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1、 敬请阅读末页的重要说明 证券研究报告|行业深度报告 2024 年 11 月 26 日 推荐推荐（维持）（维持）新一代新一代硅碳负极硅碳负极开始开始规模应用规模应用 中游制造/电力设备及新能源 过去的一段时期，过去的一段时期，硅硅碳碳负极负极膨胀力膨胀力、循环寿命等问题逐渐得到改善，新一代基、循环寿命等问题逐渐得到改善，新一代基于多孔碳的于多孔碳的硅硅碳碳负极负极开始开始批量批量应用应用。从终端客户看，无人机、笔记本与手机品从终端客户看，无人机、笔记本与手机品牌商，基于牌商，基于快充快充/能量密度考虑，能量密度考虑，已已开始批量使用硅碳负极开始批量使用硅碳负极且掺混比例越来越高且掺混比例越来越

2、高。动力领域，动力领域，含硅负极含硅负极逐渐从逐渐从硅氧负极过渡到硅碳负极硅氧负极过渡到硅碳负极路线，路线，2024 年已有国内车年已有国内车企开始上车应用，未来企开始上车应用，未来有望在高端三元等市场较快得到更多应用。有望在高端三元等市场较快得到更多应用。我们分析，我们分析，在消费、动力等多个市场，在消费、动力等多个市场，新一代新一代硅碳负极硅碳负极都都将进一步将进一步走向规模应用。走向规模应用。工艺与技术进步显著，路线转向新一代硅碳。工艺与技术进步显著，路线转向新一代硅碳。传统硅氧负极和研磨法硅碳负极向新一代多孔碳硅碳负极路线过渡已比较明朗。过去一个时期，主流厂商在自身制成工艺、设备上有一

3、定突破，在应对首效、循环性能、膨胀力等方面也有长足进步。海外 Sila、Group14 等企业很早开始该领域探索，国内璞泰来、天目先导、兰溪至德也开始逐步出货，未来几年将超过万吨级别。数码消费领域在中高端机型上开始批量应用。数码消费领域在中高端机型上开始批量应用。数码电池现有体系技术升级迭代空间较小，更轻薄、长续航、快充依赖于含硅负极、复合集流体等创新技术应用。2024 年下半年以来，各家手机厂纷纷推出搭载新一代硅碳负极的产品，在不影响循环的情况下，能量密度有不错提升。目前应用主要集中于高端机型，有望随着成本降低进一步下沉。此外，消费无人机提升能量密度诉求迫切，也已开始使用硅碳负极电池。动力电

4、池动力电池有望逐步应用，逐渐替代硅氧负极有望逐步应用，逐渐替代硅氧负极。提升能量密度一直是锂电技术进步的主要方向之一，同时，低空经济的出现又带来了更迫切的新需求。除了正极的迭代升级，配上含硅负极也是提升能量密度的重要路径，这个方向上，新一代硅碳负极正逐渐对硅氧负极形成替代，未来可能在半固态电池上较快开始上量应用。2/3 个关键环节待突破，有较大进步空间个关键环节待突破，有较大进步空间。硅碳负极目前仍处于快速发展阶段，量产工艺尚未定型，同时基于 CVD 法的大容量设备仍是量产难点；后续多孔碳环节，树脂类、生物质类、焦类都在加快迭代和优化。硅烷气方面，由于光伏硅料/电池片的拉动，目前供给已相对丰富

5、。总体看，不管是装备、材料，后续仍有较大进步空间。投资建议：投资建议：负极：璞泰来、尚太科技、贝特瑞、道氏技术（汽车）、华盛锂电（化工）、中科电气、翔丰华、石大胜华、杉杉股份。上游材料（化工/金属）：圣泉集团、元力股份、硅宝科技、金博股份。PAA：日播时尚（纺织）。碳纳米管：天奈科技。风险提示：风险提示：下游需求不及预期；下游需求不及预期；硅碳负极硅碳负极技术进步不及技术进步不及预期预期。重点公司主要财务指标重点公司主要财务指标 公司简称公司简称 公司代码公司代码 市值市值 23EPS 24EPS 24PE PB 投资评级投资评级 璞泰来 603659.SH 433.2 1.0 0.8 24.

6、1 2.4 强烈推荐 尚太科技 001301.SZ 186.6 2.8 3.1 23.1 3.2 强烈推荐 贝特瑞 835185.BJ 295.8 1.5 1.7 15.5 2.5 未予评级 华盛锂电 688353.SH 43.7-0.2 1.2 未予评级 中科电气 300035.SZ 106.7 0.1 0.4 36.1 2.4 未予评级 日播时尚 603196.SH 39.2 0.1 5.1 未予评级 天奈科技 688116.SH 148.2 0.9 0.8 54.1 5.6 未予评级 道氏技术 300409.SZ 103.5-0.1 0.41 41.6 1.9 强烈推荐 金博股份 688

