前言：
硅基負(fù)極理論比容量遠(yuǎn)高于石墨，具備較大發(fā)展前景，逐漸成為電池負(fù)極材料研究的熱點(diǎn)。硅負(fù)極不同摻硅量適應(yīng)不同場(chǎng)景的需求，目前硅基負(fù)極材料已在手機(jī)等多個(gè)場(chǎng)景逐步開啟規(guī)模級(jí)應(yīng)用。從技術(shù)趨勢(shì)看，硅氧和硅碳為硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用主要技術(shù)路線，其中新型 CVD 硅碳憑借在能量密度和膨脹控制方面的突出表現(xiàn)，正逐步成為行業(yè)主流選擇。
深圳貝特瑞是國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負(fù)極材料的企業(yè)之一，其新一代硅基負(fù)極產(chǎn)品已于2024年成功導(dǎo)入國際頭部客戶供應(yīng)鏈，在國內(nèi)乃至全球硅基負(fù)極市場(chǎng)份額領(lǐng)先，為龍頭企業(yè)；除此之外，國內(nèi)天目先導(dǎo)、蘭溪致德、璞泰來等進(jìn)展相對(duì)領(lǐng)先。隨著多家企業(yè)布局千噸級(jí)以上硅基負(fù)極產(chǎn)能，硅基負(fù)極有望逐步走向產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)話語權(quán)將不斷增強(qiáng)。
一、硅基負(fù)極材料成研究熱點(diǎn)，已在手機(jī)等多個(gè)場(chǎng)景逐步開啟規(guī)模級(jí)應(yīng)用
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國硅基負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析與未來投資預(yù)測(cè)報(bào)告（2025-2032年）》顯示，硅基負(fù)極材料是鋰離子電池中的一種關(guān)鍵材料，具備獨(dú)特的材料組成和優(yōu)越的性能。
石墨負(fù)極是現(xiàn)階段鋰電池采用的主流負(fù)極材料，但由于理論比容量低（372 mA·h/g）和鋰離子枝晶生長等問題，石墨性能提升空間已有限。而硅基負(fù)極的理論比容量（4200 mA·h/g）遠(yuǎn)高于石墨，工作電壓(0.4V)適宜，不存在析鋰隱患，且 Si 在地殼儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉且環(huán)境友好，因此具備較大發(fā)展前景。硅基負(fù)極材料逐漸成為電池負(fù)極材料研究的熱點(diǎn)。
電池負(fù)極材料對(duì)比
| 性能指標(biāo) | 硅基復(fù)合材料 | 人造石墨 | 天然石墨 | 中間相碳微球 | 石墨烯 | 鈦酸鋰 |
| 克容量(mAh/g) | 4200 | 310-360 | 340-370 | 300-340 | 400-600 | 165-170 |
| 首次效率(%) | 84% | 93% | 90% | 94% | 30% | - |
| 循環(huán)壽命(次) | 300-500 | >1500 | >1000 | >1000 | 10 | >30000 |
| 工作電壓 | 0.3-0.5V | 0.2V | 0.2V | 0.2V | 0.5V | 1.5V |
| 快充性能 | 好 | 一般 | 一般 | 一般 | 差 | 好 |
| 倍率性能 | 一般 | 一般 | 差 | 好 | 差 | 好 |
| 安全性 | 差 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 好 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 理論比能量高 | 技術(shù)及配套工藝成熟，循環(huán)性能好 | 技術(shù)及配套工藝成熟，成本低 | 技術(shù)及配套工藝成熟，倍率性能好，循環(huán)性能好 | 電化學(xué)儲(chǔ)能性能優(yōu)異，充電速度快，可提高鋰電池的負(fù)載能力 | 倍率性能優(yōu)異，高低溫性能優(yōu)異，循環(huán)性能優(yōu)異，安全性能優(yōu)異 |
