天顺登录|为了满足电池对更高能量密度的需求，硅基负极进入了工业界的视野。一些厂商已经开始布局硅基阳极生产项目，率先出货并被市场接受的厂商可以享受50%左右的高毛利。但从长远来看，大规模应用有赖于成本降低带来的性价比提升。
有业内人士预计，2023年硅基阳极将开始放量，今年已经明显感觉到需求已经跨过平台期。硅基阳极是4680电池的直接受益者，大批量的时间也跟着这类电池的推广节奏。目前，特斯拉的自建生产线已经小规模量产了4680块电池，松下、LG等海外厂商也在逐步增加数量，国内厂商紧随其后。
工业化正在接近。
硅基负极被视为下一代锂电池的负极材料，在蛰伏多年后即将爆发。证券时报·E公司记者注意到，目前能够量产硅基负极的厂商数量较少，竞争格局相对集中。一些量产厂商已经开始了新一轮的扩产，有几家公司处于中试和样品交付阶段。
贝特瑞是中国第一家批量出货硅基阳极的公司。贝特瑞总经理任建国对证券时报·E公司记者表示，公司目前拥有3000吨硅基阳极产能，主要用于电动工具和动力电池领域，其中动力电池的消耗量约占60%至70%。
贝特瑞的扩产计划也是业内披露的最大项目。公告显示，贝特瑞近日与深圳市光明区达成协议，投资50亿元建设年产4万吨硅基负极材料项目。一期1.5万吨将于2023年12月底前建成投产。
很多传统阳极材料厂已经开始布局硅基阳极。根据各公司公告，杉杉股份已批量供货，主要用于3C等领域，动力电池已通过主流车企多轮评估；泰来在江西、溧阳建设了硅基阳极中试线，并通过了部分客户认证；湘华硅基阳极已具备产业化的基本条件。
这一领域也吸引了一批跨界厂商，包括专注于电解质材料的实达盛华。证券E公司记者在东营工厂实地调查了解到，石大盛华一期1000吨硅基阳极已进入试生产阶段，预计今年下半年分批出货。此外，公司规划了2万吨硅基阳极生产线，总投资7.3亿元，预计2023年12月建成投产。
专注于硅中材料的硅宝科技也布局了万吨/年的锂电池硅碳负极材料，已有多家电池厂商评估，并少量供货。此外，动力电池厂尚国轩高科也有一个5000吨/年硅基负极材料项目在建。
目前，石墨仍是主流阳极材料，但近两年硅基阳极的需求大幅增长。高工锂电池数据显示，2020年，中国硅碳负极出货量仅为0.6万吨，占锂电池负极材料总量的2%。预计2022年硅基负极材料需求2.2万吨，2019-2022年复合增长率80%。
CICC在近期的研报中明确判断，2022年有望成为硅基阳极的产业化元年。预计2025年全球硅基阳极需求有望达到20万吨，其中消费电池渗透率有望达到50%，对应硅基阳极需求约7万吨；圆柱形和方形动力电池渗透率分别达到35%和20%，相当于约13万吨硅基阳极的需求。
推广应用有待减少。
在敲开市场大门之前，硅基阳极不仅需要在性能上不断优化，还需要在成本上不断降低，以增强其性价比优势。
容量是衡量负极材料性能的关键指标之一。容量越大，电池的能量密度越好。经过几十年的发展，传统石墨阳极的比容量已经达到360~365mAh/g，与理论比容量372mAh/g非常接近，提升空间有限。硅基阳极的理论比容量高达4200mAh/g，这意味着其容量上限是石墨阳极的十倍。
另一方面，硅基负极也存在硅容易体积膨胀、导电性差、首次充放电损耗高等问题。所以材料性能的提升，其实就是在能量密度和稳定性之间找到一个平衡点。现在，硅基阳极产品与硅和石墨混合使用。
目前量产产品中硅的比例大多在10%以下，且有逐步提高的趋势。真锂研究创始人莫可对证券时报·E公司记者表示，最佳的硅掺杂比例需要根据不同的领域来确定。例如，松下一直在不断增加硅的比例，大约在七八年前已经提高到10%。后来为了找到综合效益的平衡点，降低了比例。
具体来说，硅基阳极可分为不同类型，如硅碳阳极、硅氧碳阳极等。硅碳阳极初始充放电效率高，但膨胀大，硅氧碳阳极则相反。如石大盛华的产品类型有普通和高首效硅氧碳阴极(SiOx-C)；背叛包括两种类型。量产产品中硅碳阳极的比容量在650-1500 mAh/g之间，而硅氧碳阳极可达1600 mAh/g。
由于硅基阳极的产业化还处于起步阶段，优先量产的厂商可以享受溢价效应。证券时报·E公司记者了解到，目前硅基阳极市场价格在20 ~ 30万元/吨，比中档人造石墨5万元/吨的价格高出4~6倍，毛利率50%。
但在目前的价格下，硅基阳极缺乏性价比优势，可能会影响其在主流机型中的应用。据中国黄金研究院测算，高镍811软包电池使用450mAh/g硅碳负极，整个电池的能量密度可从280Wh/kg提高到295Wh/kg，提高幅度约为5%，小于负极成本的提高幅度。
市场上的一些型号已经开始应用硅基阳极材料。特斯拉Model 3等车型在负极中掺入了少量的硅。近日，广汽AION LX Plus车型上市，千里版搭载海绵硅负极电池技术，可实现1000公里续航。