7、598.SH 61.7 1.5 0.1 334.8 1.0 未予评级 圣泉集团 605589.SH 198.5 1.0 1.1 22.0 1.9 未予评级 元力股份 300174.SZ 66.8 0.7 0.7 24.8 2.1 增持 翔丰华 300890.SZ 38.1 0.8 2.2 未予评级 石大胜华 603026.SH 85.6 0.1 2.2 未予评级 杉杉股份 600884.SH 206.2 0.4 0.4 22.1 0.9 未予评级 硅宝科技 300019.SZ 69.2 0.8 0.7 25.6 2.8 强烈推荐 资料来源：公司数据、招商证券（市值单位为十亿元、业绩预测部分参考

8、 Wind 一致预期）行业规模行业规模 占比%股票家数（只）302 6.0 总市值（十亿元）5495.2 6.3 流通市值（十亿元）4770.6 6.1 行业指数行业指数%1m 6m 12m 绝对表现 18.5 12.2 2.5 相对表现 16.5 1.7-10.3 资料来源：公司数据、招商证券 相关报告相关报告 1、BC、TOPCon 等 N 型电池都获得显著提升光伏系列报告（82）2024-11-11 2、国网输变电设备 2024 年第五批、特高压 2024 年第五批中标公示点评 电 力 设 备 系 列 报 告（32）2024-11-10 3、代银浆料发展提速光伏系列报告（81）2024-

9、11-01 游家训游家训 S1090515050001 吕昊吕昊 S1090524020002 -40-30-20-100102030Nov/23Mar/24Jul/24Oct/24(%)电力设备及新能源沪深300电池与电气系统系列报告（电池与电气系统系列报告（10109 9）敬请阅读末页的重要说明 2 行业深度报告 正文目录正文目录 一、下游正在开启商业化应用一、下游正在开启商业化应用 .4 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二、新一代硅碳技术路线趋于明确 .6 6 1、CVD 硅碳负极解决了膨胀力问题，成

10、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 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 投资建议投资建议 .1414 风险提示风险提示 .1414 相关报告相关报

11、告 .1414 图表目录图表目录 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

12、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 敬请阅读末页的重要说明 3 行业深度报告 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 敬请阅读末页的重要说明 4 行业深度报告 一一、下游下游正在正在开启商业化应用开启商业化应用 1、手手机、车端开始扩大应用，低空领域需求迫

13、切机、车端开始扩大应用，低空领域需求迫切 消费电池方面消费电池方面，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 AION LX PLUS 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

14、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。动力电池动力电池：适配高镍三元体系适配高镍三元体系，在磷酸铁锂体系中应用仍需改善性能，在磷酸铁锂体系中应用仍

15、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：消费电池：适配钴酸锂正极，适配钴酸锂正极，追求追求体积体积/重量重量能量密度。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

16、的华为 Mate XT 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。表表 1：手机电池硅碳负极使用情况：手机电池硅碳负极使用情况 品牌品牌 电池名称电池名称 电池容量电池容量(mAh)能量密度能量密度(Wh/L)技术特点技术特点 应用型号应用型号 荣耀 青海湖硅碳负极电池 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 Magic5 Pro、荣耀Magic6（第二代技术

17、）华为 高硅负极电池 4880/碳包覆、柔性聚合物粘结剂、锂箔补锂、纳米碳管 华为 Mate Xs 2 典藏版 联想 星海电池 4000/4200 822 高电压硅碳负极技术，支持 68W/30W 有线快充和 15W 无线充电 moto razr 50 Ultra/标准版 OPPO 冰川电池 6100 763 硅碳负极电池技术，负极硅碳含量 6%，支持100W 超级快充，四年后健康度80%敬请阅读末页的重要说明 5 行业深度报告 品牌品牌 电池名称电池名称 电池容量电池容量(mAh)能量密度能量密度(Wh/L)技术特点技术特点 应用型号应用型号 realme 聚能电池 5800/新一代硅碳负极

18、电池技术，含硅量 6%，提升电池能量密度 8%，4 年寿命，支持 120W 超百瓦闪充 真我 GT6 vivo 蓝海电池 等效 5400/负极石墨重构技术，超级极片冷压技术，支持100W 双芯闪充技术 vivo X100 Pro 小米 金沙江电池 5300 779 最新一代硅碳负极技术，硅含量 6%，1600次循环后保持 80%电池寿命 小米 14 Ultra 资料来源：各品牌官方公众号、各品牌发布会、招商证券 图图 1：智己汽车智己汽车使用使用硅碳负极硅碳负极 图图 2：一加一加冰川电池使用硅碳负极冰川电池使用硅碳负极 资料来源：智己官方公众号、招商证券 资料来源：一加发布会、招商证券 图图

19、 3：真我联合宁德真我联合宁德新能源新能源发布发布聚能电池聚能电池 图图 4：小米金沙江电池小米金沙江电池 资料来源：IT 之家、招商证券 资料来源：Xiaomi 14 Ultra 发布会、招商证券 敬请阅读末页的重要说明 6 行业深度报告 二二、新一代硅碳技术路线趋于明确新一代硅碳技术路线趋于明确 1、CVD 硅碳负极硅碳负极解决了膨胀力问题，成本更低解决了膨胀力问题，成本更低 硅基负极硅基负极在在能量密度和能量密度和快充方面都有更好的表现快充方面都有更好的表现。相较于石墨 372 mAh/g 的克容量，硅的理论容量超其 10 倍，高达 4200mAh/g。这使得在石墨负极中掺硅后，材材料克

