火热硅碳负极市场的思考

楼市   2024-12-31 06:02   山东  

明裕原创

硅碳负极是2024年新能源新材料领域为数不多比较火热的赛道。本文将从为什么关注硅碳负极,什么是硅负极,硅碳负极企业竞争力的的核心要素、硅碳负极行业的挑战等几个纬度对赛道做一个分享。



技术革新 

 

一、为什么选择投资硅负极赛道?——硅负极是锂电池材料中长期最有前景的技术革新

1) 明确的技术革新趋势:负极以往缺少变革,石墨已接近克容量极限372mah/g,成为制约电池能量密度继续提升的关键瓶颈
2) 市场天花板高:锂电主材,市场空间巨大,传统石墨负极2023年560亿元市场,容纳四大三小,合计10+家上市公司
3) 初创公司机会大:石墨负极和硅负极从材料特性到生产工艺差异巨大,传统负极龙头不具备先发优势,创业公司有机会实现弯道超车
4) 工艺路线收敛完成,处于产业化拐点:硅基负极技术路线2023年完成全行业收敛,处于产业化转折点



资料来源:明裕内部研究报告
如上图,硅负极能够很好地解决锂电池能量密度的瓶颈,进一步拓展锂电池的应用空间。

 硅负极 

 

二、什么是硅负极

从原理上来看,下一代的负极材料需要满足高首效、克容量高、容易获取、与现有材料体系适配度高等条件的同时,在散热性、安全性和稳定性方面也要具备产业化的可能性,硅负极就是一个非常好的选择。硅不仅储量丰富、克容量高、且成本可控,是现阶段提升电池能量密度的首要选择。


资料来源:明裕内部研究报告
硅负极与天然石墨和人造石墨的比较,在克容量、快充性能和安全性方面都要明显优于石墨,这几个方面对动力电池的发展趋势是匹配度较高的,若能解决好膨胀、首效、循环等问题,就很有可能得到广泛应用。

资料来源:明裕内部研究报告
硅和石墨在储锂的机制上有很大的差异,这也是造成两者在克容量上相差较大的原因。
资料来源:明裕内部研究报告
其实,硅材料用作锂电负极被提出至今已有30年,期间探索过多种工艺路线,真正量产过的有3种:球磨硅>>硅氧>>CVD硅碳,以下是硅负极各种技术路线的整理。

资料来源:明裕内部研究报告
2023年上半年,关于硅负极是走硅氧路线还是硅碳路线,市场上还存在争论,但到2024年初,市场已经达成了普遍的共识,硅碳负极是更有可能产业化落地的技术路线。从工作原理上来看,硅氧利用锂和硅的氧化物形成锂硅酸盐和氧化亚硅构成骨架,Si原子分布在其中,可以抑制膨胀,使得循环寿命提升,但是由于锂硅酸盐生成消耗了较多锂离子,导致首效较低。针对这个问题,市场推出了预镁和预锂的产品来解决首效低的问题,这样的做法虽然能提升首效,但却在降低成本的问题上遇到了瓶颈。直到看到G14硅碳负极数据,市场基本就达成了一致的意见,沉积硅碳负极是更有机会冲出重围的技术方案。

资料来源:明裕内部研究报告
以上关于硅氧领域的典型公司为初期进入该领域的企业,在2024年初,基本都已经转向CVD硅碳技术。纳米硅碳负极在生产过程中,纯度较CVD硅碳低一些,在中低端应用上也能获得一定的市场份额,但CVD硅碳大概率会是市场的主流路线。

 核心竞争 

 

三、硅碳负极企业竞争力的核心要素

目前国内CVD硅碳行业百花齐放,可以送A样的厂商有20+家,但能够实现量产的主要是在消费电子的电池中添加一定比例的硅碳负极,在电动工具和新能源汽车领域尚未大批量应用,真正在车上有应用的仅G14一家,但他们的产能也非常有限。我们认为判断一家硅碳负极厂商能够脱颖而出的主要是看以下四个方面:

1、CVD设备的自主能力
沉积设备放大是降低成本、提升批次稳定性和大批量稳定交付的必要保障,目前主流的硅碳负极生产是用流化床工艺,但流化床设备的放大存在两大挑战:
1)硅烷是危险气体,放大后的安全控制问题;
2)从几十公斤到几百公斤,设备放大数倍到数十倍,硅和碳沉积的均匀性问题;
目前市场上比较成熟的方案是独立第三方设备企业苏州纽姆特提供的20公斤的炉子,也有不少企业正在尝试百公斤设备的突破,这个市场上,最终第三方设备企业能占多少份额,我们暂且不讨论,但设备是材料工艺的重要环节,是一个互相适配的过程,硅碳负极生产企业想要建立更高的产品壁垒,自主研发设备就是必要的选择,即使是买第三方的设备,也需要具备对设备的理解和升级改造能力。
我们把硅碳负极企业分成三类:第一类企业尝试在纽姆特设备的基础上做改造;第二类企业是创始团队中就有对流化床工艺比较熟悉的高管;第三类是股东资源丰富,能够给予公司较多技术支持的,如常州硅源(关联方天奈科技在流化床设备领域积累丰富),目前很难下定论哪一类企业就一定能跑出来,第二、第三类企业的看起来机会可能更大一些。当然资本实力比较雄厚的明星企业兰溪致德和天目先导,虽然看似都走了一些“弯路”,但也有不同时间阶段战略制定的合理性,只要能够借助先发、资金、人才方面的优势突破阶段性的里程碑,竞争力依然十分强劲。