“这款海绵硅负极电池采用三元正极，搭配二氧化硅负极材料，克容量和硅掺杂比例均高于市面上现有机型。一般来说，硅基负极最适合圆柱形电池，但我们率先将其应用于方形电池，因为我们改进了电池材料体系，将弹匣式电池的设计思想引入到整个封装设计中。”广汽E安技术中心高级经理李进对证券时报·E公司记者表示。
但总体来看，目前硅基阳极的电池硅掺杂比例较低，没有充分发挥硅基阳极的优势。熟悉阳极材料的人士对证券时报·E公司记者表示，硅基阳极短期内难以给厂商带来直观的利润贡献，复合掺杂方案下的增量空间也有限，仍需等待工艺技术的突破。
“相比消费领域，动力电池企业对成本更敏感，最近还要面对各种原材料涨价的压力。硅基阳极目前的价格可能让人无法接受，但未来技术成熟，会有更多公司参与竞争，价格也会相应下降。”一位锂电池行业分析师告诉证券时报·E公司记者。
在高毛利的情况下，材料厂商其实在下游有相当大的盈利空间。石盛华在可行性报告中计算，预计硅基阳极产品销售价格为7.3万元/吨，接近市场高端人造石墨价格。任建国还认为，硅基阳极的最终性价比可以达到与高端人造石墨相同的水平。
“硅基阳极有相当大的降成本空间，因为人造石墨生产的能耗比较高，石墨化的成本占50%，而硅基阳极可以避免这一过程。”李进说。
值得一提的是，硅基阳极的应用将伴随着多种支撑材料的成熟。为了克服膨胀，提高导电性、首次充放电效率等。，使用硅基负极的电池需要配合导电剂、粘结剂、补锂剂等产品。部分厂商已规划配套产品项目，石大盛华近日宣布投资9.35亿元建设2万吨/年正极补锂项目；投资3.18亿元建设1万吨/年新型导电剂项目。硅科技还在硅基阳极项目中规划了4万吨/年特种胶粘剂生产基地。
480暖风吹来
目前，硅基阳极主要应用于消费电子、电动工具等领域。，而动力电池领域蕴含着更多的增量空间，尤其是即将上市的4680电池将成为改变市场的暖风。
特斯拉在2020年首次发布了4680圆柱形电池。它的名字来源于直径46毫米、高80毫米的尺寸。这款电池正极采用高镍三元材料，配合硅基负极，无极耳和干电极设计，使其续航里程增加16%，功率输出增加6倍，能量增加5倍，成本也将比上一代2170电池下降14%。特斯拉首席执行官马斯克曾直言，这种电池将使2.5万美元的电动汽车成为可能。
目前4680电池正处于量产前夜。特斯拉2月19日宣布，弗里蒙特工厂1月份已经生产了100万块4680电池，预计将于2022年第一季度首先用于Model Y。按照每辆车配备1000块电池估算，100万块电池可以满足1000辆Model Y的生产。
除了自建生产线，特斯拉还与供应商合作。松下和LG新能源都计划在2023年量产4680块电池。松下位于日本和歌山县的工厂正在引进两条生产线，LG新能源也开始建设一条试点生产线。
也有一批国内厂商开始布局。亿纬锂能技术储备4680，2021年11月宣布将在荆门投资建设20GWh乘用车用大型圆柱形电池生产线。一些市场猜测其客户是特斯拉或宝马。此外，BIC电池也正在申请开发全耳大圆柱电池，预计2022年推出量产标准产品。
此外，根据行业信息，当代安培科技有限公司规划了8条4680电池生产线，共计12GWh。“当代安培科技有限公司主要面临的是性价比的问题。应用硅基阳极的成本太高。如果能量密度能达到550Wh/kg电池量产，说明硅基阳极的应用已经成熟。”一位硅基阳极研发人士告诉证券时报·E公司记者。
需要注意的是，国内部分4680电池并不完全等同于特斯拉的技术。“如果只是改尺寸，4680电池很快就能做出来。一些18650电池厂在前几年已经尝试出货一些无极耳产品，但像特斯拉一样融入很多新技术并不容易。”莫克说。
硅基阳极厂商已经开始瞄准动力电池的目标客户。石盛华表示，公司与国内头部锂电池企业的前期技术对接工作仍在继续，已有超过5家企业的R&D人员表示愿意与公司进行技术联合开发合作。
上述硅基负极R&D人士预计，特斯拉4680量产后一年左右，国内厂商可以跟进。硅基阳极将在动力电池领域发布的时间是2023年左右，届时可能会出现产能缺口。“今年以来，一些头部电池厂开始频繁与正极厂商互动，了解材料性能提升的进展。”
今年下游需求回暖是很多厂家的共同感受。任建国还表示，几年前，整个市场规模处于平台期，今年开始出现增量攀升的迹象。国内暂时没有成熟的4680生产线，但海外生产已经逐渐开始。目前，贝特瑞的硅基阳极主要供应给海外客户。
从长远来看，硅基阳极的应用可能不仅限于4680电池。上述锂电池行业分析师表示，圆柱形、方形、软包三种电池路线中，圆柱形电池的一致性最强，所以可以使用一些激进的材料，而软包电池的安全系数最低，所以必须使用最安全的材料。如果技术改进能有效控制硅基负极的膨胀系数，那么方形和柔性电池都可以。
在车辆应用方面，李进表示，广汽阿亚恩正在尝试在更多的车辆上使用硅基阳极，业内其他公司也有这方面的计划。短期内硅基阳极仍将局限于中高端机型，但随着材料成本的降低，有望应用于更主流的机型。