| 缺點(diǎn) | 技術(shù)及配套技術(shù)不成熟，成本高，充放電體積變形，導(dǎo)電率低 | 比能量低，倍率性能差 | 比能量已到極限，循環(huán)性能及倍率性能較差，安全性較差 | 比能量低，安全性能較差，成本高 | 技術(shù)及配套技術(shù)不成熟，成本高 | 技術(shù)及配套工藝不成熟，成本高，能量密度低 |
| 發(fā)展方向 | 低成本化，解決與其他材料的配套問題 | 提高容量，低成本化，降低內(nèi)阻 | 低成本化，改善循環(huán) | 提高容量，低成本化 | 低成本化，解決與其他材料的配套問題 | 解決鈦鋰酸與正極、電解液的匹配 |
資料來源：觀研天下整理
硅基負(fù)極材料是以硅為活性物質(zhì)，通過與鋰離子發(fā)生反應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的電極材料，起著能量的儲(chǔ)存與釋放的作用，硅負(fù)極不同摻硅量適應(yīng)不同場(chǎng)景的需求。
目前硅基負(fù)極材料已經(jīng)在國內(nèi)多個(gè)場(chǎng)景逐步開啟規(guī)模級(jí)應(yīng)用：低硅占比5%-10%，適用于對(duì)循環(huán)性能要求較高的場(chǎng)景，如消費(fèi)電子產(chǎn)品、新能源車；中等硅占比10%-20%，適用于能量密度要求更高的高端新能源車、無人機(jī)；高硅占比20%-30%，適用于對(duì)能量密度要求極高的場(chǎng)景，如低空載人飛行器、長航時(shí)飛行器等。
硅基負(fù)極材料應(yīng)用情況
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用情況 |
| 手機(jī) | 手機(jī)容量突破主要依賴于硅碳負(fù)極的應(yīng)用。手機(jī)電池容量的大幅提升主要依賴于硅碳負(fù)極的應(yīng)用，如一加 Ace 3 Pro 的 6100mAh 電池，比傳統(tǒng) 5000mAh 電池容量增加了 23.1%，6%的硅含量帶來約 1000mAh 的容量提升，同時(shí)體積相比 5000mAh 電池減少 3%，原因在于硅碳負(fù)極材料擁有更高的能量密度。 |
| 可穿戴設(shè)備 | AI 眼鏡依然極度依賴充電，遠(yuǎn)無法做到如智能手機(jī)的全天候使用，且 AI 計(jì)算能力越強(qiáng)，AI 眼鏡掉電越快。硅負(fù)極為重要解決方案。隨著 AI、XR 硬件等追求有限空間內(nèi)長續(xù)航的應(yīng)用領(lǐng)域更多產(chǎn)品的落地和普及，對(duì)高能量密度、安全優(yōu)質(zhì)的電池產(chǎn)品需求會(huì)進(jìn)一步爆發(fā)，硅負(fù)極為重要解決方案。產(chǎn)業(yè)內(nèi)如豪鵬科技已完成高硅含量的鋰離子電池開發(fā)，并應(yīng)用于穿戴類產(chǎn)品，公司將與歐洲某硅材料戰(zhàn)略合作伙伴共同圍繞 100%硅負(fù)極鋰離子電池產(chǎn)品展開研發(fā)工作，并將在未來集中轉(zhuǎn)化應(yīng)用于北美知名智能穿戴類品牌客戶的相關(guān)項(xiàng)目。 |
| 電動(dòng)工具 | 硅基負(fù)極在小圓柱電池中的應(yīng)用已較為成熟，根據(jù)高工鋰電，電動(dòng)工具對(duì)硅基負(fù)極的需求隨電池容量升高而遞增，2500-2600mAh 的高倍率小圓柱電池已開始應(yīng)用硅基負(fù)極，而3000-3500mAh 的產(chǎn)品則更為依賴。根據(jù)天鵬電源（蔚藍(lán)鋰芯）官網(wǎng)，其倍率型三元電池已經(jīng)廣泛使用硅氧、硅碳負(fù)極。 |
| 電車 | 特斯拉、寶馬大圓柱電池已明確搭載硅碳負(fù)極。特斯拉 4680 電池始終采用硅負(fù)極；寶馬動(dòng)力電池第六代產(chǎn)品，使用大圓柱電芯，與第五代方形電芯相比，正極鎳含量更高，鈷含量減少，負(fù)極硅含量增加，能量密度提高 20%，續(xù)航里程提升 30%，充電速度提升 30%。特斯拉 4680 電池已實(shí)現(xiàn)批量的供應(yīng)，而寶馬大圓柱電池率先應(yīng)用于今年亮相的首款新世代車型，以及 2026 年起量產(chǎn)的國產(chǎn)新世代車型，并將廣泛應(yīng)用到其他純電車型，包括未來的純電 M 車型。25 年國內(nèi)硅負(fù)極有望上車。根據(jù)《財(cái)經(jīng)》，車用動(dòng)力電池的裝車前驗(yàn)證需要更長時(shí)間，根據(jù)新車計(jì)劃，2025 年有多家車企的新能源高端車型都將應(yīng)用含硅負(fù)極技術(shù)，其中低硅負(fù)極材料，量產(chǎn)難度較低，成本增加少，在提升能量密度的同時(shí)，循環(huán)壽命損失不明顯，終端客戶無需復(fù)雜調(diào)整即可能量密度提升。 |
