硅基负极产业化临近 4680电池吹动市场暖风

硅基阳极产业化逼近4680电池吹送市场暖风字体:萧中大学分享:硅基阳极产业化逼近4680电池吹送市场暖风2022-03-17 08:44:36来源:证券时报为了满足更高能量密度电池的需求，硅基阳极进入了产业视野。 一些厂商已经开始布局硅基阳极生产项目，率先出货并被市场接受的厂商可以享受50%左右的高毛利。但长期来看，大规模应用有赖于成本降低带来的性价比提升。 有业内人士预计，2023年硅基阳极将开始放量，但今年已经明显感觉到需求已经跨过平台期。 硅基负极是4680电池的直接受益者，放量的时间点也跟着这类电池的推广节奏。 目前，特斯拉自建生产线已小规模量产4680电池，松下、LG等海外厂商也在逐渐增加，国内厂商紧随其后。 工业化的步伐正在逼近。硅基负极被视为下一代锂电池负极材料，在蛰伏多年后即将爆发。 证券时报·e公司记者注意到，目前能够量产硅基负极的厂商数量较少，竞争格局相对集中。一些大规模制造商已经开始新一轮的生产扩张，几家公司正处于中试和样品交付阶段。 贝特瑞是国内第一家批量出货硅基负极的公司。 贝特瑞总经理任建国告诉证券时报·E公司记者，公司目前拥有3000吨硅基负极的产能，主要用于电动工具和动力电池领域，其中动力电池约占60%至70%。 贝特瑞的扩张计划也是业内披露的最大项目。 公告显示，贝特瑞近日与深圳市光明区达成协议，拟投资50亿元建设年产4万吨硅基负极材料项目。一期1.5万吨将于2023年12月底建成投产。 很多传统阳极材料厂已经开始布局硅基阳极。 根据各公司公告，杉杉股份已实现批量供货，主要用于3C等领域，动力电池已通过主流车企多轮评估；普莱在江西、溧阳建设了硅基阴极中试线，已通过部分客户认证；翔凤华硅基阳极已具备产业化的基本条件。 这一领域也吸引了一批跨界厂商，包括专注于电解质材料的实达盛华。 证券E公司记者在东营工厂实地调查了解到，石大盛华一期1000吨硅基阳极已进入试生产阶段，预计今年下半年分批出货。 此外，公司规划了2万吨硅基阴极生产线，总投资7.3亿元，预计2023年12月建成投产。 主营有机硅材料的硅宝科技也布局了万吨/年锂电池硅碳负极材料。该材料已通过多家电池制造商的评估，并实现小批量供应。 此外，动力电池厂尚国轩高科还有一个5000吨/年硅基负极材料项目在建。 目前石墨仍是主流阳极材料，但近两年硅基阳极的需求大幅增长。 根据高工锂电池的数据，2020年，我国硅碳负极的出货量仅为0.6千吨，占锂电池负极材料整体比例的2%。 预计2022年硅基负极材料需求2.2万吨，2019-2022年复合增长率80%。 CICC在近期的研报中明确判断，2022年有望成为硅基阳极产业化元年。 预计2025年全球硅基阳极需求有望达到20万吨，其中消费电池渗透率有望达到50%，对应硅基阳极需求约7万吨。圆柱形和方形动力电池渗透率分别达到35%和20%，相当于约13万吨硅基负极的需求。 推广应用有待减少。在敲开市场大门之前，硅基负极不仅需要在性能上不断优化，还需要在成本上不断降低，提高性价比优势。 容量是衡量负极材料性能的关键指标之一。容量越大，电池的能量密度越好。 传统石墨负极经过几十年的发展，比容量已经达到360~365mAh/g，非常接近理论比容量372mAh/g，lift 空有限 硅基阳极的理论比容量高达4200mAh/g，这意味着其容量上限是石墨阳极的十倍。 另一方面，硅基负极也存在硅易体积膨胀、导电性差、首次充放电损耗大等问题。 所以材料的性能提升，其实就是在能量密度和稳定性之间找到一个平衡点。现在硅基负极产品都是和硅、石墨混合复合使用。 目前量产产品中硅的掺杂比例大多在10%以下，且有逐渐增加的趋势。 真锂研究创始人莫可对证券时报·E公司记者表示，最佳的硅掺杂比例需要根据不同领域的情况来确定。例如，松下不断提高硅的比例，大约在七八年前提高到10%，然后降低比例，以找到综合效益的平衡点。 具体来说，硅基负极可以分为不同的类型，如硅碳负极和硅氧碳负极。硅碳负极初始充放电效率较高，但膨胀较大，而硅氧碳负极则相反。 如石大盛华的产品类型有普通和高一效硅氧碳阳极(SiOx-C)；背叛包括两种类型。在量产产品中，硅碳阳极的比容量在650-1500 mAh/g之间，而硅碳阳极可以达到1600 mAh/g。 因为硅基负极的产业化还处于起步阶段，优先量产的厂商可以享受溢价效应。 证券E公司记者了解到，目前硅基负极市场价格在20 ~ 30万元/吨，比5万元/吨的中端人造石墨价格高出4~6倍，毛利率为50%。 然而，在目前的价格下，硅基阳极缺乏性价比优势，这可能会影响其在主流汽车中的应用。 根据CICC研究报告的计算，高镍811柔性电池使用450mAh/g硅碳负极，整个电池的能量密度可以从280Wh/kg提高到295Wh/kg，提高幅度在5%左右，小于负极成本的增加。 市场上的少数型号已经开始应用硅基阳极材料。 特斯拉3等型号在负极中掺入了少量硅。 近日，广汽AION LX Plus车型上市，李倩版搭载海绵硅负极板电池技术，可实现1000 km续航。 “这款海绵硅负极板电池采用三元正极，搭配氧化硅负极材料，克容量和硅掺杂比例均高于市面上现有机型。 一般来说，硅基负极最适合圆柱形电池，但我们率先将其应用于方形电池，因为我们改进了电池材料体系，将弹匣电池的设计思想引入到整个封装设计中。 广汽Ean技术中心高级经理李进对证券时报·E公司记者表示。 但总体来看，目前使用硅基阳极的电池硅掺杂比例较低，硅基阳极的优势没有得到充分发挥。 熟悉阳极材料的人士对证券时报·E公司记者表示，硅基阳极短期内很难给厂商带来直观的盈利贡献，复合掺杂方案下空的增量有限，仍需等待工艺技术的突破。 “相比消费领域，动力电池企业对成本更敏感，最近需要面对各种原材料涨价的压力。硅基负极目前的价格可能让人无法接受，但未来技术成熟，会有更多公司参与竞争，价格也会相应降低。 ”一位锂电池行业分析师告诉证券时报·e公司记者。 在高毛利的情况下，材料厂商也有可观的空下游利润空间。 石大盛华在可行性报告中预计硅基负极产品销售价格预计为7.3万元/吨，接近市场高端人造石墨价格。 任建国还认为，硅基负极的最终性价比可以达到与高端人造石墨一致的水平。 “硅基阳极有相当大的成本降低空，因为人造石墨生产的能耗比较高，石墨化成本占50%，而硅基阳极可以避免这个过程。 ”李进说道。 值得一提的是，硅基阳极的应用将伴随着多种支撑材料的成熟。 为了克服膨胀，提高导电性、首次充放电效率等性能，硅基负极的电池需要配合导电剂、粘结剂、锂补充剂等产品。 一些厂商已经规划了配套产品的项目。石大盛华近日公告称，将投资9.35亿元建设2万吨/年正极补锂项目。投资3.18亿元建设1万吨/年新型导电剂项目。 鲍斯科技还在硅基阳极项目中规划了一个4万吨/年的特种胶粘剂生产基地。 目前硅基负极主要用于消费电子、电动工具等领域，而动力电池领域有较大的增量空，尤其是即将上市的4680电池将成为改变市场的热风。 特斯拉在2020年首次发布了4680圆柱形电池。它的名字来源于直径46毫米、高80毫米的尺寸。 这款电池的正极采用高镍三元材料，配合硅基负极，采用无极耳和干电极设计，与上一代2170电池相比续航里程增加16%，功率输出增加6倍，能量增加5倍，成本也将下降14%。 特斯拉首席执行官马斯克曾直言，这种电池将使2.5万美元的电动汽车成为可能。 目前4680电池已经处于量产前夜。 特斯拉2月19日宣布，弗里蒙特工厂已于1月份生产了100万块4680电池，预计将于2022年第一季度首先用于Model Y车型。 按照每辆车配备1000块电池估算，100万块电池可以满足1000辆Model Y的生产。 除了自建生产线，特斯拉还与供应商合作。 松下和LG新能源都计划在2023年量产4680电池。松下位于日本和歌山县的工厂正在引进两条生产线，LG新能源也开始建设一条试点生产线。 也有一批国内厂商开始布局。 亿纬锂业技术储备4680，2021年11月宣布将在荆门建设20GWh乘用车大型圆柱形电池生产线。一些市场猜测其客户是特斯拉或宝马。 此外，BIC电池也在开发全极耳大圆柱电池的应用，预计2022年推出量产标准。 此外，根据行业信息，当代安培科技有限公司规划了8条4680电池生产线，共计12GWh。 “当代安培科技有限公司主要面临的是性价比的问题。应用硅基阳极的成本太高。如果能量密度能达到550Wh/kg电池量产，说明硅基负极的应用已经成熟。 ”一位硅基阴极研发人员告诉证券时报·E公司记者。 需要注意的是，部分国产4680电池并不完全等同于特斯拉的技术。 “如果只是尺寸变化，那么4680电池可以很快制作出来。在过去的几年中，一些18650电池厂试图出货一些无极耳产品，但如果像特斯拉一样融入许多新技术，这并不容易。 ”莫可说。 硅基阳极厂商已经开始瞄准动力电池的目标客户。 石盛华表示，公司与国内头部锂电池企业的前期技术对接工作仍在继续，已有超过5家企业的R&D人员表示愿意与公司进行技术联合开发合作。 上述硅基阴极研发人员预计，特斯拉4680量产后一年左右，国内厂商可以跟进。 动力电池领域增加硅基阳极体积的时间点大概在2023年左右，届时可能会出现产能缺口。“今年以来，一些头部电池厂开始与阳极厂商频繁互动，了解材料性能提升的进展。 今年下游需求逐渐回暖是很多厂家的共同感受。 任建国还表示，过去几年，整个市场规模处于一个平台阶段，今年开始出现增量攀升的迹象。 目前国内还没有成熟的4680生产线，但海外产量已经开始逐渐增加。目前，Bertram的硅基阴极主要供应给海外客户。 从长远来看，硅基负极的应用可能不仅限于4680电池。 上述锂电池行业分析师表示，圆柱形、方形、软包三种电池路线中，圆柱形电池的一致性最强，所以可以使用一些比较激进的材料，而软包电池的安全系数最低，所以一定要用最可靠的材料。 如果技术改进能有效控制硅基负极的膨胀系数，那么方形和柔性电池都可以。 在车辆应用方面，李锦表示，广汽Ean正在尝试在更多车型上使用硅基负极，业内其他公司也有这方面的计划。 短期来看，硅基负极仍将局限于中高端机型，但随着材料成本的降低，有望应用于更主流的机型。 (记者毛可欣)【纠错】