今年，硅基負極市場“加速”打開
硅基負極材料因其高比容量、快充等優勢，被業界一致視作理想的下一代鋰電池負極材料，目前已經在一些場景逐步開啟規模級應用，市場空間加速打開。
在消費電子領域，各大手機廠商包括小米、華為等品牌的旗艦機型，均搭載了硅基負極技術的電池。在新能源車領域，包括特斯拉、比亞迪、蔚來、極氪、奔馳等眾多車企，都已經開始或即將在部分車型上搭載硅基負極動力電池。此外，在電動飛機、機器人等高性能需求場景中，硅基負極亦具有廣闊應用前景。
目前，采用高鎳三元正極和硅基負極材料，電池能量密度已經可以達到300Wh/kg以上。比如蔚來汽車發布150kWh電池包，采用無機預鋰化硅碳負極技術，電芯能量密度達到360Wh/kg;正力新能的雙重半固態超長續航大圓柱電池正力騏龍，采用超高鎳正極+高硅負極材料體系，電芯能量密度達306Wh/kg。
隨著技術的加速成熟，硅基負極有望釋放潛力，市場空間非常廣闊。據業內研究機構預計，到2028年全球硅基負極材料(純品)用量將達到約9萬噸，對應市場空間228億元;其中動力電池用量約7.8萬噸，對應市場空間192億元。
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眾玩家爭相布局
負極材料作為電池的重要材料之一，雖然成本占比較小，但對電池性能的影響很大。目前，石墨負極材料已接近其理論比容量的最高值372mAh/g。因此為提升鋰電池的能量密度，需開發更高比容量的負極材料。硅基負極理論容量達石墨負極的10倍之多，達到4200mAh/g，可顯著提升電池能量密度。
不僅如此，在高倍率快速充電的場景下，硅基負極材料的安全性也優于當前市場主流的石墨負極材料。同時，硅基負極還具有環境友好性,在生產和使用過程中對環境的影響較小。
據有關國際機構統計，目前全球涉足硅基負極材料研發的中國、韓國、歐美企業，已經增加到70家以上。目前寧德時代、億緯鋰能、國軒高科、孚能科技、力神電池、欣旺達等電池廠商，都在積極引入硅基負極，貝特瑞、杉杉股份、翔豐華、中科電氣等材料廠商都在大力布局。
今年4月初，國家知識產權局信息顯示，億緯鋰能申請了一項名為“改性硅負極材料、改性硅負極材料的制備方法、負極片和電池”的專利，能夠有效改善硅負極材料膨脹率大的問題。在此之前，億緯鋰能公布的一項專利，提供了一種創新的快充硅負極材料及其制備方法，該材料在保持高能量密度的同時，還能在6C快充下展現出卓越的性能。
欣旺達近期在互動平臺表示，該公司有硅碳負極電池生產工藝，目前已大規模應用于消費電子領域。消費電子類產品的國家補貼政策，對該公司將起到積極的作用。孚能科技透露，該公司目前半固態電池已迭代至第五代硅碳負極，在內部體系驗證和供應商配套上都十分成熟，在全固態電池大規模應用之前，硅碳負極仍將是該公司主流選擇。
在材料廠商方面，貝特瑞的硅碳負極材料已經開發至第五代產品，比容量達2000Ah/g以上，硅氧負極材料已完成多款氧化亞硅產品的技術開發和量產工作，比容量達到1500Ah/g以上。杉杉股份自2009年就開始硅基負極的研發，目前已實現產品批量供應，并布局寧波4萬噸/年一體化硅基負極產能基地。
據了解，聯創鋰能2024年硅碳負極材料產品供貨已擴至噸級。翔豐華表示，該公司硅碳負極產品已移交多家電池廠商進行客戶測試。道氏技術表示，該公司硅碳負極材料具備首效高、快充放性能、低膨脹和優異循環性能，目前已送樣相關下游廠商，部分產品已實現銷售。
“硅碳負極因其高能量密度等性能優勢，在固態電池當中具有較好的應用前景。”中科電氣表示，該公司對硅基類負極(包括面向固態電池的硅碳負極)有持續投入，目前已建設完成中試產線，且有產品進入多家客戶測評和平臺開發階段。
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賽道進入關鍵階段
硅碳和硅氧是硅基負極材料的兩個主要技術方向。碳氧負極以氧化亞硅為核心材料，目前技術路線較為成熟，主要局限在于首次充放電效率低以及克容量的上限相對較低，單體容量范圍為1300至1700mAh/g。而首效高的硅碳負極是電池廠中長期的選擇方向，其技術迭代主要聚焦于防止SEI膜形成和降低膨脹。
“寧德時代從中長期提升能量密度的角度，鼓勵材料廠商發展硅碳負極，尤其是化學氣相沉積法。”據業內人士透露。硅碳負極主要有機械球磨法和氣相沉積法(CVD法)兩種工藝，CVD法硅碳負極通過多孔碳骨架來儲硅，膨脹率低，循環優異，并且碳骨架本身密度小質量輕，使得材料能量密度更高，性能潛力大，預計將成為下一代硅碳主流路線。
值得注意的是，相較于已大規模應用多年的石墨負極，當前CVD沉積硅碳負極材料工藝技術仍然較為復雜、產品穩定性要求高，以及原材料尚未大規模生產等原因，導致其具有較高的門檻和成本。
不過從整體來看，硅碳負極賽道已進入“專利卡位+產能賽跑”的關鍵階段，具備持續創新能力與量產經驗的龍頭企業將主導價值分配。未來幾年，硅碳負極的出貨量增長主要由消費類電子產品及電動車貢獻，其它領域包括像低空經濟、人形機器人等新興市場，也將貢獻增量。
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