2、碳骨架的研发能力
碳骨架是CVD硅碳锂电子的载体,多孔碳是具有不同孔结构的碳材料,具有高化学稳定性、高导电性、高比表面积和丰富可调的多孔结构,在能源存储、转换、催化、吸附分离等领域应用广泛。碳骨架是抑制硅膨胀,影响锂离子嵌入脱出的关键材料,也是CVD硅碳能够做好的核心要素。如何形成稳定大小的碳孔径,分布是否均匀,能否批量稳定生产,原材料成本上是否有优势,以及材料本身与设备的适配度等,都会影响最终产品的结果,各家企业初期在这方面都比较薄弱,也是最需要补课的地方。

资料来源:明裕内部研究报告
3、下游客户的送样和绑定
电池材料测试是一个复杂且漫长的过程,A样、B样、C样,还需跑循环和冬夏标,往往需要1年以上时间。对于下游电芯厂来说,新材料的导入前期在同类型产品性能要求下往往只绑定少数几家供应商;
据我们与硅碳厂商和头部电池企业的沟通了解到,在产品性能接近情况下,先机很重要,错过送样的黄金窗口期,往往客户不会再继续测同类产品,想要导入就需要满足更高的性能、成本指标,但往往与客户的研发形成紧密合作的企业,也会更容易获得下游客户的真实需求,以及未来的研发方向,闭门造车是行不通的。

4、供应链管理和生产管理能力
锂电行业下游是高度成本敏感型行业,企业的核心供应链管理和量产后生产管理能力非常重要。其中包括对核心上游材料价格的控制:硅烷+多孔碳,多孔碳未来趋势是自研,硅烷作为大宗商品价格跟供需关系密切相关,另外很大一块成本就是运输费用,能否通过各种手段绑定低价、近距离的硅烷产能,是CVD硅碳企业长期价格竞争力的重要一环,关于自建更好还是挨着硅烷厂建产线哪个更合适,需要考虑和比较的因素也是非常多的,不能一概而论。

挑战

四、硅碳负极行业的挑战


硅碳负极虽然在一级市场上火热,但也面临着诸多挑战:

1、产业化的挑战

尽管硅碳负极赛道火热,但即使是受到资金追捧的头部企业,在核心竞争力要素上都存在多个方面的缺失。在正常的工作电压下,硅碳负极的首效与石墨之间依然有较大的差距,在消费电子和电动工具领域参杂一部分硅碳负极是有市场的,但消费电子和电动工具市场的总体规模是有限的,更大的市场是在动力电池领域,而要彻底进入动力电池领域,还有很长的一段路要走。同时,动力电池的短期有效市场规模也存在一定的不确定性,硅碳负极因为硅膨胀的特性所以更适合圆柱体电池的应用,卷绕工艺能够更好地抑制硅负极的膨胀。但卷绕工艺更适合三元体系,而目前国内动力电池的主流方案用的是方壳的磷酸铁锂电池。在为数不多的三元圆柱体电池的产能中,宁德时代一家的占比就超过了50%,亿纬锂能的大圆柱体电芯的产能规划不达预期,产业链格局短期内很难有大的变化。所以要在国内卷,能不能拿下为数不多的头部客户就成了关键中的关键。海外市场则可能面临G14的竞争,在专利问题上也存在一定的风险(这点不下结论)。

2、技术突破的挑战

某种程度上来说,这个挑战与第一个挑战存在因果关系,技术突破了才能有量,量上来了才会有物美价廉的产品来提升市场渗透率。但在前文提到的核心竞争力要素中,玩家要突破的难点是比较多的,每一项都要突破所需要的时间较长,小步快跑,逐步参杂是可能性较高的路径;

