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正文目录
一、下游正在开启商业化应用 4
1、手机、车端开始扩大应用,低空领域需求迫切 4
2、硅碳负极适配不同的材料体系 4
二、新一代硅碳技术路线趋于明确 6
1、CVD硅碳负极解决了膨胀力问题,成本更低 6
2、CVD硅碳负极或成为发展主流 7
三、硅碳负极已具备规模化应用基础,产业链仍有部分卡点 9
1、硅碳负极从小批量逐步进入量产化阶段,技术仍有改善空间 9
多孔碳基底:多孔碳骨架对硅碳负极性能起关键作用 9
纳米硅沉积:一致性、扩大规模是难点 10
硅烷:长期供需可能偏紧,运输管控严格 10
2、硅基负极使用比例提升有望带动粘结剂PAA的推广 11
3、原材料价格有所降低,成本下降还有空间 12
4、预计未来几年硅碳负极需求将达万吨级别 13
投资建议 14
风险提示 14
相关报告 14
图表目录
图1:智己汽车使用硅碳负极 5
图2:一加冰川电池使用硅碳负极 5
图3:真我联合宁德新能源发布聚能电池 5
图4:小米金沙江电池 5
图5:硅负极失效机理1:膨胀导致活性物质接触变差 7
图6:硅负极失效机理2:反复破碎消耗锂源形成SEI膜 7
图7:硅基负极不同合成路径 7
图8:硅基负极发展历程 8
图9:多孔碳骨架示意图 11
图10:回转窑工艺流程图 11
图11:CVD流化床工艺路线 11
图12:纽姆特流化床 11
图13:PAA黏结剂与活性材料间的作用机理图 12
图14:PAA黏结剂解决活性材料体积变化的模型图 12
图15:高端石墨价格、硅碳负极原材料成本对比(单位:万元/吨) 13
图16:人造石墨价格(单位:万元/吨) 13
表1:手机电池硅碳负极使用情况 4
表2:不同类型负极材料性能对比 6
表3:常规硅碳负极与新一代硅碳负极对比 7
表4:上市公司硅碳负极进展 8
表5:不同前驱体多孔碳优缺点 11
表6:主流负极粘结剂性能介绍与对比 12
表7:硅碳负极产业链各环节空间测算 13
一、下游正在开启商业化应用
1、手机、车端开始扩大应用,低空领域需求迫切
消费电池方面,2024年下半年以来,多家手机企业发布搭载硅碳负极的机型,在保证快充性能的同时,能量密度进一步提升,目前应用主要集中于中高端机型。
动力电池方面,逐渐从硅氧负极向硅碳负极切换。早在2017年,特斯拉便在圆柱电池上使用了硅氧负极,未来在新一代4680电池上有望使用硅碳负极。2022年广汽埃安发布了搭载海绵硅负极电池、续航1000公里的AIONLXPLUS车型。奔驰
计划将于2024年底推出采用负极硅基锂电池的EQG车型,2025年推出G-Class车型。2024年,上汽智己L6发布,使用半固态电池,搭载新一代高比能复合硅碳负极,续航突破1000km。
2、硅碳负极适配不同的材料体系
目前针对300Wh/kg以上的高能量密度锂电池,行业普遍采用硅基材料作为负极,在固态电池上也作为过渡到锂金属负极之前的材料来应用。当下新一代硅碳负极循环寿命约1500次,首效性能也得到改善,已逐渐满足动力电池和消费电池的使用标准。由于循环和压实性能更加适配,硅碳负极在钴酸锂正极和高镍正极中应用更加迅速,随着性能的持续改善,后续有望向磷酸铁锂电池进军。
动力电池:适配高镍三元体系,在磷酸铁锂体系中应用仍需改善性能。三元电池寿命较低,更加适配现阶段硅碳负极,同时目前三元主要应用于长续航高配版本车型,部分车型已达1000km以上续航,电池重量/体积能量密度影响较大。磷酸铁锂循
环寿命较长,硅碳负极相比磷酸铁锂-石墨体系有所打折扣,同时其下游应用领域往往对成本更加敏感,目前硅碳负极价格仍然相对较高,后续随着性能和成本的改善,磷酸铁锂体系是个重要增长点。
消费电池:适配钴酸锂正极,追求体积/重量能量密度。消费电池对成本敏感度较低,硅碳负极搭配钴酸锂1500次循环寿命已能满足要求,随着手机机身越来越轻薄,电池的体积能量密度是应用的首要考虑点,近期发布的华为MateXT折叠屏
手机电池厚度仅1.9mm,硅碳负极对其能量密度贡献较大。
消费无人机方面,重量对续航影响较大,高能量密度电池对其也有很强的吸引力。目前采用硅碳负极的电池大多能达300Wh/kg以上能量密度,是无人机电池应用的重要方向。
品牌电池名称电池容量(mAh)
品牌
电池名称
电池容量
(mAh)
能量密度
(Wh/L)
技术特点
应用型号
荣耀
青海湖硅
碳负极电
5450
/
多孔碳骨架与纳米硅原位气相沉积技术,负极
能量密度较普通石墨负极提高16%。
荣耀Magic5Pro、荣耀
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