20、容量会随硅含量迅速上升料克容量会随硅含量迅速上升。在掺入一定比例硅的基础上，再将负极材料粒径细化，材料的锂离子嵌入活性位点和扩散通道也会相对较多，这使得硅基负极在克容量较高的同时，也能满足快充所需的倍率性能要求也能满足快充所需的倍率性能要求。尽管硅负极好处明显，然而硅在完全锂化的时候，体积会膨胀超过300%，从而带来了一系列的工艺和性能问题。新一代新一代基于基于 CVD 流化床的流化床的硅碳负极硅碳负极成为发展主流。成为发展主流。硅基负极分为硅碳路线和硅氧路线，性能方面首效和膨胀力是两者关键的差异点。硅氧硅氧负极：负极：具有膨胀力低的特点，硅氧负极中的 Si 团簇、SiO2 团簇及其氧化界面，

21、可以在合金化反应过程中起到缓冲体积膨胀的作用。硅氧负极是过去行业应用的主要方向，但是首效较低，若采用预锂化/预镁化提升首效会大幅增加成本。硅碳硅碳负极：负极：具有高首效，低成本等优势，但是过去膨胀力较大，影响了循环寿命，改善主要是通过减小硅的尺寸至纳米级别进而减小材料膨胀影响。目前硅碳负极合成主要分为三种主流路线，分别为研磨法、高温热解法以及化学气相沉积（CVD）工艺，其中新一代硅碳负极采用流化床 CVD 生产，搭配多孔碳基底，有效的改善了膨胀率和循环寿命问题，或成为未来主流的工艺。研磨法研磨法：第一代硅碳负极主要方法，成本较低，但是膨胀力较大，循环寿命较短，颗粒容易团聚，故掺混量不多。高温热

22、解法：高温热解法：工艺简单，易重复，只需将原料置于惰性气氛下高温裂解即可，在热解过程中有机物经裂解得到无定型碳。缺点在于产生的硅分散性较差，碳层会有分布不均的状况，并且颗粒易团聚等，较难解决。CVD 工艺：工艺：多孔碳的孔隙特性对于纳米硅的均匀性和耐膨胀性有优势，且不需要预锂化/预镁化处理，循环寿命超过 1500 次，可满足动力电池要求。同时，CVD 气相沉积硅所需生产流程短，设备少，理论成本更低。表表 2：不同类型负极材料性能对比：不同类型负极材料性能对比 类型类型 天然石墨天然石墨 人造石墨人造石墨 硅基负极硅基负极 理论容量 340-370mAh/g 310-360mAh/g 400-4

23、000mAh/g 首次效率 93%93%77%循环寿命 一般 较好 较差 安全性 较好 较好 一般 倍率性 一般 一般 较好 成本 较低 较低 较高 优点 能量密度高、加工性能好 膨胀低、循环性能好 能量密度高 缺点 电解液相容性较差、膨胀较大 能量密度低、加工性能差 膨胀大、首次效率低、循环性能差 资料来源：贝特瑞招股书、招商证券 敬请阅读末页的重要说明 7 行业深度报告 表表 3：常规硅碳负极与新一代硅碳负极对比：常规硅碳负极与新一代硅碳负极对比 类别类别 颗粒度颗粒度(D50)循环性能循环性能 掺硅比例掺硅比例 纯硅粉克容量纯硅粉克容量(mAh/g)复合后克容量复合后克容量(mAh/g)

24、常规硅碳 100nm 600-1000 次 5%-8%1,500-1,800 400-450 新一代硅碳 10nm 1000-1500 次 10%-15%1,800 左右 500-600 资料来源：GGII、招商证券 图图 5：硅负极失效机理：硅负极失效机理 1：膨胀导致活性物质接触变差膨胀导致活性物质接触变差 图图 6：硅负极失效机理：硅负极失效机理 2：反复破碎消耗锂源形成反复破碎消耗锂源形成 SEI膜膜 资料来源：AIOT 大数据、招商证券 资料来源：AIOT 大数据、招商证券 图图 7：硅基负极不同合成路径：硅基负极不同合成路径 资料来源：AIOT 大数据、招商证券 2、CVD 硅碳硅

25、碳负极负极或或成为发展主流成为发展主流 行业经历了砂磨硅碳行业经历了砂磨硅碳、预锂预锂/预镁硅氧预镁硅氧，到，到 CVD 硅碳的发展路径。硅碳的发展路径。出于对能量密度和快充性能的持续追求，过去行业内持续不断尝试硅基负极的应用，Tesla 早在2017 年便联合松下应用硅氧负极，比例达到约 10%，并在 2020 年宣布将在三氯氢硅工业硅甲硅烷纳米硅线/多孔硅纳米硅粉纳米硅粉氧化亚硅块状硅碳包覆氧化亚硅低锂耗氧化亚硅预锂化氧化亚硅硅氧负极碳包覆氧化亚硅改良西门子法改良西门子法硅化法沉积硅碳负极纳米线硅碳负极纳米硅碳负极砂磨纳米硅碳负极液相纳米硅碳负极CVD法石墨复合砂磨法高温升华法电化学法镁热

