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產(chǎn)業(yè)鏈研究|硅碳負極的六個競爭者


來源:藍籌企業(yè)評論

[導讀]  解讀負極材料行情,關注六大硅碳負極材料企業(yè)——貝特瑞、杉杉股份、璞泰來、石大勝華、硅寶科技、翔豐華最新動態(tài)。

中國粉體網(wǎng)訊  全球頭號新能源汽車公司特斯拉2020年9月發(fā)布4680電池,能量密度300Wh/kg,電池容量較2170電池提高5.48倍。2022年,特斯拉宣布在1月份已生產(chǎn)出第100萬塊4680電池,同時一季度德州工廠將交付首批搭載4680電池的ModelY。


特斯拉4680電池采用的負極便是硅基負極。


一、為什么放棄石墨負極?


石墨負極材料目前實際比容量360-365mAh/g,已接近理論比容量372mAh/g。


鋰離子電池四大關鍵原材料分別是正極材料、負極材料、隔膜與電解液。


正極材料突破較早,已從早期鈷酸鋰、錳酸鋰材料升級為磷酸鐵鋰材料和三元材料,而負極材料升級緩慢,一直以石墨為主,2020年石墨類負極材料出貨量占負極材料97%市場份額。


存在的問題是,石墨負極材料目前實際比容量360-365mAh/g,已接近理論比容量372mAh/g,因此改善石墨材料性能對鋰離子電池性能提升作用不大。




二、為什么是硅基負極?


單質硅負極理論比容量4200mAh/g,是石墨負極材料理論比容量372mAh/g的11.29倍,硅氧化、納米化、復合化、多孔化、合金化、預鋰化等改性技術。


被認為具有前途的下一代負極材料是硅基負極,硅基負極制備方法較石墨負極材料更復雜,各廠商尚未形成標準制備方法。


單質硅負極理論比容量4200mAh/g,是石墨負極材料理論比容量372mAh/g的11.29倍,但純硅負極在充放電過程容易體積膨脹且導電性不佳。目前有硅氧化、納米化、復合化、多孔化、合金化、預鋰化等改性技術,硅氧化、復合化兩種技術產(chǎn)業(yè)化進程較快。


氧化硅技術路線多用氧化亞硅,采用氧化硅摻雜,摻雜含量約5%,氧化亞硅負極理論比容量2600mAh/g且循環(huán)穩(wěn)定性較好,各大負極材料廠商對氧化亞硅負極均有所布局。日本信越化學,韓國大洲,中國杉杉股份及貝特瑞均可量產(chǎn)硅氧負極。


復合化技術路線多采用硅碳復合材料,是目前產(chǎn)業(yè)化進展最快、也是最為常用改性方法。硅材料比容量高,碳材料穩(wěn)定性好、體積變化小、導電性優(yōu)異,二者結合形成的硅碳負極可有效提升鋰離子電池負極比容量,也可改善電極導電性能。




目前商業(yè)化硅碳負極中摻硅量一般不超過10%,比容量400-700mAh/g。2021年4月廣汽集團首發(fā)的海綿硅負極片電池技術,特斯拉2021年11月收購SiILion公司,其持有的硅負極專利均為硅與碳材料復合形成的復合結構。


軟包電池采用正極材料NCM811和搭配比容量450/550/800mAh/g硅碳負極材料,較搭配360mAh/g石墨負極提升全電池能量密度280Wh/kg至295/310/330Wh/kg。


目前硅碳負極商業(yè)化應用集中在對成本敏感度相對不高的消費電子、電動工具領域,在動力電池領域滲透率相對較低。據(jù)GGII統(tǒng)計,2020年中國硅碳負極出貨量0.6萬噸,占鋰電池負極材料比例2%。


特斯拉4680電池、寧德時代265kWh/kgNCM三元電池、國軒高科210Wh/kgLFP電芯、廣汽集團海綿硅電池包均使用了硅碳負極技術。


三、參與公司與進程?


