2023年中国硅基负极材料行业词条报告

2023年中国硅基负极材料行业词条报告 作者 摘要 罗浩峰 硅基负极是未来：尽管当下的锂离子电池的负极材料以石墨类为主，但石墨材料的克容量已经接近其理论极限值，而提升锂电池的能量密度是当务之急，鉴于硅基材料的克容量远高于石墨类，因此使用硅基材料作为锂电池的负极成为必然选择。企业的技术与产能布局：国内外的材料、电池以及新能源车企业均切入硅基负极的研发与生产。贝特瑞较早进行硅基材料的研发，目前已具备量产能力，批量供应特斯拉、松下等。璞泰来在硅碳负极、硅氧负极材料领域均有布局，基本具备量产能力。特斯拉通过在负极中掺入10%的硅，负极容量达到550mAh/g。硅基负极的产业化前景：尽管目前硅基负极材料的产业化应用受到体积膨胀、工艺复杂、成本高等问题的困扰，但随着工艺的改进、相关问题得到妥善解决，叠加动力电池、消费电池等领域的需求爆发，硅基负极将迎来量价齐升。硅基负极的未来市场规模：动力及消费电池领域对于硅基负极的需求快速增长，技术壁垒与产能扩张周期较长等原因导致硅基材料产能释放不及需求，量价齐升下硅基负极材料的市场将在2026年达264亿元。 行业头豹分类/综合及概念/新能源汽车/电池/负极港股分类法/消费品制造/汽车 关键词硅基材料硅碳负极硅氧负极 硅基负极材料产业定义 1. 锂离子电池的负极是四大主材（正极、负极、隔膜、电解液）之一，成本占比约为10%-15%。而负极材料则是指在电池中构成负极的原料。目前的锂电池负极材料主要为石墨类负极材料，包括人造石墨和天然石墨。硅基负极的原材料主要由硅材料和石墨构成。硅在常温下与锂合金化，理论比容量高达4,200mAh/g，是碳基材料容量的10-12倍，能够显著提升电池的能量密度，因此获得市场的广泛关注。 硅基负极材料产业分类 2. 锂电池的负极材料包括碳基材料（以天然石墨和人造石墨为主）和硅基材料（以硅碳负极和硅氧负极为主），目前人造石墨的市占率逾80%，硅基材料前景广阔。 类型名称 类型说明 碳基材料 碳基材料主要包括石墨类负极材料、石墨烯负极材料和无序碳负极材料。其中，石墨类负极材料又包括了人造石墨、天然石墨、复合石墨、中间相碳微球。 硅基负极材料产业特征 非碳基材料则主要包括硅基材料和钛酸锂负极材料。其中硅基材料又包含了SiO负极、硅碳负极和碳基合金负极。目前硅基负极材料主要包括硅氧材料和硅碳材料，其中硅氧负极材料占比较高，部分企业具备硅碳负极材料的量产能力 非碳基材料 3. 由于硅碳负极的工艺较为成熟且整体性能优越，目前硅基材料主要以硅碳负极与硅氧负极为主。随着硅基负极材料技术难题逐一解决，硅基产能逐步释放，硅基材料渗透率将进一步提高。纵观整个硅基负极材料产业链，亚洲企业占据行业主导地位，宁德时代和国轩高科等中国企业均已推出高能量密度的硅基负极产品。 发展历程:硅作为潜在储锂材料的研究始于20世纪70年代。90年代开始研发硅材料应用于锂电池负极，直至2013年开始才陆续实现硅碳负极、硅氧负极的产业化，真正产业化商业化进程相对较短。 硅基材料 以硅碳负硅碳负极的工艺较为成熟，已在动力及消费电池领域有应用，但体积膨胀问题突出，且首效较低；硅氧负极缓解了体积膨胀问题，但生产极与硅氧成本偏高；硅基合金负极的能量密度高，适用于动力电池领域。鉴于硅碳负极工艺较为成熟、硅氧负极整体性能优越，以及硅基合金负极负极为主的成本高企，目前硅基材料以硅碳负极与硅氧负极为主。 亚洲企业 主导在硅基负极材料产业链中上游，中日企业占据主导地位。在硅基材料应用方面，日韩企业领先，率先实现应用，中国企业跟进，宁德时 代、国轩高科均推出高能量密度的硅基负极产品 产能逐步 释放硅基负极材料的产业化应用面临的是体积膨胀、导电率等技术难题以及成本问题，随着相关问题得到一定程度的解决，厂商的硅基产能逐 步释放，硅基材料的出货量与渗透率将加速增长 硅基负极材料发展产业历程 4. 