26、还原法预锂化碳包覆石墨复合石墨复合硅碳硅碳硅氧硅氧 敬请阅读末页的重要说明 8 行业深度报告 Cybertruck 的 4680 大圆柱电池上使用硅碳负极。2019 年，Group14 开始推动 CVD法硅碳负极 SCC55TM商业化生产，产品实现了高一致性、低膨胀率，比容量达到2000mAh/g，首效高达 90%，受到了客户一致好评，也推动了动力电池上由硅氧负极向硅碳负极的转变。目前 Group14 已向全球 100 多家电动车消费电子电池制造客户完成了发货，是行业领先的硅碳负极供应商。国内技术差距正在逐步缩小，兰溪至德、天目先导等企业通过自研生产设备、快速迭代产品，也已实现了稳定的出货。2

27、022 年之后，众多新进入者进入该领域，其中不少也开始做资本开支。过去一个时期，主流参与者在自身制成工艺、设备上得到一定突破，在应对首效、循环性能、膨胀力等问题方面也有长足进步。图图 8：硅基负极发展历程：硅基负极发展历程 资料来源：尚太科技、招商证券 表表 4：上市公司：上市公司硅碳负极硅碳负极进展进展 上市公司上市公司 环节环节 公告时间公告时间 复合集流体进展复合集流体进展 兰溪致德（未上市）硅碳负极、生产设备 2024 年 7 月 布局流化床 CVD 法硅碳负极，国内头部硅碳负极企业，产品开发已迭代到 3 代。一期 500 吨锂电池硅碳负极材料项目于 2021年 7 月正式投产，产品经

28、过国内外近 30 家重点客户 1 年以上的试用；二期 3000 吨项目也在积极推进中。天目先导（未上市）硅碳负极 2022 年 4 月 核心技术来源于中科院物理所，已有 8000 吨/年；在建 15 万吨/年。纳米硅基负极项目开工，总投资 20 亿元。碳一新能源（未上市）硅碳负极 2024 年 4 月 与浙江大学合作研发新型硅碳负极产品，建立了国内首条千吨级气相法制备硅碳负极的产线，首款产品容量超过 1800 mAh/g，首次库伦效率大于 90%（1.5V），循环稳定性优于一代氧化亚硅负极。产品已得到国际头部电池客户的认可。24 年 4 月在准格尔经济开发区举行 3 万吨新型硅碳负极材料项目开

29、工仪式。贝特瑞 硅基负极 2024 年 8 月 硅基负极电池领域，贝特瑞 2024 年 H1 硅负极市占率在 70%左右。截至 2023 年末，贝特瑞硅基负极材料产能 5,000 吨/年，出货量行业领先。其中硅碳负极材料已经开发至第五代产品，比容量 2,000mAh/g 以上，硅氧负极材料已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作，比容量达到 1,500mAh/g 以上。德方纳米 硅碳负极 2023 年 9 月 申请一项名为“含高熵合金相的硅碳负极材料及其制备方法和锂离子电池“，公开号 CN117154059A。道氏技术 硅碳负极、多孔碳、碳纳米管 2024 年 9 月 硅碳负极材料中试线已建

30、成，已小批量出货，由其子公司江门格瑞芬新能源材料有限公司负责。同时公司布局多孔碳与碳纳米管。杉杉股份 硅碳、硅氧负极 2024 年 7 月 硅氧产品已批量供应海外头部客户，并实现装车。开发球形硅碳，有望 24 年底量产。预计 2024 年年底投试产 4 万吨一体化硅基负极产能基地一期。敬请阅读末页的重要说明 9 行业深度报告 上市公司上市公司 环节环节 公告时间公告时间 复合集流体进展复合集流体进展 璞泰来 硅碳负极 2024年10月 硅碳负极产品已小批量供应下游消费电子客户，硅碳负极的中试产能已供不应求。预计 2025 年初，首批硅碳负极产能有望建成投产 翔丰华 硅碳负极 2024 年 8

31、月 硅碳负极材料产品处于中试阶段，产品处于客户测试阶段，已具备产业化条件。杰瑞股份 硅碳负极 2022 年 3 月 甘肃天水的 10 万吨锂电池负极材料项目开工。拟建设 10 万吨人造石墨和 2 万吨硅碳、硅氧负极材料产能。石大胜华 硅碳负极 2024年11月 硅基负极产能达 6 万吨/年。硅宝科技 硅烷、硅碳负极 2024 年 9 月 2023 年 6 月，1000 吨/年锂电池用硅碳负极材料项目建成投产，2024 年 9 月计划投产 3000 吨/年硅碳负极产线，正在设备安装。2022 年公司与天目先导签订战略协议。中科电气 硅碳、硅氧负极 2024 年 8 月 已完成中试产线，硅基负极产

