作為高能量密度的“絕佳助攻”，硅碳負極材料有望迎來需求噴發(fā)。據(jù)外媒近日報道，特斯拉決定進一步提升4680電池產量，相較于去年三季度，該類電池特斯拉的產量已經提升了將近兩倍。此前特斯拉設立2023年自產4680電池的產能目標為100G-200GWh。據(jù)特斯拉官方信息，4680電池采用高鎳正極+硅碳負極材料，能量密度達300Wh/kg。

按照光大證券的預計，2025年特斯拉搭載4680電池的車型銷量將超160萬輛，占總銷量的近50%，裝機量預計將達123GWh。在特斯拉銷量高企、4680技術不斷成熟的背景下，預計2025年全球4680電池裝機量預計將達264GWh。

業(yè)內機構研究，根據(jù)噸/GWh的材料用量，考量特斯拉體系下的4680電池拉動的關鍵材料需求。其中硅作為負極主材，需求增勢最為顯著，預計到2030年，特斯拉4680電池對硅碳負極材料的需求將達到約237萬噸。

1/寧德/蜂巢/孚能/力神等紛紛布局

硅材料能憑借其高容量特性，極大提升電池的能量密度，硅的理論容量能達到4200mAh/g，遠優(yōu)于當前廣泛使用的石墨材料的容量（372mAh/g）。而且，硅基負極在具備較高克容量的同時,也能滿足快充所需的倍率性能的要求。

為攀登高能量密度高峰、挑戰(zhàn)快充速度，眾多主流電池廠商紛紛采用高鎳正極搭配硅基負極方案。今年6月，德國某豪華品牌一款車型電池包在中汽研進行了整包安全法規(guī)認證測試。該電池包采用的電芯來自蜂巢能源，材料體系為三元高鎳+硅負極，電芯能量密度達到260Wh/kg。此前，蜂巢能源發(fā)布的納米網硅負極材料 ,可支持 4C 快充。

作為電池領域的“國家隊”，在今年4月的中央企業(yè)新能源論壇上，力神電池宣布將推出4695大圓柱電池，采用高鎳三元搭配硅碳負極，能量密度高達280Wh/Kg，能夠滿足1000公里汽車續(xù)航；15min快充及10年80萬公里的高端新能源汽車應用要求。

麒麟電池為寧德時代當家王牌技術產品，一直備受業(yè)內矚目。今年4月，作為寧德時代麒麟電池的全球量產首發(fā)車型，極氪汽車的純電中大型MPV極氪009車型正式交付。該車型搭載的麒麟電池采用了高鎳正極、硅基負極電芯，能量密度可達255Wh/kg，支持5分鐘快速熱啟動及10min充電80％。

全球首家將硅碳復合材料作為電池負極材料并實現(xiàn)商業(yè)應用的電池企業(yè)，孚能科技曾宣布計劃采用高鎳正極+硅碳負極材料，打造300-400Wh/kg的產品體系。系統(tǒng)容量覆蓋80KWh-150KWh，適用于當前主流車型及續(xù)航里程的需求。

據(jù)了解，比克電池早在2015年就量產了高鎳三元811+含硅負極的18650電芯；公司認為高鎳三元正極配合石墨+硅負極的大圓柱電池會成為豪華車標配。在 2020 年底，國軒高科應用硅基負極+預鋰化技術的LFP軟包電芯單體能量密度達到210Wh/kg，已超過三元NCM523的水平，接近三元NCM622 的能量密度，并于2022年實現(xiàn)產業(yè)化。

2/商業(yè)化應用開啟

“目前硅基負極材料主要應用于圓柱電池。全球硅基負極材料在圓柱電池中已經量產和即將量產的企業(yè)，已經有10家以上。”貝特瑞產品中心硅氧產品線總經理龐春雷在由電池中國網舉辦的“Li+學社(第21期)技術大講堂”上表示，硅負極材料在圓柱電池里應用比較容易，在軟包和方形電池中的應用則相對困難些。

46系列大圓柱電池，將是未來硅基負極材料應用的主要增長點。硅基負極在充放電的過程中膨脹率極高，大圓柱電池的體積較大，為硅的膨脹預留了一定的空間，減少了膨脹所帶來的影響；大圓柱電池表面為弧形，硅基負極在膨脹時多個方向可以分攤膨脹壓力，因此對于硅基負極的膨脹容忍度更高。

天風證券指出，目前主流的動力電池包已能支持2C充電倍率，往上提升類似木桶效應，短板在負極，負極析鋰問題還待解決。由于硅的析鋰風險小，且相較于碳所能接受的0.1V電壓，硅可忍受0.4V，采用硅負極成為解決負極短板的方法之一。

在材料供應商方面，目前不少企業(yè)也都在積極布局硅基負極。勝華新材近日在互動平臺表示，公司現(xiàn)有硅基負極產品為高首效型硅氧碳負極材料，可以應用于4680高能量密度電池和3C電池中。

據(jù)龐春雷透露，目前貝特瑞的硅基負極材料年產能有幾千噸，去年公司又規(guī)劃投資50億元，將要建設年產4萬噸的硅基負極產線，預計今年年底將建成投產1.5萬噸產能。到2028年，公司將擁有約5萬噸/年的硅基產能。

5月30日，璞泰來公告，擬投資22億元用于建設硅基負極研發(fā)生產基地，規(guī)劃產能1.2萬噸。今年5月中科電氣在業(yè)績說明會上表示，公司硅基類負極材料目前已建設完成中試產線，并有產品向客戶進行送樣測試。公司快充類負極產品已成功在客戶端得到批量應用，在產品的性能及性價比上得到了市場的較好回饋，并成為公司主要產品之一。

除此之外，今年3月，寧波杉杉4萬噸硅基負極材料項目開工，預計將于2024年初投產。今年2月，科創(chuàng)新材公告，公司擬投資建設年產6000噸新能源電池材料用碳化硅復合材料生產線。該項目總投資1.3億元。

業(yè)內人士表示，近年來，經過產業(yè)鏈頭部企業(yè)持續(xù)多年的研發(fā)投入，長期困擾硅碳負極的膨脹問題和硅氧負極的低首效問題有望得到控制；同時，配套硅基負極產業(yè)化的工藝技術和設備也逐步趨于成熟，硅基負極的商業(yè)化應用有望逐步開啟。

審核編輯：劉清