| 固態(tài)電池/半固態(tài)電池 | 固態(tài)電池：長期發(fā)展趨勢(shì)確定。較液態(tài)電池，全固態(tài)電池在理論上具備更高能量密度、更安全、長壽命、更廣溫度工作范圍，是進(jìn)一步打開車、低空飛行器、機(jī)器人續(xù)航上限的理想方案，也是國家鞏固電池領(lǐng)域科技定價(jià)權(quán)的重要抓手，政策+市場(chǎng)雙加持下，長期發(fā)展趨勢(shì)確定。全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進(jìn)，硅碳負(fù)極為全固態(tài)電池中期的主流方案。2025 年 2 月，歐陽明高院士表示，當(dāng)前全固態(tài)電池的技術(shù)路線，要聚焦以硫化物電解質(zhì)為主體電解質(zhì)，匹配高鎳三元正極和硅碳負(fù)極的技術(shù)路線，以比能量 400Wh/kg、循環(huán)壽命 1000 次以上為性能目標(biāo)，確保 2027 年實(shí)現(xiàn)轎車小批量裝車。半固態(tài)電池：車領(lǐng)域，2024 年部分車企已經(jīng)量產(chǎn)裝車半固態(tài)電池，如衛(wèi)藍(lán)新能源供應(yīng)蔚來，清陶能源供應(yīng)上汽智己；2025 年，上汽名爵等更多車企將在新車型上搭載半固態(tài)電池。消費(fèi)電子領(lǐng)域，24 年初手機(jī)廠商開始在旗艦機(jī)型，尤其折疊屏機(jī)型上搭載半固態(tài)電池，24 年底 vivo 開始在 2000 元—4000 元價(jià)位的中端機(jī) S20 上搭載半固態(tài)電池（藍(lán)海電池），藍(lán)海電池的負(fù)極材料采用了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的二代硅技術(shù)，能量密度達(dá) 780Wh/L，相較于上一代的極限石墨電池，能量密度提升 15.4%。低空領(lǐng)域，寧德時(shí)代布局有凝聚態(tài)電池，可用于電動(dòng)飛機(jī)，根據(jù)高工鋰電，硅負(fù)極的添加比例或在 20%以上。 |
資料來源：觀研天下整理
二、硅氧、硅碳為硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用主要技術(shù)路線，其中采用CVD制備的硅碳材料正逐步成行業(yè)主流選擇
從技術(shù)趨勢(shì)看，硅氧和硅碳硅基負(fù)極工藝相對(duì)成熟，綜合電化學(xué)性能較優(yōu)，是目前硅基負(fù)極材料得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主流技術(shù)路線。
硅基負(fù)極材料主流技術(shù)路線
| 主要種類 | 優(yōu)勢(shì) | 劣勢(shì) |
| 硅氧負(fù)極材料 | 可逆容量高，達(dá) 1,700-1,800mAh/g，接近理論容量；循環(huán)性能和倍率性能相對(duì)于其他硅基負(fù)極材料好 | 首次效率低，無法單獨(dú)使用，需要進(jìn)行提高首效處理；SiO 工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本非常高 |
| 硅碳負(fù)極材料 | 克容量高；首次充放電效率高；工藝相對(duì)于其他硅基負(fù)極材料較為成熟 | 大批量生產(chǎn)電化學(xué)性能優(yōu)異的產(chǎn)品難度較高；循環(huán)性能和首次效率有待提高；電極膨脹率較高 |
資料來源：觀研天下整理
