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_23页_1mb

锂电池材料系列报告（三）：硅材料在锂电池中的应用总结

核心内容

本报告聚焦于硅材料在锂电池中的应用，重点分析硅材料在负极材料和电解液添加剂中的作用。硅材料以其高比容量和良好的性能潜力成为锂电材料研究的重要方向。报告指出，硅材料在锂离子电池中主要以硅碳负极和有机硅添加剂两种形式应用，分别针对负极材料的能量密度提升和电解液的安全性增强。

主要观点

• 硅碳负极材料：
  硅材料理论比容量高达4200 mAh/g，是石墨材料的10倍以上，是提升锂电容量的首选材料。然而，硅材料在充放电过程中体积膨胀严重（可达100%~300%），导致循环性能差和首次库伦效率低，因此需要通过纳米化和复合化手段改善其性能。目前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、安全性差、循环性能不足等瓶颈。

• 有机硅添加剂：
  有机硅化合物因其优异的热稳定性和环境友好性，被广泛应用于电解液中，作为SEI成膜添加剂、阻燃添加剂、吸水吸酸添加剂和低温高倍率添加剂。其在电解液中主要用于改善安全性和电化学性能，但目前尚未形成以有机硅为主溶剂的产业化体系。

关键信息

硅碳负极材料

• 比容量：硅碳负极材料比容量显著高于石墨材料，贝特瑞的S1000型号达到1050 mAh/g，是人造石墨的3倍。
• 制备方法：包括高温热解法、高能球磨法、化学气相沉积法和溶胶-凝胶法，其中化学气相沉积法和高温热解法较为成熟。
• 产业化现状：贝特瑞、杉杉股份、紫宸等企业已实现硅碳负极材料的产业化，但其成本高、安全性差、循环性能仍有待提升。
• 市场潜力：硅碳负极材料适用于高能量密度和高倍率充放电需求的领域，如消费电子和电动汽车。

有机硅添加剂

• 功能应用：有机硅主要用作电解液添加剂，改善电池的安全性、循环性能和高低温适应性。
• 类型与作用：
  • SEI成膜添加剂：如乙烯基-三-2-甲氧基二乙氧基硅烷，能形成稳定SEI膜。
  • 阻燃添加剂：如六甲基二硅氮烷，能提高电解液的热稳定性。
  • 吸水吸酸添加剂：如硅氮烷，能中和HF，提高电池的高温性能。
• 产业化进展：国泰华荣、东莞杉杉、九久等企业已将有机硅作为添加剂使用，但尚未形成以有机硅为主溶剂的体系。
• 专利情况：传统电解液添加剂如VC、ES等的专利主要由日本企业持有，中国企业需突破专利壁垒。

产业化挑战

• 成本问题：纳米硅价格昂贵，约25000元/千克，远高于石墨材料。
• 安全性问题：硅碳负极材料在大倍率充放电时存在安全隐患，需进一步改进。
• 循环性能问题：硅碳负极材料的循环寿命尚未达到1000次以上，影响其大规模应用。
• 技术瓶颈：硅材料的体积膨胀和导电性不足是其产业化的主要障碍。

未来发展方向

• 硅碳负极材料：通过复合化、纳米化、表面包覆等手段提升其循环性能和安全性，未来有望成为高能量密度电池的核心材料。
• 有机硅添加剂：在电解液中作为功能性添加剂使用，进一步提升电池的安全性和性能，未来有望成为行业主流。

风险提示

1. 动力锂电池需求增长放缓；
2. 产业政策不及预期；
3. 关键技术突破缓慢。

分析师信息

• 王剑雨：首席分析师，S0260511080001，联系方式：020-87574012，邮箱：wangjianyu@gf.com.cn
• 郭敏：资深分析师，S0260514070001，联系方式：021-60750613，邮箱：gzguomin@gf.com.cn
• 周航：高级分析师，S0260516080006，联系方式：020-87575171，邮箱：zhouhang@gf.com.cn

行业投资评级说明

• 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，股价相对大盘变动介于-10%～+10%。
• 卖出：预期未来12个月内，股价表现弱于大盘10%以上。

公司投资评级说明

• 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，股价相对大盘变动介于-5%～+5%。
• 卖出：预期未来12个月内，股价表现弱于大盘5%以上。

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