一、为什么在当前时间点再关注硅碳负极?
1、从产业背景层面:产业链降本影响硅碳负极在23年推广,24年 预计“降本&增效”并重。 2023年产业链的重心全部集中于降低材料成本,而硅基负极作为增效(提升能量密度)的关键材料,在降本的大环境下推广受阻。经过2023年产业链端大规模降本,以国内方形磷酸铁锂动力电池为例,从年初的0.83元/Wh降至23年11月底0.43元/Wh,价格降幅达48%。材料厂单位盈利持续收窄,目前继续大幅降本的空间有限;在此基础上,我们预计电芯将重新将更多的重心从“降本”逐步转移至“增效”上,现有材料体系的电芯技术已发展到了瓶颈阶段,只有在下一代更高性能电芯上占据性能/成本优势,才能夯实电池龙头的产业地位。以宁德时代的凝聚态电芯为代表的下一代电芯技术标配硅碳负极,助力电芯在能量密度层面实现质的跨越(从目前材料体系的能量密度约300Wh/Kg提升至500Wh/Kg)。
2、从应用必要性层面:硅碳负极是电池增效的重要方向:
1)硅碳材料能大幅提升电池能量密度。现有石墨材料比热容可达365mAh/g,接近上限372mAh/g,硅材料理论比热容为4000mAh/g以上,单体电池能量密度可达843Wh/kg。
2)硅基材料安全性能高。硅负极嵌锂电位适中(0.4Vvs.Li+/Li),在充电嵌锂过程中没有析锂隐患,提高锂离子电池的安全性能。
3)硅资源储量丰富。与石墨相比,硅元素在地壳中含量丰富分布广泛,约为地壳质量的27.6%,是地壳中储量第二丰富的元素。
4)硅材料快充性能优异。能从各个方向提供锂离子嵌入的通道,快充效率高。
3、从产业链进程层面:硅碳负极产品经过近两年的发展,产业链成熟度显著提升:
1)技术层面:2006年,贝特瑞开始进行硅碳负极技术的研究并获得第一项发明专利;2016年,韩国研究所(UNIST)通化学气相沉积CVD技术制备得到了硅碳复合材料,可实现批量生产;2022年,美国Group 14公司推出了新一代气相沉积硅碳材料。银硅科技申请一种硅碳复合负极材料及其制备方法,提高了材料循环性能和倍率性能,并且简化了工艺流程,极大地降低了生产成本;2023年,碳一新能源集团打造的全球首个集成人造SEI膜负极制造项目顺利投产。天目先导高端纳米硅碳负极材料核心技术由中科院物理研究所在全球范围内率先提出,并成功实现产业化,开启了负极材料发展的新未来。
2)行业层面:2019年,小米率先在行业内将硅基负极材料应用在智能手机上;2020年,特斯拉4680电池发布;2023年,荣耀Magic5Pro首次在手机行业中商用硅碳负极电池技术,特斯拉4680电池进入量产阶段,标志着硅碳负极发展进入新阶段。
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