电力设备及新能源行业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

%%(%)——电力设备及新能源沪深30002024-11-113、《代银浆料发展提速—光伏系列o工艺与技术进步显著，路线转向新一代硅碳。传统硅氧负极和研磨法硅碳负极向新一代多孔碳硅碳负极路线过渡已比较明朗。过去一个时期，主流厂商在自身制成工艺、设备上有一定突破，在应对首效、循环性能、膨胀力等方泰来、天目先导、兰溪至德也开始逐步出货，未来几年将超过万吨级别。o数码消费领域在中高端机型上开始批量应用。数码电池现有体系技术升级迭代空间较小，更轻薄、长续航、快充依赖于含硅负极、复合集流体等创新技品，在不影响循环的情况下，能量密度有不错提升。目前应用主要集中于高端机型，有望随着成本降低进一步下沉。此外，消费无人机提升能量密度诉求迫切，也已开始使用硅碳负极电池。o动力电池有望逐步应用，逐渐替代硅氧负极。提升能量密度一直是锂电技术进步的主要方向之一，同时，低空经济的出现又带来了更迫切的新需求。除了正极的迭代升级，配上含硅负极也是提升能量密度的重要路径，这个方向上，新一代硅碳负极正逐渐对硅氧负极形成替代，未来可能在半固态电池上较快开始上量应用。碳环节，树脂类、生物质类、焦类都在加快迭代和优化。硅烷气方面，由于o投资建议：负极：璞泰来、尚太科技、贝特瑞、道氏技术（汽车）、华盛锂电（化工）、中科电气、翔丰华、石大胜华、杉杉股份。上游材料（化工/金碳纳米管：天奈科技。————金博股份——石大胜华——硅宝科技资料来源：公司数据、招商证券（市值单位为十亿元、业绩预测部分参考Wind一致预期）敬请阅读末页的重要说明2正文目录 4 4 6 7 9 9 硅烷：长期供需可能偏紧，运输管控严格 4 敬请阅读末页的重要说明 敬请阅读末页的重要说明4一、下游正在开启商业化应用加迅速，随着性能的持续改善，后续有望向磷酸铁锂电池进军。环寿命较长，硅碳负极相比磷酸铁锂-石墨体系有所打折扣，同时其下游应用领域善，磷酸铁锂体系是个重要增长点。消费电池：适配钴酸锂正极，追求体积/重量能量密度。消费电池对成本敏感度较消费无人机方面，重量对续航影响较大，高能量密度电池对品牌电池名称电池容量(mAh)能量密度(Wh/L)技术特点应用型号荣耀青海湖硅碳负极电5450/多孔碳骨架与纳米硅原位气相沉积技术，负极能量密度较普通石墨负极提高16%。Magic6（第二代技术）华为高硅负极4880/碳包覆、柔性聚合物粘结剂、锂箔补锂、纳米碳管华为MateXs2典藏版motorazr50Ultra/标准版联想motorazr50Ultra/标准版充和15W无线充电OPPO冰川电池6100763硅碳负极电池技术，负极硅碳含量6%，支持100W超级快充，四年后健康度>80%敬请阅读末页的重要说明5品牌电池名称电池容量(mAh)能量密度(Wh/L)技术特点应用型号realme聚能电池5800/新一代硅碳负极电池技术，含硅量6%，提升电池能量密度8%，4年寿命，支持120W超百瓦闪充真我GT6vivo蓝海电池等效5400/负极石墨重构技术，超级极片冷压技术，支持100W双芯闪充技术vivoX100Pro金沙江电5300779最新一代硅碳负极技术，硅含量6%，1600次循环后保持80%电池寿命资料来源：智己官方公众号、招商证券敬请阅读末页的重要说明二、新一代硅碳技术路线趋于明确路线，性能方面首效和膨胀力是两者关键的差异点。要方向，但是首效较低，若采用预锂化/预镁化提升首效会大幅增加成本。硅碳负极：具有高首效，低成本等优势，但是过去膨胀力较大，影响了循相沉积（CVD）工艺，其中新一代硅碳负极采用流化床CVD生产底，有效的改善了膨胀率和循环寿命问题，或成为未来主流的工艺。CVD工艺：多孔碳的孔隙特性对于纳米类型天然石墨人造石墨硅基负极理论容量340-370mAh/g310-360mAh/g400-4000mAh/g首次效率93%93%77%循环寿命一般较好较差安全性较好较好一般倍率性一般一般较好成本较低较低较高优点能量密度高、加工性能好膨胀低、循环性能好能量密度高缺点电解液相容性较差、膨胀较大能量密度低、加工性能差膨胀大、首次效率低、循环性能差敬请阅读末页的重要说明类别颗粒度(D50)循环性能掺硅比例纯硅粉克容量(mAh/g)复合后克容量(mAh/g)常规硅碳>100nm600-1000次5%-8%1,500-1,800400-450新一代硅碳<10nm1000-1500次10%-15%1,800左右500-600硅化法CVD法硅化法CVD法沉积硅碳负极沉积硅碳负极纳米线硅碳负极电化学法石墨复合石墨复合砂磨纳米硅碳负极砂磨纳米硅碳负极砂磨法镁热还原法改良西门子法改良西门子法砂磨法镁热还原法碳包覆预锂化石墨复合碳包覆预锂化石墨复合碳包覆氧化亚硅碳包覆氧化亚硅预锂化氧化亚硅碳包覆氧化亚硅碳包覆氧化亚硅预锂化氧化亚硅石墨复合石墨复合低锂耗氧化亚硅硅氧负极低锂耗氧化亚硅硅氧负极和快充性能的持续追求，过去行业内持续不断尝试硅基负极的应用，Tesla早在2017年便联合松下应用硅氧负极，比例达到约10%，并在2020年宣布将在敬请阅读末页的重要说明法硅碳负极SCC55TM商业化生产，产品实现了高一致性、低膨胀2000mAh/g，首效高达90%，受到了客户一致好评，也推动了动力电池上由硅氧2022年之后，众多新进入者进入该领域，其中不少也开始做资本开膨胀力等问题方面也有长足进步。