一。宁德时代、太蓝新能源、欣界能源等企业均发布了基于锂金属负极的全固态电池产品方案,SES、盟维科技等企业则专注于高性能锂金属电池的研发和应用,这些电池的能量密度普遍超过400Wh/kg,远高于目前主流的锂离子电池。
追问二: 硅基负极产能布局,跑步进场还是雷声大雨点小?
需求端确定性存疑,也直接影响了硅基负极的产能建设。当前硅基负极相关产能规划宏大,但实际落地情况不尽如人意,两者之间存在明显差距。
业内多个已公开的万吨级项目尚未落地。例如,贝特瑞的4万吨硅基负极项目虽已完成主体建设,但截至2024年中报仍在进行设备安装。
研发型初创企业中,兰溪致德一期500吨锂电池硅碳负极材料项目已于2021年7月投产,但二期3000吨项目暂无公开信息更新。天目先导在许昌规划了6万吨产能,而其在建的常州6条产线项目原计划于2024年11月导入设备,目前投产情况不明。
不过,2024年下半年以来,两个千吨级项目的投产为行业带来了一线转机。9月,Group 14位于韩国的工厂实现了2000吨多孔硅碳产能的批量供货,可满足10GWh动力电池的生产需求。12月,四川长虹新材料年产1000吨的硅碳负极材料项目也正式投产。这两个项目的落地,或打破了国内实际产能停留在百吨级的局面。
传统负极龙头企业璞泰来也在加速布局。其子公司安徽紫宸规划投资22亿元,建设1.2万吨硅基负极材料产能,首批千吨级产能预计将于2025年初投产。这将是头部负极企业在硅基负极量产上的重要进展。
与此同时,产业链上下游正在形成一体化布局。杉杉科技已规划宁波4万吨硅基负极一体化基地项目,项目覆盖原料加工、反应合成、中间品加工、表面改性到成品加工等完整工序。
中宁硅业新建的2500吨/年硅烷、多孔碳配套项目,将直接服务于公司新型硅碳负极材料的生产。道氏技术、安徽邦德锐等企业则选择导电剂与硅基负极单体协同发展的路线。硅宝科技1000吨/年硅碳负极材料项目,则已配套专用粘合剂产能并完成基建工作。
辅材产能的配套也在加速进行。天奈科技计划于2025年实现百吨级单壁碳纳米管产能,并于2026年提升至500吨级。茵地乐在现有6万吨级锂电池专用粘结剂PAA产能的基础上,启动了20万吨的扩产计划。
新型导电剂、粘结剂能够有效改善硅材料的膨胀问题,配合专用电解液添加剂的开发,将共同支撑硅基负极走向更大规模的应用。
在下篇,高工锂电将继续追问,硅基负极技术路线之争还存在什么变数?新型硅碳成本难题如何突破?
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