硅碳负极正从消费电子向动力电池领域加速渗透。国海证券研究报告显示,CVD法多孔硅碳克容量可达1800-2000mAh/g、支持超1000次循环、极片膨胀控制在25-27%,综合性能优于传统硅氧和研磨法硅碳。美国Group14已向动力电池领域批量出货,璞泰来预计25H1首批硅碳负极产能建成投产。华为、小米、OPPO等消费电子龙头已批量搭载硅碳电池,渗透率加速提升。
硅基负极三大技术路线:CVD法综合性能最优
硅基负极通过合金化反应储锂,具备理论比容量高、工作电压合适等优良特性。当前主要有3种主流技术路线:
研磨法硅碳(传统硅碳):工艺成熟、成本低,但较难实现小粒径硅制备,无法避开膨胀瓶颈,循环往往小于500圈,主要用于大圆柱动力电池的早期方案。
预锂化硅氧:可达1400-1600mAh/g、首次效率超90%、循环超1000次。杉杉股份硅氧产品已批量供应海外头部客户,特斯拉预计在二代4680电池负极中掺杂4%-5%左右硅氧,三代则预计掺杂7%左右预锂硅氧。
CVD法多孔硅碳:复合后克容量可达1800-2000mAh/g、支持超1000次循环、极片膨胀控制在25-27%,在膨胀控制、循环性能、首次效率及克容量等方面均优于硅氧和研磨法硅碳,且量产后具有成本优势,显示出成为硅负极主流技术路线的潜力。
研磨法硅碳(传统硅碳):工艺成熟、成本低,但较难实现小粒径硅制备,无法避开膨胀瓶颈,循环往往小于500圈,主要用于大圆柱动力电池的早期方案。
预锂化硅氧:可达1400-1600mAh/g、首次效率超90%、循环超1000次。杉杉股份硅氧产品已批量供应海外头部客户,特斯拉预计在二代4680电池负极中掺杂4%-5%左右硅氧,三代则预计掺杂7%左右预锂硅氧。
CVD法多孔硅碳:复合后克容量可达1800-2000mAh/g、支持超1000次循环、极片膨胀控制在25-27%,在膨胀控制、循环性能、首次效率及克容量等方面均优于硅氧和研磨法硅碳,且量产后具有成本优势,显示出成为硅负极主流技术路线的潜力。
| 路线 | 克容量(mAh/g) | 循环寿命 | 膨胀控制 | 产业化状态 |
|---|---|---|---|---|
| 研磨法硅碳 | — | <500圈 | 较差 | 亿纬、比克等大圆柱使用 |
| 预锂化硅氧 | 1400-1600 | >1000次 | 中等 | 特斯拉4680、杉杉批量 |
| CVD法多孔硅碳 | 1800-2000 | >1000次 | 25-27% | Group14量产、璞泰来建设中 |
供给端产业化加速,Group14与国内厂商齐头并进
2024年硅碳负极供给端产业化进程取得明显进展。美国Group14于2024年9月宣布,其与SK Materials在韩国尚州合资建设的工厂正式向动力电池领域批量出货多孔硅碳材料。累计最低采购金额已超3亿美元,计划2025年在美国新落地4000吨产能。
国内厂商同步加速布局。璞泰来加快推进安徽芜湖硅基负极项目,CVD沉积技术支持硅碳复合产品克容量1700-1900mAh/g,预计25H1首批硅碳负极产能有望建成投产。杉杉股份新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先,两款产品有望24年底前转量产。贝特瑞硅基负极已开发至第五代产品,比容量2000mAh/g以上,出货量行业领先。兰溪致德一期500吨产能已投产,二期3000吨项目推进中。
CVD法硅碳产业化具备较多制造难点及Know-How。多孔碳骨架的设计与制备、沉积设备(流化床/回转窑)的设计及工艺把控、掺杂量产一致性等环节均存在明确壁垒。头部厂商在技术工艺积累和设备自主研发方面优势明显,具备较大盈利空间。
国内厂商同步加速布局。璞泰来加快推进安徽芜湖硅基负极项目,CVD沉积技术支持硅碳复合产品克容量1700-1900mAh/g,预计25H1首批硅碳负极产能有望建成投产。杉杉股份新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先,两款产品有望24年底前转量产。贝特瑞硅基负极已开发至第五代产品,比容量2000mAh/g以上,出货量行业领先。兰溪致德一期500吨产能已投产,二期3000吨项目推进中。
CVD法硅碳产业化具备较多制造难点及Know-How。多孔碳骨架的设计与制备、沉积设备(流化床/回转窑)的设计及工艺把控、掺杂量产一致性等环节均存在明确壁垒。头部厂商在技术工艺积累和设备自主研发方面优势明显,具备较大盈利空间。
消费电子率先放量,动力渗透率加速提升
2024年消费电子领域硅碳电池放量明显。9月OPPO Find X8系列全系采用ATL冰川电池;华为三折叠手机MateXT使用“全球最薄硅负极大容量电池”;小米推出6550mAh硅碳电池;2025年初大容量硅碳电池已下沉至2000元以下价格段的REDMI Turbo4。
动力领域,特斯拉2025年预计在二代4680电池负极中掺杂4%-5%硅氧,三代4680则预计掺杂7%左右预锂硅氧。亿纬锂能在大圆柱动力电池中使用传统研磨法硅碳。CVD法硅碳在动力端的验证和应用有望随Group14批量出货和国内厂商产能投产加速推进。
2024年硅碳负极产业化趋势逐渐明晰。供给端驱动下产业化有望加速,CVD法硅碳有望凭借综合性能优势成为主流路线。产业化进程有望实现成本降低+盈利稳定的组合,提前布局的龙头厂商具备明显先发优势。
动力领域,特斯拉2025年预计在二代4680电池负极中掺杂4%-5%硅氧,三代4680则预计掺杂7%左右预锂硅氧。亿纬锂能在大圆柱动力电池中使用传统研磨法硅碳。CVD法硅碳在动力端的验证和应用有望随Group14批量出货和国内厂商产能投产加速推进。
2024年硅碳负极产业化趋势逐渐明晰。供给端驱动下产业化有望加速,CVD法硅碳有望凭借综合性能优势成为主流路线。产业化进程有望实现成本降低+盈利稳定的组合,提前布局的龙头厂商具备明显先发优势。
投资建议:硅碳负极产业链
基本面稳健、受益于新技术产业化的材料厂商:硅碳负极进展较快的【璞泰来】。同时建议关注消费电池硅碳电芯上量的【欣旺达】。CVD法硅碳产业化具备明确壁垒,头部厂商在工艺积累和设备自主研发方面具有先发优势,有望在产业化加速过程中持续受益。
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