過去一年,包括硅氧、傳統研磨硅碳、新型多孔硅碳等在內的硅基負極,呈現出快速發展的態勢。消費電子端滲透率有所提升,動力電池端示范項目相繼落地,產業鏈上下游也積極擴產。然而,在需求釋放、性能突破與產能爬坡的多重推動下,行業仍面臨著諸多掣肘與現實考驗,有待進一步厘清其背后的驅動邏輯。
與連續數年的市場預期相比,硅基負極規模化應用始終未能實現突破。這也值得業界對其發展路徑提出更深層次追問:究竟是下游需求的釋放推動上游產能的全面放量,還是必須依賴技術突破與成本下探,才能真正撬動下游更大規模的應用?
追問一:需求終端真的準備好了嗎?
表面上看,硅基負極的市場需求已全面鋪開。
在消費電子領域,華為、小米、vivo、OPPO、榮耀等主流手機品牌均宣布在部分新機型中搭載硅基負極,且呈現出從旗艦向中低端(2000元以下)滲透的趨勢。
疊加AI手機驅動的新一輪換機需求,市場預計至2027年底內置AI功能的智能手機出貨規模將超過5億。內置大模型對電池續航提出更高要求,有望進一步帶動硅基負極出貨增長。
其他小電池市場同樣存在剛性需求。以電動工具為例,其對硅基負極的需求隨電池容量升高而遞增,2500-2600mAh的高倍率小圓柱電池已開始應用硅基負極,而3000-3500mAh的產品則更為依賴。
億緯鋰能、比克電池等企業在摻硅高比能小圓柱電池應用方面表現活躍。億緯鋰能將硅基負極應用于其21700高容量產品,已實現287Wh/kg能量密度。
比克動力則采取雙線策略:一是高性能路線,采用高鎳正極搭配高首效硅負極,以實現280-330Wh/kg能量密度;二是低成本路線,以磷酸鐵鋰或鈉離子電池等多元化體系為主。
大動力領域則呈現出更復雜的圖景。
在大圓柱電池方面,國軒高科于2024年新發布的星晨大圓柱采用自研第二代硅碳材料,已能夠實現1800mAh/g克容量、92%首效。
在固態電池領域,寧德時代從麒麟超充電池到凝聚態電池均采用硅基負極;孚能科技則明確,在全固態未完全實現時,提升能量密度的有效方式便是采用負極摻硅。公司已規劃六代硅碳負極迭代,當前第五代可將半固態電池能量密度提升至350-380Wh/kg。
同時,多家車企已與硅基負極企業建立緊密聯系。2024年,蘭溪致德在D輪融資中引入上汽旗下金石資本的投資。海外市場,Group 14則已與保時捷等車企建立股權及供貨關系,進一步印證了新能源汽車終端對于硅碳負極的應用需求。
不過,需求的真實狀態與表象存在差異:
一是摻硅比例受限。據業內人士透露,目前消費電子產品中硅基負極的實際摻硅比例仍然較低,通常在5%以下,即使是較為成熟的應用也僅達到8%左右,導致硅基負極在整體負極市場的滲透率仍處于個位數。動力電池的摻混比例可能達到10%,但對應技術仍未成熟。
二是需求錯位。動力電池市場對硅基負極的需求拐點尚未真正到來。雖然上汽智己、廣汽埃安等車企相繼發布搭載硅基負極動力電池的示范車型,但大規模訂單和實際出貨量方面的信息披露仍然有限。
此外,硅基負極的核心優勢在于提升能量密度,而當前車企的關注重點更多集中在快充技術上,這在一定程度上造成了應用場景的錯位。
三是供給能力不足。調研顯示,頭部電池廠2024年的硅基負極需求量可達500噸級,而市場實際供給量不足100噸,主要原因是量產能力建設滯后。
那么,究竟哪個領域能驅動硅基負極突破“小而美”的瓶頸?
業內預期,海外4680大圓柱電池的量產將持續催化市場;國內近期主要依靠消費電子領域摻硅比例的提升,遠期則需關注eVTOL、機器人等新興市場,以及半固態、全固態電池發展的帶動。
與此同時,新一代負極技術的快速發展也對硅基負極構成了潛在挑戰。
近期純硅負極的市場聲量不斷提高。如豪鵬科技在新年伊始便宣布了與歐洲某硅負極材料公司的合作,計劃共同開發100%硅負極鋰離子電池,并將其應用于北美一家頭部智能穿戴企業的項目。
鋰金屬負極以其高達3860mAh/g的理論比容量,同樣被視為下一代高能量密度電池的關鍵技術方向之一。寧德時代、太藍新能源、欣界能源等企業均發布了基于鋰金屬負極的全固態電池產品方案,SES、盟維科技等企業則專注于高性能鋰金屬電池的研發和應用,這些電池的能量密度普遍超過400Wh/kg,遠高于目前主流的鋰離子電池。
追問二: 硅基負極產能布局,跑步進場還是雷聲大雨點小?
需求端確定性存疑,也直接影響了硅基負極的產能建設。當前硅基負極相關產能規劃宏大,但實際落地情況不盡如人意,兩者之間存在明顯差距。
業內多個已公開的萬噸級項目尚未落地。例如,貝特瑞的4萬噸硅基負極項目雖已完成主體建設,但截至2024年中報仍在進行設備安裝。
研發型初創企業中,蘭溪致德一期500噸鋰電池硅碳負極材料項目已于2021年7月投產,但二期3000噸項目暫無公開信息更新。天目先導在許昌規劃了6萬噸產能,而其在建的常州6條產線項目原計劃于2024年11月導入設備,目前投產情況不明。
不過,2024年下半年以來,兩個千噸級項目的投產為行業帶來了一線轉機。9月,Group 14位于韓國的工廠實現了2000噸多孔硅碳產能的批量供貨,可滿足10GWh動力電池的生產需求。12月,四川長虹新材料年產1000噸的硅碳負極材料項目也正式投產。這兩個項目的落地,或打破了國內實際產能停留在百噸級的局面。
傳統負極龍頭企業璞泰來也在加速布局。其子公司安徽紫宸規劃投資22億元,建設1.2萬噸硅基負極材料產能,首批千噸級產能預計將于2025年初投產。這將是頭部負極企業在硅基負極量產上的重要進展。
與此同時,產業鏈上下游正在形成一體化布局。杉杉科技已規劃寧波4萬噸硅基負極一體化基地項目,項目覆蓋原料加工、反應合成、中間品加工、表面改性到成品加工等完整工序。
中寧硅業新建的2500噸/年硅烷、多孔碳配套項目,將直接服務于公司新型硅碳負極材料的生產。道氏技術、安徽邦德銳等企業則選擇導電劑與硅基負極單體協同發展的路線。硅寶科技1000噸/年硅碳負極材料項目,則已配套專用粘合劑產能并完成基建工作。
輔材產能的配套也在加速進行。天奈科技計劃于2025年實現百噸級單壁碳納米管產能,并于2026年提升至500噸級。茵地樂在現有6萬噸級鋰電池專用粘結劑PAA產能的基礎上,啟動了20萬噸的擴產計劃。
新型導電劑、粘結劑能夠有效改善硅材料的膨脹問題,配合專用電解液添加劑的開發,將共同支撐硅基負極走向更大規模的應用。
在下篇,高工鋰電將繼續追問,硅基負極技術路線之爭還存在什么變數?新型硅碳成本難題如何突破?