电池与电气系统系列报告（109）：新一代硅碳负极开始规模应用_16页_2mb

新一代硅碳负极应用与技术发展分析总结

核心内容

新一代硅碳负极材料在能量密度和快充性能方面表现优异，已逐步实现规模化应用。其在消费电子和动力电池领域均有显著进展，同时产业链中的关键环节如多孔碳基底、纳米硅沉积工艺及硅烷供应等仍面临技术与成本挑战。

主要观点

• 硅碳负极商业化应用：硅碳负极材料因高能量密度和快充性能，已被多个终端客户采用，包括无人机、笔记本、手机品牌商及部分车企。
• 技术路线明确：CVD硅碳负极技术已逐步成为主流，解决了硅材料膨胀问题，提升了循环寿命和一致性。
• 产业链发展：多孔碳、硅烷、PAA等上游材料和技术环节正在快速发展，部分环节已具备量产能力。
• 成本下降趋势：硅烷和多孔碳价格下降，有助于降低硅碳负极整体成本，未来仍有优化空间。
• 市场渗透率提升：预计2025-2027年硅碳负极在动力电池和消费电池中的需求将快速增长，渗透率逐步提高。

关键信息

下游应用

• 消费电池：2024年下半年多家手机厂商发布搭载硅碳负极的中高端机型，如荣耀Magic5 Pro、华为Mate Xs 2典藏版、小米14 Ultra等。
• 动力电池：特斯拉、广汽埃安、奔驰等车企已开始采用硅碳负极，预计未来在高端三元电池中进一步普及。
• 无人机电池：硅碳负极因其高能量密度成为无人机电池的重要发展方向。

技术进展

• CVD硅碳负极：通过流化床CVD工艺，硅碳负极的膨胀率和循环寿命得到显著改善，比容量可达500-600mAh/g。
• 多孔碳基底：生物质、树脂、石油焦等多孔碳材料在硅碳负极中起关键作用，其中生物质多孔碳成本较低，树脂类一致性较好。
• PAA粘结剂：PAA在硅基负极中表现出较好的抑制体积膨胀、提升循环性能等优势，正逐步推广。

原材料与成本

• 硅烷：价格从2023年的24万元/吨下降至2024年的10万元/吨以内，未来仍有下降空间。
• 多孔碳：生物质类多孔碳成本较低，树脂类一致性好，但价格较高，未来有望进一步下降。
• PAA：作为新型粘结剂，其在硅基负极中具有重要地位，未来需求将随硅碳负极渗透率提升而增长。

预计需求

• 硅碳负极：预计2024年纯体需求达1000吨以上，2026年有望突破万吨级别。
• 产业链各环节：硅碳负极、多孔碳、硅烷、PAA等需求将同步增长，推动整体市场规模扩大。

投资建议

负极材料

• 强烈推荐：璞泰来、尚太科技、硅宝科技
• 未予评级：贝特瑞、华盛锂电、中科电气、翔丰华、石大胜华、杉杉股份
• 增持：元力股份

上游材料（化工/金属）

• 强烈推荐：硅宝科技
• 未予评级：圣泉集团、元力股份、金博股份

PAA

• 未予评级：日播时尚

碳纳米管

• 未予评级：天奈科技

风险提示

1. 下游需求不及预期：若受原材料价格波动、产业政策变化或客户接受度影响，可能导致新能源汽车市场发展不及预期。
2. 技术进步不及预期：硅碳负极的规模化生产仍面临技术瓶颈，若技术迭代滞后，可能影响其市场推广速度。

图表目录

• 图1：智己汽车使用硅碳负极
• 图2：一加冰川电池使用硅碳负极
• 图3：真我联合宁德新能源发布聚能电池
• 图4：小米金沙江电池
• 图5：硅负极失效机理1：膨胀导致活性物质接触变差
• 图6：硅负极失效机理2：反复破碎消耗锂源形成SEI膜
• 图7：硅基负极不同合成路径
• 图8：硅基负极发展历程
• 图9：多孔碳骨架示意图
• 图10：回转窑工艺流程图
• 图11：CVD流化床工艺路线
• 图12：纽姆特流化床
• 图13：PAA黏结剂与活性材料间的作用机理图
• 图14：PAA黏结剂解决活性材料体积变化的模型图
• 图15：高端石墨价格、硅碳负极原材料成本对比
• 图16：人造石墨价格

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