硅氧、硅碳負(fù)極的發(fā)展經(jīng)過多個(gè)階段，硅氧路線主要通過預(yù)鎂/預(yù)鋰化提升首效，硅碳路線中 CVD 法通過工藝改進(jìn)實(shí)現(xiàn)性能的全面提升。從中長期提升能量密度的角度來看，材料廠商更傾向于發(fā)展硅碳負(fù)極，尤其是采用化學(xué)氣相沉積法（CVD）制備的硅碳材料。
硅氧負(fù)極通過預(yù)鎂、預(yù)鋰化提升首效，但成本顯著提升；而硅碳負(fù)極通過CVD 氣相沉積法制備出多孔碳骨架，然后在多孔碳內(nèi)部通過硅烷沉積納米硅顆粒，最后進(jìn)行碳層包覆，該技術(shù)充分利用多孔碳的內(nèi)部空間，實(shí)現(xiàn)硅納米顆粒的均勻分布，有效控制硅在充放電過程中的體積膨脹，同時(shí)碳層包覆進(jìn)一步提高了材料的電導(dǎo)率和穩(wěn)定性，顯著改善了硅碳負(fù)極的首效、能量密度、循環(huán)性能和電芯膨脹等性能。
盡管硅氧路線仍在特定領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)，但新型 CVD 硅碳憑借在能量密度和膨脹控制方面的突出表現(xiàn)，正逐步成為行業(yè)主流選擇。CVD法產(chǎn)能規(guī)劃中，海外Group14已量產(chǎn)，天目先導(dǎo)、蘭溪致德等初創(chuàng)公司具備百噸級(jí)產(chǎn)能，貝特瑞、璞泰來等傳統(tǒng)負(fù)極公司陸續(xù)跟進(jìn)。
硅氧負(fù)極路線迭代
| 類別 | 第一代硅氧 | 第二代硅氧 | 第三代硅氧 |
| 改進(jìn)方法 | 氧化亞硅與石墨材料復(fù)合 | 在制備過程中添加鎂元素 | 在負(fù)極材料中預(yù)先嵌入一定量的鋰 |
| 效果 | 改善循環(huán)穩(wěn)定性，但首效較低（約 70%） | 首效提升至 80%左右，但預(yù)鎂化產(chǎn)品普遍克容量不高 | 進(jìn)一步提升首效至 86%-92%，但預(yù)鋰化成本整體較高 |
資料來源：觀研天下整理
不同工藝制備硅碳優(yōu)缺點(diǎn)
| 制備方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 化學(xué)氣相沉積法 | 首次充放電效率高,循環(huán)穩(wěn)定性好,設(shè)備要求較低,適合工業(yè)化生產(chǎn) | 比容量相對(duì)較低 |
| 機(jī)械球磨法 | 顆粒尺寸小,粉末活性高,顆粒分布均勻,成本低,工藝簡單高效 | 團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 |
| 噴霧法 | 分散性好,粒度均勻可控,可制備多組分,減輕團(tuán)聚現(xiàn)象 | 能耗高,受溫度影響較大,儀器要求高 |
| 鎂熱還原法 | 成本較低,環(huán)境友好,循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能好 | 熱量積累導(dǎo)致多孔結(jié)構(gòu)坍塌,放電比容量較低 |
| 溶膠-凝膠法 | 分散性能好,合成方法簡單、溫和且易于放大,較高的可逆容量 | 原料價(jià)格比較昂貴,生產(chǎn)時(shí)間長,穩(wěn)定性差,首效較低 |
| 熱解法 | 空隙結(jié)構(gòu)大,有效緩解體積變化 | 分散性能差,團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重 |
資料來源：觀研天下整理
三、貝特瑞處于中國乃至全球硅基負(fù)極材料市場(chǎng)主導(dǎo)地位，國產(chǎn)話語權(quán)將持續(xù)增強(qiáng)
布局硅負(fù)極的企業(yè)眾多，大致可分為傳統(tǒng)石墨負(fù)極企業(yè)、一級(jí)企業(yè)、跨界布局企業(yè)三類。
傳統(tǒng)石墨負(fù)極企業(yè)為石墨負(fù)極的老牌企業(yè)，代表包括璞泰來（江西紫宸）、貝特瑞、杉杉股份；一級(jí)企業(yè)專注于硅負(fù)極開發(fā)，仍在一級(jí)融資階段，代表包括蘭溪致德、天目先導(dǎo)等；跨界布局企業(yè)從其他領(lǐng)域切入硅負(fù)極，代表包括勝華新材、硅寶科技等。
