20161023-广发证券-锂电池材料系列报告（三）_硅材料在锂电池中的应用_22页_1mb

锂电池材料系列报告（三）总结

核心内容

本报告聚焦硅材料在锂电池中的应用，分析其在负极材料与电解液中的角色，探讨其在提升电池性能方面的潜力与挑战。

主要观点

• 锂电池市场持续增长：2013年以来，全球锂电池用电量快速增长，预计2018年将达169,088MWh。其中，电动汽车市场增速迅猛，中国成为主要增长动力。
• 硅材料进入锂电材料范畴：硅材料因其高比容量而备受关注，成为提升锂电池能量密度和性能的重要材料。
• 硅碳负极材料是当前研究重点：硅碳负极材料结合了硅的高比容量和碳的导电性，有望成为下一代高能量密度电池的负极材料。
• 有机硅作为电解液添加剂：有机硅化合物因其优异的热稳定性和安全性，被广泛用于改善电解液的性能，尤其在SEI膜形成、阻燃、吸水吸酸、低温高倍率等方面。

关键信息

一、锂电池市场火热，硅材暗藏商机

• 全球锂电池用电量持续增长，2013年为53,720MWh，预计2018年达169,088MWh。
• 锂电池主要应用于小型锂电、动力汽车和工业储能，其中动力汽车需求增长迅速。
• 中国在全球负极材料和电解液市场中占据主导地位，市场份额超过55%。

二、硅材料应用广泛，两类材料跨界锂电行业

• 纳米硅：作为锂电负极材料的重要组成，纳米硅具有高比容量、低毒、无味等优势，但存在循环性能差、成本高等问题。
• 有机硅：作为电解液添加剂，具有热稳定性高、安全性好、环境友好等特性，广泛用于SEI成膜、阻燃、吸水吸酸、低温高倍率等。

三、高容量锂电负极材料——硅碳负极

• 硅碳负极的优势：硅碳负极材料比容量高，是石墨的3倍以上，且首次效率可达90%以上。
• 硅碳负极的制备方法：包括高温热解法、高能球磨法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等，各有优缺点。
• 产业化现状：硅碳负极材料已进入产业化阶段，但大规模推广仍面临成本高、循环性能不足等瓶颈。

四、高安全性电解液的添加剂——有机硅

• 有机硅的种类：包括硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂等。
• 有机硅在电解液中的作用：
  • 作为溶剂，替代碳酸酯类溶剂，提高电池安全性。
  • 作为添加剂，改善SEI膜形成、阻燃、吸水吸酸、低温高倍率等性能。
• 产业化现状：目前有机硅更多作为添加剂使用，且主要由日本企业掌握相关专利，国内企业正在尝试突破。

五、风险提示

• 动力锂电池需求增长放缓：可能影响硅材料市场需求。
• 产业政策不及预期：可能对硅材料行业发展造成不利影响。
• 关键技术突破缓慢：可能延缓硅材料在锂电池中的应用进程。

相关研究

• 锂电池辅材：锂电制造的关键环节，国内产业大有可为。
• 石墨烯导电剂：产业化进程加快，发展前景可期。

图表目录

• 图1：预计至2018年全球锂电用电量将持续上升
• 图2：2011年~2015年电动汽车市场销量急剧上升
• 图3：2015年电动汽车销售市场分布
• 图4：锂离子电池工作原理
• 图5：纳米硅碳复合材料示意图
• 图6：硅碳复合材料的化学气相沉积法制备示意图
• 图7：全球负极材料主要供应商分布
• 图8：添加剂占电解液成本的10%
• 图9：全球锂离子电池电解液出货量持续上升
• 图10：2014年中国锂离子电池电解液企业市场份额

表格目录

• 表1：锂电池负极材料及电解液行业现状与发展趋势
• 表2：三大工业硅材料及其应用
• 表3：有机硅氧烷广泛应用多个行业中
• 表4：锂离子电池负极材料应满足五大要求
• 表5：硅材料具有其它材料无法比拟的比容量
• 表6：锂离子嵌入形成Li-Si合金后的体积变化较大
• 表7：硅负极材料的分类
• 表8：硅碳复合材料的四种常用制备方法
• 表9：部分已产品化的硅碳负极材料与石墨电极材料相比，比容量有较大提高
• 表10：常用的四种锂离子电池添加剂
• 表11：有机硅在锂离子电池电解液中的两方面应用
• 表12：传统锂离子电池电解液添加剂专利持有者
• 表13：业界使用有机硅添加剂案例

分析师信息

• 王剑雨：首席分析师，中国人民大学经济学博士，2009年进入广发证券发展研究中心。
• 郭敏：资深分析师，同济大学材料学硕士，2014年进入广发证券发展研究中心。
• 周航：高级分析师，华南理工大学管理学硕士，工学学士，2014年进入广发证券发展研究中心。

投资评级说明

• 行业投资评级：

  • 买入：预期未来12个月内，股价表现强于大盘10%以上。
  • 持有：预期未来12个月内，股价相对大盘的变动幅度介于-10%～+10%。
  • 卖出：预期未来12个月内，股价表现弱于大盘10%以上。

• 公司投资评级：

  • 买入：预期未来12个月内，股价表现强于大盘15%以上。
  • 谨慎增持：预期未来12个月内，股价表现强于大盘5%~15%。
  • 持有：预期未来12个月内，股价相对大盘的变动幅度介于-5%~+5%。
  • 卖出：预期未来12个月内，股价表现弱于大盘5%以上。

联系方式

• 广州市：广州市天河区林和西路9号耀中广场A座1401，邮政编码510620，客服邮箱gf fy@gf.com.cn
• 深圳市：深圳市福田区福华一路6号免税商务大厦17楼，邮政编码518000
• 北京市：北京市西城区月坛北街2号月坛大厦18层，邮政编码100045
• 上海市：上海市浦东新区富城路99号震旦大厦18楼，邮政编码200120

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