上市公司环节公告时间复合集流体进展（未上市）硅碳负极、生产设备（未上市）硅碳负极碳一新能源（未上市）硅碳负极硅基负极德方纳米硅碳负极碳、碳纳米管硅碳、硅氧负极2024年7月负极产能基地一期。敬请阅读末页的重要说明上市公司环节公告时间复合集流体进展硅碳负极2024年10月产能已供不应求。预计2025年初，首批投产硅碳负极硅碳负极石大胜华硅碳负极2024年11月硅宝科技硅烷、硅碳负极硅碳、硅氧负极硅碳负极2021年11月实密度在保持粒度分布窄的前提下具有不低于0.45g/cm³。2024年11月目前已有500吨多孔碳产能，配合宁德时代深度开发新一代电金博股份2024年11月2024年10月碳纳米管资料来源：各公司公告、各公司投资者交流三、硅碳负极已具备规模化应用基础，产业链仍有部分卡点得了更好的循环性能、膨胀率、克容量。敬请阅读末页的重要说明多孔碳的选择主要考虑合适的孔径和比表面积、良好的导电性、低杂质可以更高，在价格敏感度较低的消费电池上已经开始在物料表面包覆一层碳。CVD法合成工艺简单，硅碳两组分结合力强，具有优良的循环稳定性和更高的首次库伦效率，碳层均匀稳定、不易出现团聚现象。年，且受到爬坡进度影响，产能审批也比较严格。供需结构方面，2024年行业供敬请阅读末页的重要说明材料类别优点缺点生物质a.原料来源广泛；b.价格便宜a.受原料生长环境影响，批次稳定性差；b.压实低树脂类a.杂质少；b.压实高；c.一致性好价格高石油焦类价格便宜a.除杂困难；b.需要碱活化，对设备要求高，造成一定环境污染资料来源：钠壹新能源、招商证券资料来源：锂电材料观察、招商证券对电池电化学性能有重要影响。当前石墨负极主流的粘结剂主要是SBR以及中组合使用。硅基负极在循环过程中，体积碰撞系数大，需要搭配新型粘结剂敬请阅读末页的重要说明故的可能性更小，可以避免因温度集中而引发的火灾。CMC+SBRPAA适用情形石墨负极粘结剂硅基负极粘结剂粘结剂分散体系水性水性优势SBR的良好弹性以及CMC的良好分散效果，在石墨中组合效果好；水性粘结剂绿色环保，成本低，非易燃能够保证极片结构稳定；减少悬浮液粘稠度，提高电池容量；缓解硅基材料体积膨胀，改善电池循环性能和寿命；机械强度、柔软性好，利于加工劣势水性粘结剂会对正极集流体（三元）产生腐蚀效应影响电池性能PAA作为粘结剂的电池容量略低于使用PVDF的电池容量；分子间羧基氢键作用力较强，溶于水易形成分子间团聚结构敬请阅读末页的重要说明86420100,00080,00060,00040,00020,0000平均价(含税):人造石墨负极材料高端(容量340-360mAh/g):CBC 平均价(含税):人造石墨负极材料中端(容量330-340mAh/g):CBC预计2025年-2027年行业需求将迎来快速2023E2024E2025E2026E2027E全球动力电池总需求（GWh）全球消费电池总需求（GWh）硅碳负极混体渗透率（动力）硅碳负极混体渗透率（消费）50%硅碳负极掺混比例硅碳负极混体单耗（吨/GWh）硅碳负极混体需求量（吨）硅碳负极纯体需求量（吨）多孔碳需求量（吨）硅烷需求量（吨）PAA添加比例PAA粉体需求量（吨）敬请阅读末页的重要说明投资建议充/能量密度考虑，已开始批量使用硅碳负极且掺混比例越来越高。动力领域，含风险提示1、下游需求不及预期：如果受到原材料价格大幅波动、产业政策变化、客户认可2、硅碳负极技术进步不及预期：硅碳负极的扩大化生产依然是瓶颈，如果技术迭代不及预期，可能导致推广不及预期。相关报告动力电池及电气系统系列报告（一百零六开工率回暖叠加上游提价，负极价格电池与电气系统系列报告（一百零四行业仍在较快增长，产业链去库影响中游技术普及，充电桩产业发展加快电池与电气系统系列报告之（一百零一海外市场快速增长，中国锂电产业链全敬请阅读末页的重要说明电池与电气系统系列报告之（九十一原材料价格开始下降，三元行业景气度敬请阅读末页的重要说明负责本研究报告的每一位证券分析师，在此申明，本报告清晰、准确地反映了分析师本人的研究观点。任何部分过去不曾与、现在不与，未来也将不