32、品向客户进行送样测试。国轩高科 硅碳负极 2021年11月 已具备 5000 吨硅碳负极材料的生产能力。圣泉集团 多孔碳 2024 年 9 月 已有 300 吨多孔碳产能，预计 25 年 Q1 建成 1000 吨产能。振实密度在保持粒度分布窄的前提下具有不低于 0.45g/cm。元力股份 多孔碳 2024年11月 目前已有 500 吨多孔碳产能，配合宁德时代深度开发新一代电池。金博股份 多孔碳 2024年11月 公司布局石油基多孔碳，目前在送样阶段。纽姆特（未上市）流化床设备 2024 年 9 月 公司布局流化床气相沉积反应器(FB-CVD)，已有中试级、量产级设备。日播时尚 PAA 2024

33、年10月 公司 2024 年 10 月发布公告计划收购四川茵地乐材料科技集团71%股权，布局 PAA 行业。2023 年国内 PAA 类粘结剂市场中，茵地乐市场占有率高达 52.6%。天奈科技 碳纳米管 2024 年 6 月 2022 年宣布拟建 450 吨单壁碳纳米管项目，2024 年 6 月公司披露该项目处于规划设计阶段，预计今年开工。资料来源：各公司公告、各公司投资者交流平台、各公司公众号、招商证券 三、硅碳负极三、硅碳负极已具已具备备规模化应用基础规模化应用基础，产业链产业链仍有部仍有部分卡点分卡点 1、硅碳负极硅碳负极从小批量逐步进入量产化阶段从小批量逐步进入量产化阶段，技术仍有改善

34、，技术仍有改善空间空间 目前目前硅碳负极硅碳负极基本具备量产条件：基本具备量产条件：新一代硅碳负极通过流化床 CVD 法解决了一致性问题，循环性能和膨胀力也得到了改善，同时基于生物质和树脂基地的多孔碳也基本实现了稳定供应，尽管在制备成本、性能方面还有较大优化空间，但批量应用条件已经基本具备。其中其中多孔碳基底、纳米硅沉积多孔碳基底、纳米硅沉积工艺及工艺及设备设备是技术的关键壁垒是技术的关键壁垒，同时同时硅烷的硅烷的严格严格管控可能管控可能会影响大规模生产会影响大规模生产。多孔碳基底：多孔碳基底：多孔碳多孔碳骨架骨架对硅碳负极对硅碳负极性能起关键作用性能起关键作用 多孔碳多孔碳有效提升了硅碳负极

35、性能有效提升了硅碳负极性能：多孔碳是储硅的骨架，通过多孔碳内部空隙缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀，获得了更好的循环性能、膨胀率、克容量。合适孔径的多孔碳可以保证机械性能，同时抑制硅与电解液发应反复生成 SEI膜，从而提升硅碳负极的首效。敬请阅读末页的重要说明 10 行业深度报告 多孔碳的选择主要考虑合适的孔径和比表面积、良好的导电性、低杂质和高强度、合适的粒度与密度，这会有助于降低硅的沉积难度，改善硅碳的膨胀率、电阻、稳定性、负极的能量密度。生物质基生物质基成本低成本低，树脂基一致性较好，树脂基一致性较好：目前多孔碳有树脂类、生物质类、石油焦类等多种技术路线。生物质类多孔炭凭借成本优势（目前约 1

36、5-20 万元/吨，未来或降低至 10 万元/吨以内），未来或在动力电池上大量应用。树脂类价格高（现在约50-60 万元/吨），但其一致性更好，对应产品的膨胀率更低，对应硅碳的掺杂比例可以更高，在价格敏感度较低的消费电池上已经开始应用。目前多孔碳领域，圣泉股份布局树脂类，元力股份布局生物质、树脂路线，已实现出货，金博股份布局焦类路线，此外部分负极厂家也向上游多孔碳有所布局。纳米硅沉积纳米硅沉积：一致性一致性、扩大规模是难点、扩大规模是难点 CVD 工艺制备硅碳负极工艺制备硅碳负极具有优良的性能具有优良的性能：CVD 法是一种通过在气相中化学反应来沉积固体材料的方法。在硅碳负极的制备中，主要采用

37、硅烷和乙炔作为前驱体气体，通过硅烷热解反应在多孔碳基底空隙和表面嵌入以及包覆纳米硅晶，再将乙炔分解在物料表面包覆一层碳。CVD 法合成工艺简单，硅碳两组分结合力强，具有优良的循环稳定性和更高的首次库伦效率，碳层均匀稳定、不易出现团聚现象。一致性、一致性、扩大化生产扩大化生产还有进步空间还有进步空间：小规模 CVD 法沉积工艺较易实现，但大规模生产需确保工艺一致性，这包括控制混合料、温度和气压分布，需要通过仿真和实验优化。目前目前设备设备主要分为回转窑和主要分为回转窑和流化流化床两类床两类，各自具有优缺点。回转窑回转窑：工艺相对简单且重复性高，但颗粒的覆盖性、沉积效率一般，批次生产量较低。流化床

