2021年中国硅基负极材料产业现状分析

2021年中国硅基负极材料产业现状分析一、硅基负极材料产业概述1、分类及对比由于新能源汽车对续航能力要求的提高，锂电池负极材料需要向着高比容量方向发展。石墨负极能量密度发展已接近极限（372mAh/g），而硅基负极理论比容量为4，200mAh/g，因此使用硅基负极材料的锂电池在能量密度、续航能力等方面具有显著的比较优势，是市场公认的下一代负极。目前受限于成本、技术和效率情况而言，市场仍主要以天然石墨和人造石墨为主，其中人造石墨占比超80%。主要负极材料对比情况硅单质能量密度高但体积膨胀大导致循环、倍率性能差，故难以实现产业化，一般采用以下硅纳米化或氧化亚硅，并与石墨复合进行改性改进。主要分为硅碳负极（消费领域）和硅氧负极（消费+动力），其中硅碳负极采用纳米硅和基体材料形成前驱体，目前商业化容量在450mAh/g以下，硅氧负极采用纯硅和二氧化硅合成一氧化硅形成前驱体，目前商业化应用容量主要在450-500mAh/g，成本较高。硅碳和硅氧负极性能对比情况2、生产流程硅氧负极材料是将纯硅和二氧化硅合成一氧化硅，形成硅氧负极材料前驱体，然后经粉碎、分级、表面处理、烧结、筛分、除磁等工序制备而成的负极材料。硅基负极材料具有生产技术难度大、工艺非标准化和技术门槛高的特征，目前国内生产的硅基负极材料主要用于制造动力电池和消费电子电池。硅基负极材料生产流程简图二、硅基负极材料产业链整体简析1、产业链简图就硅基负极材料产业链整体情况而言，上游原材料主要包括硅材料、石墨材料和导电剂等，受限与国内主要生产企业技术相差较大，也因为硅碳负极和硅氧负极制备方式有所差距，整体原材料有所差别，其中硅材料主要包括纳米化硅等，包括博远新材等企业。中游主要为硅基负极的生产制造企业，国内企业主要负极材料龙头企业，包括璞泰来、贝特瑞、杉杉股份等，国际企业主要为日韩企业，包括日本信越化学、大阪钛业、日立化成、昭和电工和韩国大洲等。下游按照锂电池应用可分为消费和动力领域，其中硅碳材料一般用于消费，硅氧材料都可适用。硅基负极产业链简图2、上游端金属硅位于硅基新材料产业链的顶端，是光伏、有机硅、合金等国民经济重要部门的核心原料。随着近年来光伏、新能源汽车、电子信息的行业的不断发展，中国金属硅的需求量不断增长，产量也随之不断增加。根据数据，2021年中国金属硅产量和消费量分别为261万吨186万吨，同比2020年分别增长24。3和13。4%。整体来看，目前国内硅材料供给相对稳定且处于增长态势，是硅基材料发展的基石。2016-2021年中国金属硅产销变动情况3、下游端从锂电负极材料情况来看，由于下游需求的不断增加，中国锂电池负极材料的出货量逐年增加。据资料显示，2021年中国锂电池负极材料出货量为72万吨，同比2020年增长97%左右。负极材料整体需求的持续增长表明中国硅基负极未来巨大的发展空间，虽然目前国内负极材料仍主要以人造石墨为主，预计随着硅基负极成本降低，市场渗透率有望持续增长。2016-2021年中国负极材料出货量及增长率目前中国硅基材料主要应用于消费领域，随着国内数码电子增速持续放缓（智能手机市场渐趋饱和，国内企业开始主动如印度、东南亚和欧洲等国外市场，平板电脑增速放缓），消费锂电需求增速下降，预计动力领域逐步成为关键需求来源。根据数据显示，中国新能源汽车销量从2014年的7。5万辆增长至2021年的354。5万辆，中间2019年受限于补贴下滑销量小幅度下降，尤其是2021年以来市场销量爆发，主要原因是政策带动下（补贴、公共领域的强制政策等），加之技术持续发展（续航增强，百公里电耗下降等），成本下降和价格下降导致随着市场景气度上升，2022年以来，市场仍保持高景气度，三月份产销分别为188。