電池新技術(shù)系列報(bào)告之硅基負(fù)極：新型負(fù)極材料迭代方向 前景可期

深度報(bào)告行業(yè)研究深度報(bào)告行業(yè)研究新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈電池新技術(shù)系列報(bào)告之硅基負(fù)極2024年2月29日2024年2月29日一，占鋰電池總成本的10%-15%,在鋰電池中起到能量儲(chǔ)存與釋放的作的硅基負(fù)極材料應(yīng)運(yùn)而生。硅基負(fù)極材料的理論比容量高達(dá)4200以來多孔硅碳技術(shù)路線的出現(xiàn)讓硅碳負(fù)極材料的性能實(shí)現(xiàn)了群體性突證券研究報(bào)告證券研究報(bào)告及產(chǎn)能布局領(lǐng)先的企業(yè)：寧德時(shí)代(300750)、億緯鋰能(300014)、杉杉股份(600884)、璞泰來(603659)。 3 3 5 62.電池新技術(shù)打開硅基負(fù)極應(yīng)用市場 8 8 10 3.硅基負(fù)極在動(dòng)力電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速 13 13 15 16 17插圖目錄 3 3 4 8 15 15 16 16表格目錄 6 7 9 11 12 13 14 14表9：重點(diǎn)公司盈利預(yù)測及投資評(píng)級(jí)（2024/2/28） 17東莞證券1.硅基負(fù)極是新型負(fù)極材料迭代升級(jí)方向1.1硅基負(fù)極被視為下一代負(fù)極材料負(fù)極材料是鋰電池的關(guān)鍵材料之一，對(duì)鋰電池性能影響至關(guān)重要。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜四大關(guān)鍵材料組成。負(fù)極材料在鋰電池中起到能量儲(chǔ)存與釋放的作用，對(duì)于鋰電池的首次效率、循環(huán)性能、能量密度、充放電倍率以及低溫放電性能等具有較大的影響作用。鋰電池的工作原理為：當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。作為負(fù)極的碳呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的層狀結(jié)構(gòu)以及微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。當(dāng)電池進(jìn)行放電時(shí)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回到正極，回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。圖1:鋰電池工作原理示意圖鋰電隔膜負(fù)極電解質(zhì)放電負(fù)極材料作為鋰電池最重要的關(guān)鍵原材料之一，占鋰電池總成本的10%-15%。圖2:鋰電池成本構(gòu)成電解液隔膜負(fù)極材料數(shù)據(jù)來源：《凱金能源招股說明書(2022-01-06)》,東莞證券研究所4碳纖維等。非碳基材料主要分為硅基及其復(fù)合材料、氮化物負(fù)極、錫基材料、鈦酸鋰、圖3:鋰電池負(fù)極材料多種技術(shù)路線中間相碳微球前市場化應(yīng)用中仍以碳基材料中的石墨類負(fù)極材料(人造石墨、天然石墨)占據(jù)主導(dǎo)地石墨負(fù)極材料雖然具備高電導(dǎo)率和穩(wěn)定性優(yōu)勢(shì)，但在能量密度方面已接近其發(fā)展極限。石墨負(fù)極材料的理論比容量為372mAh/g,目前實(shí)際產(chǎn)品的比容量可以達(dá)到360mAh/g,負(fù)極產(chǎn)品的比容量可以達(dá)到360mAh/g，基負(fù)極在擁有高比容量的同時(shí)，也能夠滿足快充所需要的高倍率性壽命低、首次效率低等。其中體積膨脹率高被認(rèn)為是主>1500>1000好差差低差B、循環(huán)性能和倍率性能相對(duì)于其他硅基負(fù)極A、比容量高硅基合金8圖4:硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈近年來硅基負(fù)極應(yīng)用加速拓展至動(dòng)力電池領(lǐng)域。由于硅基負(fù)極存在體積膨脹大、導(dǎo)電性差和SEI膜不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，在液態(tài)鋰電池中，硅和電解液容易發(fā)生副反應(yīng)，因此目前多與石墨摻雜使用。從市場應(yīng)用來看，硅基負(fù)極最早主要集中在消費(fèi)電子、電動(dòng)工具、藍(lán)牙耳機(jī)等帶電量較小的，同時(shí)對(duì)電池循環(huán)性能要求不高的應(yīng)用場景。