38、流化床：需要满足高度密闭和高气压条件，以实现小颗粒的包覆，对设备和制成工艺配合要求较高，实现难度较高。目前流化床是主要硅碳负极制备研究方向，更大规模的流化床还在改进过程中。产业内设备已经从过去的几十 kg 级发展到 200kg 以上，未来大规模生产还有进一步扩大的空间。公司方面，纽姆特、兰溪致德布局流化床方向，洛阳联创布局回转窑路线。由于 CVD 工艺安全性、稳定性要求较高，未来负极厂家自研设备，或者与设备厂深度绑定可能是发展方向。硅烷：硅烷：长期长期供需可能偏紧供需可能偏紧，运输管控严格运输管控严格 硅烷应用范围广泛硅烷应用范围广泛，硅碳负极拉动较大，硅碳负极拉动较大。硅烷是化学通式为 Si

39、nH2n+2的一系列硅和氢的化合物总称，其中甲硅烷（四氢化硅）化学分子式为 SiH4，习惯上称为硅烷。广泛应用于光伏、显示面板、集成电路、锂电硅碳负极。硅烷产能扩张需要约 1.5年，且受到爬坡进度影响，产能审批也比较严格。供需结构方面，2024 年行业供给增加到约 1.25 万吨，2023 年市场对硅烷需求量突破 1 万吨，预计 27 年锂电硅碳负极对硅烷的需求拉动有望上万吨，考虑考虑如果如果锂电硅碳负极需求增速较快锂电硅碳负极需求增速较快，硅烷硅烷在在接下来接下来某一时间点可能某一时间点可能会出现紧缺。会出现紧缺。硅烷硅烷价格价格大幅下降，大幅下降，成本是核心竞争力。成本是核心竞争力。目前，

40、光伏级硅烷纯度已满足硅碳材料要求，同时由于 2024 年以来光伏下游需求与上游硅烷产能释放错配，硅烷价格从 23年的约 24 万/吨大幅下降至 10 万元/吨以内。尽管如此，硅烷占硅碳负极成本比例依然接近 3 成，未来低成本硅烷生产将是核心竞争力。敬请阅读末页的重要说明 11 行业深度报告 硅烷气体属于危化品，运输管控严格，虽然短期供需错配，价格也下降较快，但是实际应用时，可能会出现局部短缺的情况，这也是驱动未来硅碳企业大规模生产时自建硅烷产能的重要原因之一。表表 5：不同前驱体多孔碳优缺点：不同前驱体多孔碳优缺点 材料类别材料类别 优点优点 缺点缺点 生物质 a.原料来源广泛；b.价格便宜

41、a.受原料生长环境影响，批次稳定性差；b.压实低 树脂类 a.杂质少；b.压实高；c.一致性好 价格高 石油焦类 价格便宜 a.除杂困难；b.需要碱活化，对设备要求高，造成一定环境污染 资料来源：钠壹新能源、招商证券 图图 9：多孔碳骨架示意图：多孔碳骨架示意图 图图 10：回转窑工艺流程图回转窑工艺流程图 资料来源：钠壹新能源、招商证券 资料来源：SMM 石墨负极、招商证券 图图 11：CVD 流化床工艺路线流化床工艺路线 图图 12：纽姆特流化床纽姆特流化床 资料来源：锂电材料观察、招商证券 资料来源：锂电材料观察、招商证券 2、硅基负极使用比例提升有望带动粘结剂硅基负极使用比例提升有望带

42、动粘结剂 PAA 的推广的推广 硅碳负极推动硅碳负极推动 PAA 粘结剂使用。粘结剂使用。电池粘结剂是锂离子电池中重要的组成部分，对电池电化学性能有重要影响。当前石墨负极主流的粘结剂主要是 SBR 以及CMC，CMC 的机械强度大，而 SBR 柔韧性、粘黏性强，因而通常在石墨负极中组合使用。硅基负极在循环过程中，体积碰撞系数大，需要搭配新型粘结剂PAA 进行运用。PAA 能够比较有效的抑制活性材料在电解液中的膨胀。能够比较有效的抑制活性材料在电解液中的膨胀。聚丙烯酸（PAA）2006 敬请阅读末页的重要说明 12 行业深度报告 年开始用作锂电池黏结剂，其分子结构简单、易合成，能溶于水、乙醇以及

43、 NMP等溶剂，可作为锡、硅、石墨负极和 LiFePO4、LiMn2O4 等正极的黏结剂。其在碳酸盐中具有较低的溶胀性和较高的弹性模量，并因其羧基含量高，可以与活性材料表面的羟基形成强氢键作用。因膨胀系数较小，因膨胀系数较小，PAA 相较于相较于 PVDF 基电池更加安全。基电池更加安全。PAA 的体积热膨胀系数较小，热扩散系数大，在电解液中具有化学及电化学稳定性有利于提高电池的使用寿命及性能；同时，PAA 较 PVDF 基电池更安全，因体积膨胀发生的安全事故的可能性更小，可以避免因温度集中而引发的火灾。此外，PAA 粘结剂还具有更好的首次库伦效率、更好的循环性能以及阻抗性能粘结剂还具有更好的