开始时间：1970结束时间：1999阶段：萌芽期 行业动态：20世纪80年代初，Wen和Huggins使用库仑滴定法确定了Li–Si合金的各种成分；1995年，Dahn及其同事合成了硅-碳复合电极； 行业影响/ 阶段特征：该阶段硅材料从最初用于锂离子电池负极研究有了进一步发展，硅-碳复合电极被合成出来。 开始时间：1999结束时间：2000阶段：启动期 行业动态：1999年，陈和同事们制备了硅纳米颗粒和炭黑的复合材料；Si-Mg和Si-Ni合金负极材料陆续被开发出来 行业影响/ 阶段特征：硅碳负极进一步优化；多种硅复合负极被开发；研究员开始探索氧化硅产品 开始时间：2000阶段：高速发展期行业动态：硅碳负极产业化发展；氧化硅负极产业启动 行业影响/ 阶段特征：硅碳负极产业商业化程度不断加深；氧化硅商业化开始启动 硅基负极材料产业链分析 5. 硅基负极材料上游原材料环节，由于中国主要生产企业技术相差较大以及硅碳负极和硅氧负极制备方式有所差距，整体原材料有所差别，主要是石墨、纳米硅以及导电剂等原材料为主。硅基负极材料产业链中游为硅基负极供应商。在中国众多厂商只有贝特瑞和杉杉股份已经实现硅基负极的批量化供货。其中，贝特瑞的硅基负极产品性能领先于其他同行，是目前唯一实现千吨以上供货的国内企业。产业链下游的电池厂商纷纷选择硅基负极作为未来高端应用场景和高续航里程的解决方案并开始应用到实际产品生产过程当中。不少传统车厂和国产新势力也均宣布将在新型电池技术中使用硅基负极。 上游环节 原材料供应商 上游说明 上游参与方 主要包括石墨、纳米硅和导电剂供应商。贝特瑞中石科技、易成新能、中科电气、贝特瑞、璞泰 是国内天然石墨龙头企业，同时也切入人造石墨来、博迁新材、新宙邦、天奈科技、硅纳新材料领域；璞泰来是人造石墨龙头，垂直布局上游焦、天赐材料 类材料；博迁新材研发的纳米级纯硅粉，是基于核心技术物理气相法PVD技术的外延，目前处于中试阶段，主要客户是负极厂商；导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能，提高电极的充放电效率，供应商包括新宙邦、天赐材料、天奈科技等 中游环节 中游说明 中游参与方 硅基负极供应商 贝特瑞早在2006年即已展开对硅碳负极材料的贝特瑞、璞泰来、石大胜华、日立、三菱化学、 研发，第三代产品的容量达1,500mAh/g，目前住友化学、翔丰华、尚太科技、杉杉股份、紫宸拥有3,000吨硅基负极材料的年产能；杉杉股份科技、凯金能源、正拓新能源、SilaNano、厦门拥有4,000吨的硅基负极材料年产能，以氧化亚钨业 硅为主，主要应用于消费电池及小动力市场，客户包括宁德时代；石大胜华的全资子公司拟建立年产2万吨的硅基负极材料项目 下游环节 电池厂商 下游说明 下游参与方 硅基负极材料的比容量远高于碳基材料，对于提宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、欣旺达、比亚 升电池的能量密度效果显著，进而有利于缓解电迪、LG新能源、三星、松下、中创新航、蜂巢动车的里程焦虑，各大电池厂商均在硅基负极材能源 料领域进行布局;海外市场对于高续航里程的需求将会进一步加快硅基负极材料的产业化应用 硅基负极材料产业规模 6. 基于动力电池、消费电池市场以及海外市场需求的驱动，以及紧平衡下硅基材料价格的上涨，全球硅基负极材料市场将呈现量价齐升的局面。全球硅基负极材料市场规模预计将在2026年达264亿元。 随着国内硅碳负极及硅氧负极材料在动力电池及消费电池等领域的应用，市场对硅基负极材料的需求将加速增长。同时海外市场对于高能量密度电池的需求将进一步加快硅基负极材料的应用。 与市场对硅基材料快速增长的需求不相适应的是，鉴于硅基负极材料的技术壁垒以及扩产周期较长等原因，硅基材料的产能短期内将难以满足市场需求，因此在紧平衡下硅基材料价格将迎来上行。 全球硅基负极市场规模，2020-2026年预测 全球硅基负极市场规模=动力&消费电池负极材料需求量*硅碳负极渗透率*价格钜大锂电、头豹研究院 硅基负极材料产业政策梳理 7. 