行动新一代负极资料的代表，硅碳负极以高能量密度体现，自2024年今后正在手机电池界限急迅渗出，并正在动力电池场景慢慢打开行使，个人头部厂商产物已发现出求过于供状况。大批受访人士以为，伴跟着化学气相重积法（CVD法）道途的普及，硅碳负极高膨胀率手艺瓶颈希望打破，主流厂商产能将加快落地，2025年或将成为硅碳负极放量元年。然而，与古板石墨负极比拟，硅碳负极本钱彰着较高，产物一概性仍担心谧，范畴化行使又有赖于财产链的陆续完整。从各主流厂商的政策来看，深度绑定多孔碳、硅烷气等要害原资料，通过一体化组织，与财产链企业配合胀动降本成为共鸣。
今天，有媒体从供应链获悉，苹果iPhone 17系列或将搭载硅碳负极电池，电池容量将擢升5000mAh及以上，再度点燃商场对硅碳负极的热忱。结果上，行动擢升电池能量密度的利器，硅碳负极并非崭新事物。2024年今后，多家主流手机厂商揭橥或升级采用硅碳负极手艺的电池，并胀舞干系手艺从旗舰机型向中低端机型渗出，硅碳负极正加快走进寻常子民家。2024年2月，幼米揭橥采用硅碳负极的金沙江电池，首发搭载于幼米14 Ultra，目前该电池为幼米15系列标配，并行使于红米个人机型；2024年7月，荣誉揭橥第三代青海湖电池，目前已搭载荣誉Magic V3、荣誉Magic7等系列；2024年6月，一加揭橥采用硅碳负极手艺的冰川电池，并率先行使于一加Ace 3 Pro，目前已正在OPPO个人机型利用。除此除表，vivo、真我等厂商也接踵推出蓝海电池、聚能电池，均利用了硅碳负极手艺。
比拟于手机电池，硅碳负极正在动力电池界限的商场更具联念空间。2024年5月，智己汽车搭载半固态电池的新车L6上市，负极选用新一代高比能复合硅碳资料；特斯拉较早提出将硅碳负极引入4680大圆柱电池，2024年9月，其第1亿颗4680电池正式下线，范畴化坐蓐和筑造工艺优化方面均得到较大发达；本年2月，宝马对表出现第六代动力电池产物，初度利用大圆柱电芯，负极含硅量加多，目前已启动大圆柱试坐蓐，将于2026年正在国内量产，正在“新世代”平台上车。“相较古板石墨产物，硅碳负极的焦点上风是比容量较高，可直接拉升电池能量密度，擢升续航技能，处置里程焦炙。”鑫椤资讯行业讨论员吴沛可告诉证券时报记者。据悉，石墨的表面比容量372mAh/g，目前主流石墨负极比容量可做到355—360mAh/g，已亲近天花板；而硅材打点论比容量达4200mAh/g，是石墨的10倍以上。“除新能源汽车表，低空遨游器、人形机械人的新型行使场景对续航里程哀求较高，且对电池本钱敏锐度较低，希望更疾翻开硅碳负极新的增量商场。”真锂讨论首席明白师墨柯告诉证券时报记者，他日跟着半固态、固态等高能量密度电池的量产过程加快，硅碳负极或将成为标配，商场需求将被大幅激活。中国科学院院士欧阳明高也正在本年2月召开的固态电池论坛上指出，今朝全固态电池的手艺道途，要聚焦以硫化物电解质为主体电解质，成婚高镍三元正极和硅碳负极的手艺道途。
贝特瑞依然拓荒至第五代硅碳负极资料产物，比容量达2000mAh/g以上。公司新一代硅基负极产物已于2024年凯旋导入国际头部客户供应链，完毕了正在国表里46系列大圆柱项目中的全盘打破；璞泰来硅碳负极产物已幼批量供应下游消费电子客户，中试产能求过于供；杉杉股份新一代硅碳产物正在头部客户测试中维持当先，干系焦点手艺已获取美国、日本的专利授权。
需求体贴的是，固然硅具备超高比能量，但有一个致命弱点：正在充放电历程中会爆发较大的体积膨胀，膨胀率达300%以上，极易捣鬼电极布局，导致活性物质与集流体之间的接触变差，同时易惹起SEI膜决裂而打发巨额锂离子，折损电池轮回寿命。“高膨胀率是影响硅碳负极财产化过程的一大瓶颈，也是业界效力处置的焦点题目。”墨柯体现，表面上来说，负极含硅量越多，电池能量密度越高，但正在实质造备历程中，受造于高膨胀率，目前硅碳负极的掺硅比例普及不高，对能量密度的拉动功用有限。“现阶段硅碳负极的掺硅比例往往正在5%—10%，部分产物能做到20%，但基础为实行室产物，尚未正在实质行使中普及。”华东区域一位负极资料厂商告诉证券时报记者。
从工艺迭代来看，古板道途为“球磨法”，即通过物理研磨的格式将硅、碳资料细化后再举办烧结，完毕二者匀称同化。该工艺操作容易，但无法将硅磨至极幼粒径，且容易混入杂质，导致硅颗粒团圆，下降电池轮回职能。近年来，行业引入了以CVD法为代表的新一代造备工艺，采用多孔碳骨架储硅，通过高温热解让硅烷气重淀成硅纳米颗粒，并匀称聚集正在多孔碳的孔隙里，正在极大缓冲硅膨胀的同时，为锂离子供应急迅通道，擢升疾充职能。“CVD法造备的新硅碳就像一个多面手，正在硅资料高能量密度与高膨胀率的抵触中找到了迄今为止的最优解，迈出了硅碳负极财产化的要害步骤。”吴沛可体现，现阶段CVD法硅碳产物已普及获得下游商场的正向反应，而从近两年硅基负极的扩产状况来看，绝大大批采用的都是CVD法。