其中，深圳貝特瑞是國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負(fù)極材料的企業(yè)之一，其新一代硅基負(fù)極產(chǎn)品已于2024年成功導(dǎo)入國際頭部客戶供應(yīng)鏈，在國內(nèi)乃至全球硅基負(fù)極市場(chǎng)份額領(lǐng)先，為龍頭企業(yè)。根據(jù)數(shù)據(jù)，2022年貝特瑞、信越化學(xué)和韓國大洲(Daejoo)三家企業(yè)共占據(jù)全球約86%的市場(chǎng)份額。除此之外，國內(nèi)天目先導(dǎo)、蘭溪致德、璞泰來等進(jìn)展相對(duì)領(lǐng)先，如天目先導(dǎo)研發(fā)的新一代硅碳負(fù)極材料已成功進(jìn)入比亞迪、寧德時(shí)代以及韓國 LG、SK 等國內(nèi)外龍頭企業(yè)的供應(yīng)鏈；璞泰來 CVD 沉積硅碳負(fù)極取得小批量量產(chǎn)訂單。多家企業(yè)已布局千噸級(jí)以上硅基負(fù)極產(chǎn)能，并在客戶處測(cè)試和驗(yàn)證，有望逐步走向產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)話語權(quán)將不斷增強(qiáng)。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
我國主要硅負(fù)極企業(yè)產(chǎn)品布局及產(chǎn)能規(guī)劃
| 硅負(fù)極企業(yè) | 產(chǎn)品布局 | 產(chǎn)能規(guī)劃 |
| 貝特瑞 | 截至 2023 年末，硅碳負(fù)極材料已經(jīng)開發(fā)至第五代產(chǎn)品，比容量 2000mAh/g 以上，硅氧負(fù)極材料已完成多款氧化亞硅產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)和量產(chǎn)工作，比容量達(dá)到 1500mAh/g 以上 | 擁有硅基負(fù)極材料產(chǎn)能 0.5 萬噸/年 |
| 杉杉股份 | 硅基負(fù)極以氧化亞硅為主 | 規(guī)劃產(chǎn)能 4 萬噸/年鋰離子電池硅基負(fù)極材料，一期在 24 年底已投產(chǎn) |
| 璞泰來（江西紫宸） | 硅碳負(fù)極產(chǎn)品已小批量出貨，目前主要供應(yīng)下游頭部消費(fèi)電子客戶。 | 積極推進(jìn)在安徽蕪湖投資建設(shè)的硅基負(fù)極項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度，并將逐步進(jìn)入設(shè)備安裝調(diào)試環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì) 2025 年上半年首批硅碳負(fù)極產(chǎn)能有望建成投產(chǎn) |
| 天目先導(dǎo) | 產(chǎn)品已進(jìn)入全面量產(chǎn)階段，能夠滿足能量密度高于 300Wh/kg 及 700Wh/L 的高性能鋰離子電池的需求。 | 公司目前實(shí)際產(chǎn)能已達(dá) 45000 噸/年，其中硅基負(fù)極材料產(chǎn)能12000 噸/年、硬碳負(fù)極材料產(chǎn)能 10000 噸/年、固態(tài)電解質(zhì)產(chǎn)能3000 噸/年、可定制化石墨負(fù)極材料產(chǎn)能 20000 噸/年 |
| 蘭溪致德 | 產(chǎn)品經(jīng)過國內(nèi)外近 30 家重點(diǎn)客戶 1 年以上的試用 | 一期 500 噸鋰電池硅碳負(fù)極材料項(xiàng)目于 2021 年 7 月正式投產(chǎn)；二期 3000 噸項(xiàng)目也在積極推進(jìn)中 |
| 勝華新材 | 硅基負(fù)極材料在固態(tài)電池領(lǐng)域已獲得客戶 B 樣認(rèn)證，并與多家頭部企業(yè)建立了合作關(guān)系 | 規(guī)劃 6 萬噸硅基負(fù)極產(chǎn)能 |
| 硅寶科技 | 硅碳負(fù)極產(chǎn)品可用于 3C 電池、動(dòng)力電池、圓柱電池、固態(tài)電池等 | 已建成 1000 噸/年硅碳負(fù)極材料中試生產(chǎn)線且順利投產(chǎn) |
資料來源：觀研天下整理（zlj）
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