而從市場潛力來看，其更大的增量來自于動(dòng)力電池領(lǐng)域。新能源汽車的續(xù)航能力取決于電池的能量密度，隨著消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的要求不斷提高，高能量密度成為動(dòng)力電池的發(fā)展必然趨勢(shì)，從而推動(dòng)加速對(duì)于具備高比容量的硅基負(fù)極應(yīng)用。在動(dòng)力電池領(lǐng)域，特斯拉最早搭載了松下生產(chǎn)的含硅負(fù)極圓柱電池，智己汽車2022年1月首次提出使用“摻硅補(bǔ)鋰”技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池單體300Wh/kg的能量密度，并且電動(dòng)車能夠?qū)崿F(xiàn)1000km的續(xù)航里程。此外，蔚來、廣汽埃安、奔馳等也都表示最新車型使用了含硅負(fù)極的電池。動(dòng)力電池的需求爆發(fā)逐漸打開了硅基負(fù)極的市場空間。這些產(chǎn)品的市場化應(yīng)用也意味著硅基負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化條件正在逐步形成。硅基負(fù)極產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)群體性性能達(dá)標(biāo)，開啟動(dòng)力電池領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用。2023年以來，硅基負(fù)極產(chǎn)業(yè)化有提速之勢(shì)。多孔硅碳技術(shù)路線的出現(xiàn)讓硅碳負(fù)極材料的性能實(shí)現(xiàn)了群體性突破，包括天目先導(dǎo)、蘭溪致德、索理德等國內(nèi)主要硅基負(fù)極廠商的產(chǎn)品均達(dá)到了動(dòng)力電池領(lǐng)域的性能要求：循環(huán)次數(shù)達(dá)1000次以上，首次效率達(dá)90%以上，比容量達(dá)1800mAh/g;并且在生產(chǎn)方面，多孔硅碳硅基負(fù)極可以減少預(yù)鋰化、預(yù)鎂化，相比于硅氧路線具有大幅降本的潛力。硅基負(fù)極產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)群體性性能達(dá)標(biāo)，從而使得硅基負(fù)極在動(dòng)力電池領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用有望加快。將迎來GWh批量交付，大圓柱電池放量將帶動(dòng)達(dá)/9 ///--Wh/KgWh/KgWh/kgWh/kg-->360Wh/kg源源Wh/kg/貝特瑞、杉杉股份、璞泰來、勝華新材、國軒高科、凱金能源、硅寶科技、天目先導(dǎo)、）， 76543210人造石墨負(fù)極材料天然石墨負(fù)極材料以硅基負(fù)極為代表的新型負(fù)極材料建議關(guān)注在硅基負(fù)極領(lǐng)域擁有雄厚技術(shù)積累，產(chǎn)品性能優(yōu)異以及產(chǎn)能布局領(lǐng)先的企業(yè)：致無法給出明確的投資評(píng)級(jí)；股票不在常規(guī)方面的研究報(bào)告，港股股票、基金研究報(bào)告以及非投資者與證券研究報(bào)告的適當(dāng)性匹配關(guān)系：“保守型”投資者僅適合使用“低風(fēng)險(xiǎn)”級(jí)別的研報(bào)，“謹(jǐn)慎型”投資者僅適合使用風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別不高于“中低風(fēng)險(xiǎn)”的研報(bào)，“穩(wěn)健型”投資者僅適合使用風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別不高于“中風(fēng)險(xiǎn)”的研報(bào)，“積極型”投資者僅適合使用風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別不高于“中高風(fēng)險(xiǎn)”的研報(bào)，“激進(jìn)型”投資告所載資料及觀點(diǎn)均為合規(guī)合法來源且被本公司認(rèn)為可靠，但本公司對(duì)這些信息的準(zhǔn)確性及完整性不作任何保證。本報(bào)告所載入可跌可升。本公司可發(fā)出其它與本報(bào)告所載資料不一致及有不同結(jié)論的報(bào)告，亦可因使用不同假設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)、采用不同觀點(diǎn)和提供給客戶作