44、首次库伦效率、更好的循环性能以及阻抗性能等特性等特性，十分适合应用于硅基负极当中。同时，PAA 适度的亲和力有利于锂离适度的亲和力有利于锂离子在电极内的迁移子在电极内的迁移，从而获得更高的锂离子传输速率，基于以上出色的性能，PAA可以很好地用作硅基负极粘结剂。表表 6：主流负极粘结剂性能介绍与对比：主流负极粘结剂性能介绍与对比 CMC+SBR PAA 适用情形 石墨负极粘结剂 硅基负极粘结剂 粘结剂分散体系 水性 水性 优势 SBR 的良好弹性以及 CMC 的良好分散效果，在石墨中组合效果好；水性粘结剂绿色环保，成本低，非易燃 能够保证极片结构稳定；减少悬浮液粘稠度，提高电池容量；缓解硅基材料

45、体积膨胀，改善电池循环性能和寿命；机械强度、柔软性好，利于加工 劣势 水性粘结剂会对正极集流体（三元）产生腐 蚀效应影响电池性能 PAA 作为粘结剂的电池容量略低于使用 PVDF 的电池容量；分子间羧基氢键作用力较强，溶于水易形成分子间团聚结构 资料来源：GGII、新材料在线、电池中国网、招商证券 图图 13：PAA 黏结剂与活性材料间的作用机理图黏结剂与活性材料间的作用机理图 图图 14：PAA 黏结剂解决活性材料体积变化的模型图黏结剂解决活性材料体积变化的模型图 资料来源：PAA 类黏结剂在锂电池中电化学性能研究进展、招商证券 资料来源：PAA 类黏结剂在锂电池中电化学性能研究进展、招商证

46、券 3、原材料价格有所降低，成本下降还有空间原材料价格有所降低，成本下降还有空间 硅烷、多孔碳价格下降助力硅碳负极硅烷、多孔碳价格下降助力硅碳负极原材料原材料成本下降：成本下降：新一代硅碳负极中，硅烷和多孔碳占原材料成本约 9 成以上。24 年下半年，随着产能增加、下游光伏产业链供需失衡，电子级硅烷气价格已从 23 年的 24 万元/吨下降至 5-10 万元/吨，未来 敬请阅读末页的重要说明 13 行业深度报告 仍然有下降空间，主流的企业也在向硅烷的一体化生产布局，从而在控制成本和保障安全性方面具备优势。目前生物质制多孔碳价格较低，为 15-20 万元/吨，未来随着技术进步和规模效应，成本有望

47、降低到 10 万元/吨以内。树脂类成本较高，为50-60 万元/吨，也有望进一步下降。图图 15：高端石墨价格：高端石墨价格、硅碳负极原材料成本对比（单位：硅碳负极原材料成本对比（单位：万元万元/吨）吨）图图 16：人造石墨价格（单位：万元：人造石墨价格（单位：万元/吨）吨）资料来源：锂电正极材料工艺、招商证券 注：采用多孔碳 15 万元/吨，硅烷 10 万元/吨 资料来源：ifind、招商证券 4、预计预计未来几年未来几年硅碳负极硅碳负极需求需求将达将达万吨万吨级别级别 预计预计 2025 年年-2027 年行业需求将迎来快速增长。年行业需求将迎来快速增长。测算产业链各环节大概需求，假设20

48、24-2027年 全 球 动 力 电 池 和 消 费 电 池 需 求 量 分 别 为：920/1150/1400/1600GWh，125/140/160/180GWh。动力电池方面，硅碳负极主要在高端三元里使用，故整体渗透率较低，消费电池预计快速渗透，渗透率较高。掺混比例假设 2024-2027 年平均为 10%/15%/18%/20%，则 2024 年硅碳负极纯体需求可达 1000 吨以上，26 年需求达万吨，整体需求将迎来快速增长。表表 7：硅碳负极产业链硅碳负极产业链各环节各环节空间测算空间测算 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 全球动力电池总需求（GWh）70

49、6 920 1,150 1,400 1,600 全球消费电池总需求（GWh）113 125 140 160 180 硅碳负极混体渗透率（动力）0.1%1%2%5%15%硅碳负极混体渗透率（消费）5%10%25%50%80%硅碳负极掺混比例 6%10%15%18%20%硅碳负极混体单耗（吨/GWh）708 625 546 507 484 硅碳负极混体需求量（吨）4,507 13,563 31,668 76,050 185,856 硅碳负极纯体需求量（吨）270 1,356 4,750 13,689 37,171 多孔碳需求量（吨）143 716 2,507 7,225 19,618 硅烷需求量（

50、吨）158 791 2,771 7,985 21,683 PAA添加比例 2.5%2.5%2.5%2.5%2.5%PAA 粉体需求量（吨）113 339 792 1,901 4,646 资料来源：SNE Research、EVTank、招商证券 硅烷,5.83多孔碳,7.92乙炔,0.38氮气,0.04总价,4.8总价,14.170246810121416高端人造石墨硅碳负极020,00040,00060,00080,000100,000平均价(含税):人造石墨负极材料高端(容量340-360mAh/g):CBC平均价(含税):人造石墨负极材料中端(容量330-340mAh/g):CBC 敬请