国内负极“新实力”天目先导、兰溪致德埋头于CVD法，目前已具备百吨级产能；古板厂商贝特瑞、璞泰来也正在主动组织干系界限，并得到了不错发达。个中贝特瑞新型气相重积法硅碳产物界限已获取环球多家主滚动力客户的承认，估计2025年完毕批量供应；璞泰来CVD硅碳负极产物正在消费类客户中导入亨通，出货量陆续延长，2025年公司正在安徽芜湖的首批硅碳负极产能希望筑成投产。
海表商场方面，美国硅负极资料商Group14行动CVD法的先行者，近一年来更是斩获订单不息。2024年6月， Group14告示与欧洲、亚洲和北美的三家顶尖电动汽车及两家消费电子电池筑造商签订了五项永远供货允诺，累计最低发卖金额超3亿美元；2024年7月，又被德国电池厂CustomCells锁单，合同代价估计超3亿美元；2024年9月，公司告示与SK Inc.正在韩国尚州的合股工场开端出货SCC55™硅碳复合资料，正在贸易化方面更进一步。“当然，硅碳负极工艺仍正在不息迭代中，CVD法未必是终极处置计划，不破除后续会有新的手艺道途浮现。”前述负极资料厂商体现。
资料职能擢升虽处置了硅碳负极的“可用”题目，但相较古板石墨产物，硅碳负极今朝价钱高企，让诸多下旅客户望而生畏。“目昔人造石墨均匀价钱仅为每吨2万多元，而CVD法硅碳负极的价钱却高达50万元/吨，是古板石墨的二十倍。”吴沛可体现，虽说商场普及初期，下游寻常会采纳有肯定的手艺溢价，但面临如许悬殊的价钱差异，客户对硅碳负极的性价比依然存疑的，幼批量利用还能够接受，念要大范畴推行还需财产链陆续降本。
大批业内人士以为，直接斗劲硅碳负极和人造石墨的价钱或有失平允，依据单元克容量价钱测算更为合理。据天风证券研报，目前CVD法硅碳纯品克容量约1800mAh/g，是人造石墨的5~6倍，估计硅碳负极较中端负极的价钱均衡点正在11万元/吨~15万元/吨，较高端动力负极价钱均衡点正在15万元/吨~17万元/吨，降本空间还很大。
拆解来看，正在今朝主流的CVD法下，硅碳负极焦点原资料为多孔碳、硅烷，坐蓐一吨硅碳负极约莫需求0.5吨多孔碳及0.7吨硅烷。“多孔碳价钱继续居高不下，占本钱大头。目前多孔碳的原料较为多元，并没有规范的造备手腕，价钱分别很大，生物质的多孔碳价钱正在十几万元/吨支配，树脂多孔碳贵的能卖到50万元/吨。”前述负极资料厂商告诉证券时报记者，从实质行使的状况来看，树脂多孔碳孔径漫衍匀称且一概性较好，越来越受到商场青睐，但价钱腾贵，后续降本还需寄托产能伸张及工艺优化。
另一项原资料硅烷，此前要紧行使于光伏及面板行业，受光伏行业调动影响，价钱自旧年今后依然大幅下滑，目前每吨已降至10万元以内。然而，硅烷属于易燃易爆危化品，运输历程中需求采纳苛刻的防爆、防显露步骤，长隔绝运输本钱较高。
“接近硅烷气坐蓐基地就近筑厂，直接通过管道运输，是斗劲经济便捷的计划。”吴沛可告诉证券时报记者。
据悉，CVD法需引入要害配置流化床，通过将硅颗粒流体化并使其重积至多孔碳中，完毕高效包覆。“目前市情上的流化床多以20kg/炉幼型化配置为主，虽干系企业已拓荒出抢先100kg/炉的大型配置，但大装配不妨导致硅烷重积不匀称，良率、一概性、和平性题目仍待处置。”吴沛可体现。从负极资料厂的政策来看，与上游原资料绑定，举办一体化组织成为共鸣。“结果上，市情上能把多孔碳做好的企业并不多。”前述负极资料厂商体现，多孔碳属于非标产物，拥有肯定的定造化属性，寻常由上下游配合加入研发、打算才略定型，且需求正在行使阶段不息调动，出于产物职能琢磨，目前硅碳负极厂商擢升多孔碳自给率是一大趋向。道氏手艺体现多孔碳要紧泉源于自造；璞泰来目前利用的多孔碳虽以表部采购为主，但公司已具备多孔碳造备干系的工艺手艺储存，也已筑成了一条中试线；索理德与协鑫科技正在徐州设立合股公司，举办多孔硅碳产物的互帮拓荒和贸易化。2024年12月，索理德正在永州的硅碳负极多孔碳项目投产，一期产能千吨级。
正在硅烷方面，上下游绑定的地步更为彰着。早正在2022年，天目先导就与硅烷科技杀青计谋允诺，后者将为天目先导位于河南省许昌市襄城县的新一代高端硅基负极资料基地，永远安谧供应硅烷；2023年，Group14收购德国硅烷气坐蓐商Schmid Silicon，并正在2024年9月告示获取美国能源部的2亿美元赠款，用于正在华盛顿州筑造一家硅烷厂；2024年头，硅碳负极“新玩家”物科金硅与天宏瑞科就硅烷气直供干系事项签订互帮允诺；同年，美国硅基负极资料商Sila Nanotechnologies Inc（简称“Sila”）与硅烷气供应商REC Silicon签订长年允诺，后者将按期从其位于华盛顿州摩西湖的工场向Sila供应高品格硅烷气体。