貝特瑞硅基負極已突破至第三代產(chǎn)品,正研發(fā)第四代


貝特瑞是中國最早量產(chǎn)硅基負極材料的企業(yè),硅基負極以硅氧負極材料、硅基負極材料為主,還包括少量軟碳、硬碳等新型負極材料。


目前擁有3000噸/年硅基負極材料產(chǎn)能,產(chǎn)品已供應核心客戶,可用于生產(chǎn)動力電池與消費電池。它的硅基負極材料已突破至第三代產(chǎn)品,提升比容量650mAh/g至1500mAh/g,更高比容量的第四代硅碳產(chǎn)品正在開發(fā)。


貝特瑞2021年營業(yè)總收入105.96億元,同比增長138.02%;凈利潤14.21億元,同比增長187.46%;扣非凈利潤預計11億元,同比增長232.19%。


杉杉股份路線是氧化亞硅,出貨量千噸級別,動力電池通過多辦評測


杉杉股份主營鋰離子電池正極材料、負極材料和電解液、LCD偏光片,其研制的硅基負極以氧化亞硅為主,2021年硅氧負極出貨量千噸級別,已在消費類市場批量應用,在動力電池應用領域通過多輪評測。


掌握硅基負極材料前驅體批量化合成核心技術,制成材料已通過下游核心客戶測試;預鋰化硅材料嵌入均勻性技術瓶頸已突破,目前處于海外主流客戶測試第一梯隊。另外,公司也在推進納米硅研發(fā)。


杉杉股份2021年業(yè)績預增公告,預計凈利潤31億元至33.9億元,同比增長2146%至2356%。


璞泰來與中科院合作完成第二代,建成溧陽中試線


璞泰來主營負極材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工。


與中科院物理所合作量產(chǎn)硅基負極材料,硅碳試驗車間2019年投入使用,已完成第二代產(chǎn)品研發(fā),產(chǎn)品已送樣下游客戶進行測試和認證。另外,在溧陽已建成硅負極材料中試線。


璞泰來擁有CVD包覆、硅氧合成、納米硅研磨、噴霧造粒等核心設備,支持對氧化亞硅、納米硅碳產(chǎn)品研究開發(fā)。


2020年營業(yè)收入52.81億元,凈利潤6.68億元;2021上半年收入39.23億元,同比上升107.82%;凈利潤7.75億元,同比上升293.93%;扣非凈利潤7.16億元,同比上升308.4%。


石大勝華規(guī)劃2萬噸產(chǎn)能,產(chǎn)品包括普通型SiOx-C負極及高首效型SiOx-C負極


石大勝華是電解液溶劑及鋰鹽六氟磷酸鋰供應商。


硅基負極材料產(chǎn)品包括普通型SiOx-C負極以及高首效型SiOx-C負極,已送樣下游客戶測試。


2021年11月,石大勝華1000噸/年硅基負極材料生產(chǎn)設施已安裝完畢并通過竣工驗收,進入試生產(chǎn)階段,12月子公司勝華新能源規(guī)劃2萬噸/年硅基負極產(chǎn)能,建設期24個月,預計2023年12月份建成投產(chǎn)。


石大勝華2021年預計凈利潤11.7億元到12.5億元,同比增加350.36%到381.15%,扣非凈利潤11.64億元到12.44萬元,同比增加360.42%到392.06%。


硅寶科技建成50噸中試生產(chǎn)線,在建設1萬噸產(chǎn)線,30個月內投產(chǎn)


硅寶科技主營有機硅新材料。2015年進入鋰電池包市場,2016年與中國科學院共同開發(fā)硅基負極材料,2019年建成50噸/年硅碳負極中試生產(chǎn)線,項目通過四川省經(jīng)濟和信息化廳成果鑒定,鑒定結論為國際先進水平。


2021年11月,建設1萬噸/年鋰電池用硅基負極材料產(chǎn)線,預計一期工程30個月內投產(chǎn),二期工程于一期建成后12個月內投產(chǎn)。


硅寶科技2021年預告凈利潤2.52億元至2.92億元,同比增長25%至45%;扣非凈利潤2.34億元至2.74億元,同比增長26%至48%。


翔豐華處于中試階段,已具備產(chǎn)業(yè)化條件


翔豐華是鋰電負極材料供應商。硅碳負極材料產(chǎn)品處于中試階段,已具備產(chǎn)業(yè)化條件。


翔豐華2021年收入11.18億元,同比上升168.78%;凈利潤9983.94萬元,同比上升119.65%;扣非凈利潤1.03億元,同比上升206.95%。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正)

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