51、阅读末页的重要说明 14 行业深度报告 投资建议投资建议 电池的能量密度提升一直是锂电池与材料公司的重点研发方向之一，在锂金属负极全固态电池到来之前，硅基负极是为数不多能大幅提升能量密度的解决方案。过去的一段时期，硅碳负极膨胀力、循环寿命等问题逐渐得到改善，新一代基于多孔碳的硅碳负极开始批量应用。从终端客户看，无人机、笔记本与手机品牌商，基于快充/能量密度考虑，已开始批量使用硅碳负极且掺混比例越来越高。动力领域，含硅负极逐渐从硅氧负极过渡到硅碳负极路线，2024 年已有国内车企开始上车应用，未来有望在高端三元等市场较快得到更多应用。我们分析，在消费、动力等多个市场，新一代硅碳负极都将进一步走向

52、规模应用。关注：负极：璞泰来、尚太科技、贝特瑞、道氏技术（汽车）、华盛锂电（化工）、中科电气、翔丰华、石大胜华、杉杉股份。上游材料（化工/金属）：圣泉集团、元力股份、硅宝科技、金博股份。PAA：日播时尚（纺织）。碳纳米管：天奈科技。风险提示风险提示 1、下游需求不及预期：如果受到原材料价格大幅波动、产业政策变化、客户认可度等因素影响，可能导致新能源汽车市场需求出现较大波动。2、硅碳负极技术进步不及预期：硅碳负极的扩大化生产依然是瓶颈，如果技术迭代不及预期，可能导致推广不及预期。相关报告相关报告 动力电池及电气系统系列报告（一百零七）：复合集流体即将开始规模应用 动力电池及电气系统系列报告（一百

53、零六）：开工率回暖叠加上游提价，负极价格及盈利将有所改善 电池与电气系统系列报告（一百零五）：800V 加速推广，将带动车端电气系统与充电体系升级 电池与电气系统系列报告（一百零四）：行业仍在较快增长，产业链去库影响中游业绩表现 电池与电气系统系列报告（一百零三）：复合集流体产业化进一步加速 电池与电气系统系列报告之（一百零二）：欧美充电桩市场快速增长叠加直流快充技术普及，充电桩产业发展加快 电池与电气系统系列报告之（一百零一）：海外市场快速增长，中国锂电产业链全球化加快 电池与电气系统系列报告之（一百）：复合集流体进入量产前夕 电池与电气系统系列报告之（九十九）：三元前驱体投资价值分析 电池

54、与电气系统系列报告之（九十八）：复合集流体有望逐步开始产业化应用 电池与电气系统系列报告之（九十七）：正极材料的新一轮技术迭代正在展开快充将带动负极材料体系升级：硅基负极、PAA、CNT 电池与电气系统系列报告之（九十六）：正极材料的新一轮技术迭代正在展开 敬请阅读末页的重要说明 15 行业深度报告 电池与电气系统系列报告之（九十五）：新能源车充电系统趋势：高电压、大功率和液冷 电池与电气系统系列报告之（九十四）：金属价格继续下跌，三元电池盈利加快修复 电池与电气系统系列报告之（九十三）：快充将推动电池材料体系升级，并带来充电系统大功率与高电压趋势 电池与电气系统系列报告之（九十二）：电芯结构

55、件盈利有望修复，电池结构变化可能带来机会 电池与电气系统系列报告之（九十一）：原材料价格开始下降，三元行业景气度修复 电池与电气系统系列报告之（九十）：成本优势凸显，钠电池产业化加快 敬请阅读末页的重要说明 16 行业深度报告 分析师承诺分析师承诺 负责本研究报告的每一位证券分析师，在此申明，本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与，未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。评级评级说明说明 报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系，基于报告发布日后 6-12 个月内公司股价（或行业指数）相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中，A 股

56、市场以沪深 300 指数为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普 500 指数为基准。具体标准如下：股票股票评级评级 强烈推荐：预期公司股价涨幅超越基准指数 20%以上 增持：预期公司股价涨幅超越基准指数 5-20%之间 中性：预期公司股价变动幅度相对基准指数介于 5%之间 减持：预期公司股价表现弱于基准指数 5%以上 行业评级行业评级 推荐：行业基本面向好，预期行业指数超越基准指数 中性：行业基本面稳定，预期行业指数跟随基准指数 回避：行业基本面转弱，预期行业指数弱于基准指数 重要声明重要声明 本报告由招商证券股份有限公司（以下简称“本公司”）编制。本公司具有中国证监会许可的证券投资

57、咨询业务资格。本报告基于合法取得的信息，但本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证。本报告所包含的分析基于各种假设，不同假设可能导致分析结果出现重大不同。报告中的内容和意见仅供参考，并不构成对所述证券买卖的出价，在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。除法律或规则规定必须承担的责任外，本公司及其雇员不对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失负任何责任。本公司或关联机构可能会持有报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，还可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。客户应当考虑到本公司可能存在可能影响本报告客观性的利益冲突。本报告版权归本公司所有。本公司保留所有权利。未经本公司事先书面许可，任何机构和个人均不得以任何形式翻版、复制、引用或转载，否则，本公司将保留随时追究其法律责任的权利。