1万辆和186。4万辆（工信部数据），整体新能源汽车的发展带动动力电池产业快速发展，作为未来负极材料的首选，硅基负极有望受益快速发展。2014-2021年中国新能源汽车销量及增长率三、硅基负极材料市场现状分析1、出货量就中国硅基发展现状而言，目前中国硅基材料主要用于消费领域（电动工具、智能家居等），动力领域有望带来指数型增长。根据数据，2021年以来，受益消费领域需求旺盛加之国际市场需求上升，中国复合硅基出货量需求从2020年0。6增长至2021年的1。1万吨。整体来看，目前国内硅基规模仍较小，主要应用于高端圆柱电池，降本仍是行业发展关键。2020-2021年中国复合硅基负极出货量及增长率GGII，2、渗透率就中国飞机负极材料渗透情况而言，目前中国硅基负极材料受限于成本问题，仍主要应用高端电池，整体渗透率较低。根据数据，2016-2020年中国硅基负极材料渗透率持续增长，已达2。5%，仍有较大空间。，不同于正极材料的激烈竞争，目前中国负极材料市场相对平稳，人造石墨和天然石墨占据主要市场（2021年分别占比84%和14%），预计未来随着硅基技术发展，有望为负极材料带来的新的改变。2017-2020年中国硅基负极材料渗透率走势图资料来源:3、价格对比硅基负极以容量定价，硅负极纯品价格在每吨20万及以上，复合品价格一般在8-12万元/吨，毛利率40%以上，单价、盈利能力均高于目前的石墨类负极材料。国内外电池厂商硅基负极电池产业化稳步推进，叠加特斯拉电池新技术，硅基负极规模化应用有望加速。2021年底石墨类负极及硅基负极单价对比四、硅基负极竞争格局1、竞争格局2021年以来，硅负极参与车企明显增加。特斯拉将硅负极应用于Model3，在人造石墨中加入10%的硅，将负极容量提升至550mAh/g，单体能量密度达300Wh/kg；蔚来发布预锂化硅碳负极、带电量150kWh、续航里程达1，000km的半固态电池，配套蔚来ET7，预计将于2022年四季度推出；广汽埃安AIONLX采用海绵硅负极片电池技术，电芯比能量超过280Wh/kg，NEDC续航超过1，000km。在供给端，硅负极也正逐渐成为企业竞逐风口，各大企业纷纷加速布局。从专利来看，贝特瑞布局较早，数量大于杉杉及璞泰来。贝特瑞于2006年开始布局硅基专利，占据先发优势。国内硅基负极材料发展概况2、主要企业分析贝特瑞硅碳、硅氧两手抓，且在持续更新迭代。截至20年，贝特瑞硅碳负极已开发至第三代产品，比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g，正在开发第四代硅碳负极材料产品，硅氧负极部分产品比容量达到1600mAh/g以上。22年2月17日，贝特瑞拟扩产4万吨硅基负极，加上现有的3000吨产能，总产能在4。3万吨。一期1。5万吨公司预计23年底投产，余下规划于28年前投产，硅基负极产能扩张明显加速2017-2019年贝特瑞硅基负极材料产业现状公司公报，五、硅基负极发展趋势1、4680电池或是行业关键转折点硅基负极未来市场前景广阔。伴随4680电池量产进程加快，宁德时代、松下、亿纬锂能、LG等电池厂商均在4680电池技术上有产能规划，预计4680大圆柱电池的量产有望带来硅基负极需求的增长。4680电池采用了高镍正极，需要使用比容量更高的硅负极与之匹配，最大限度的提升电池整体能量密度，其次，4680圆柱形的体积相较于方形和软包结构，更容易控制硅负极的体积膨胀。特斯拉在2022年2月份宣布已生产了100万块4680电池