政策名称：《鼓励外商投资产业目录（2020年版）（征求意见稿）》颁布主体：国务院生效日期：2020-07影响：6政策性质：鼓励性政策政策内容：鼓励新能源汽车关键零部件研发、制造;电池负极材料(比容量≥500mAhg,循环寿命2000次不低于初始放电容量的80%) 政策解读：通过引进外资投资可以进一步发展动力电池技术研发，从而推进硅基负极材料发展。 政策名称：《“十四五”规划和2035远景目标纲要》颁布主体：国务院生效日期：2021-03影响：5政策性质：鼓励性政策 政策内容：大力发展纯电动汽车和插电式混合动力汽车，重点突破动力电池能量密度、高低温适应性等关键技术，建设标准统-一、兼容互通的充电基础设施服务网络，完善持续支持的政策体系，全国新能源汽车累计产销量达到500万辆。 政策解读：政策提出要大力发展电动汽车，负极材料需求进一步扩张。硅基负极材料作为需要突破的关键电池技术也将受益于该政策，为进一步产业化布局提供政策基础。 政策名称：《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》颁布主体：国家发改委、国家能源局生效日期：2021-04影响：3政策性质：指导性政策政策内容：坚持储能技术多元化，推动锂离子电池等相对成熟新型储能技术成本持续下降和商业化规模应用。政策解读：该政策对电化学储能和电池材料技术的健康发展提出了指导意见。作为能量密度更高的硅基负极材料也必将受益。 政策名称：《深圳市培育发展新材料产业集群行动计划（2022-2025年）》颁布主体：深圳市政府生效日期：2022-06影响：5政策性质：鼓励性政策 政策内容：发布的“‘20+8’行动计划”中提到了发展新材料产业集群，其中就包括要推进高端锂离子电池负极材料项目等建设。提出要结合我国新一代技术、新能源汽车等领域的重大需求，聚焦产业发展瓶颈，攻克一批新材料关键核心技术。 政策解读：政策对硅基负极材料的研发和建设提出了积极意见，有利于推动负极材料未来重要技术，突破了传统负极材料的天花板，进而推动中国新能源汽车发展。 硅基负极材料竞争格局 8. X轴名称：总市值单位：亿元 Y轴名称：营业总收入单位：亿元 α轴名称：归属于母公司所有者的净利润单位：亿元 β轴名称：研发投入总额占营业收入比例单位：百分比 目前国内具备硅基负极材料千吨以上产能的主要为贝特瑞、杉杉股份、国轩高科与正拓能源，包括璞泰来、杉杉等企业则完成中试或小规模供货，各企业的产能布局正在加速。贝特瑞、杉杉股份、国轩高科分别具备硅基负极材料的3,000吨、4,000吨和5,000吨产能，其中贝特瑞已经批量给松下、特斯拉等客户供货。整体来看，贝特瑞在硅基负极材料方面研发较早，具备一定的先发优势和产能优势。璞泰来在江苏溧阳建立了氧化亚硅中试线，同时第二代硅碳负极将根据市场需求扩大生产规模。石大胜华等企业积极布局硅基负极材料产能，将进一步改变硅基供应格局，加快硅基材料的产业化进度。 x轴为企业市值，反映公司规模大小；y轴为营业收入，体现公司经营结果；气泡大小代表公司归母净利润，反映公司盈利能力；气泡深度为公司研发投入占营业收入的比例，间接反映公司研发重视程度。 上市公司速览 股票代码上市公司总市值营收规模同比增长(%)毛利率(%) 600884宁波杉杉股份有限公司 2,069,938.26万元151.9425.03 硅基负极材料代表企业分析 28.74 65.69 1,760,629.43万元 22052300000 中国宝安集团股份有限公司 000009 38.73 80.00 313,058.10万元 上海璞泰来新能源科技股份有限公司 603659 24.99 -6.12 110,206.77万元 0 广东风华高新科技股份有限公司 000636 40.13 5.10 177,053.92万元 山东石大胜华化工集团股份有限公司 603026 20.40 189.24 45,127.61万元 0 深圳市翔丰华科技股份有限公司 300890 27.17 161.6