3、行业竞争的挑战

硅碳负极属于典型的行业没起来,一级市场先火爆起来的领域,吸引了诸多玩家创业进入这个赛道,导致的结果就是行业开局就要进入厮杀的局面。硅碳负极以创业公司为主,下游客户是电芯企业,随着这几年电芯市场的洗牌,资源已经向头部集中。分散的创业公司与下游的产业巨无霸之间不对等的关系就决定了,只有一小部分企业能够有机会与头部客户的研发团队建立深入的合作。在这场追逐赛中,掉队的企业想要靠后程发力来实现弯道超车,难度会非常。当然可能也有例外,协鑫集团董事局主席朱共山先生在2024中国国际工业博览会智慧能源展的论坛上也提到了硅碳负极的产品,不禁让人联想。协鑫目前是颗粒硅市场的龙头,而颗粒硅生产过程中的两个关键词就是大吨位连续的流化床工艺和低成本的硅烷气,协鑫是否也会成为硅碳负极市场上的一个潜在大BOSS,让我们拭目以待。


以上是明裕对硅碳负极赛道的一些思考,也欢迎产业和投资圈的朋友指导交流,有观点错误的地方,还望轻拍。



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2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会


主办单位:南墅石墨矿、锂电新材料

总 冠 名:晚宴、支持单位、展台等征集中

大会时间:2025年6月10-11日

大会地点:中国 南京

指导单位:

贝特瑞新材料集团股份有限公司

广东凯金新能源科技股份有限公司

湖南博邦山河新材料有限公司

深圳华明胜科技有限公司

联合主办:

山东中建恒信技术咨询有限公司

继续征集中....

协办单位:征集中....

承办单位:恩墨(山东)新材料有限公司

赞助单位:征集中....

济宁特碳新材料有限公司

河南明洋机械设备有限公司

继续征集中....

参展单位:

佛山泰姆斯新材料有限公司

吉林敦化林机新能源有限公司

河南锐能机械设备有限公司

深圳市美景环保设备科技有限公司

继续征集中....

椅背广告:河南锐能机械设备有限公司

参会证广告:征集中....


会议背景


随着全球能源转型的加速和新能源汽车产业的蓬勃发展,锂电气相硅碳与石墨作为锂离子电池的关键材料,正迎来前所未有的发展机遇与挑战。为了深入探讨锂电气相硅碳与石墨的最新研究成果、技术创新及产业发展趋势,加强行业交流与合作,实现全行业资源共享,信息互通,优势互补,合作共赢,同时为学术界和产业界实质性对接交流提供平台和合作契机,“2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会”定于2025年6月10-11日在南京市召开,我们诚挚邀请您莅临“2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会”。透析市场热点、把脉行业前景,推动新能源产业的持续健康发展!

欢迎各单位积极组织参加,现将有关事项通知如下:



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会议主题内容




一、主题演讲

1、邀请行业权威专家、学者及企业领袖,就锂电气相硅碳与石墨的技术创新、应用进展、市场趋势等进行深入剖析。

2、锂电气相硅碳与石墨在全球能源转型、新能源汽车发展中的角色与前景

3、锂电气相硅碳与石墨材料的最新研究成果、技术突破及未来发展方向

4、硅碳负极材料产业化过程中的硅沉积问题探讨

5、单壁碳纳米管对硅碳负极的作用

6、硅碳负极粘结剂现状

7、硅粉现状及未来新机遇

8、CVD 沉积用硅烷纯度及控制

9、硅烷特气运输安全及控制

二、专题研讨:
1、围绕锂电气相硅碳与石墨的材料制备、性能优化、电池应用、回收再利用等热点议题,促进学术交流与思想碰撞。
2、锂电气相硅碳与石墨材料的合成方法、改性技术及其对电池性能的影响
3、锂电气相硅碳与石墨在锂离子电池中的应用案例,讨论其在不同场景下的性能表现与系统集成挑战
三、成果展示:设立展览区,展示锂电气相硅碳与石墨领域的最新研究成果、技术产品及应用案例,为参会者提供直观感受和交流平台
四、 商务对接
1、组织商务对接活动,为参会企业搭建合作桥梁,促进产学研用深度融合与产业链上下游协同发展。
2、商务对接会:为参会企业、科研机构及投融资机构提供交流平台,促进项目合作、技术转移及资本对接
3、合作签约仪式:在会议期间举行合作签约仪式,见证重要合作项目的达成




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参会对象             




锂电气相硅碳与石墨领域的企业代表、科研人员及技术人员;

新能源汽车、储能电站、便携式电子设备等相关行业的有关人员;

投融资机构、行业协会、媒体等各界人士;

负极材料研究机构及高校课题组成员;

锂电、石墨领域设备、检测仪器设备、环保设备等其他设备企业。



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会议注册与联系方式




一、会议注册


1、本次会议3月31日前报名转发本文到朋友圈会议费全免每单位限2人,超出人员按正常收费标准缴费;(免费报名需经过会务组审核方可有效,分享朋友圈获取20个赞,免费人员不包含餐,须缴餐费600元,缴费成功视为报名成功,过331日按正常收费标准收费)。限200

2、参会代表注册费含会议资料、茶歇、午餐、晚宴等费用;

3、会议统一安排食宿,住宿费自理;

4、发票内容为会议费,开具增值税普通发票,不开增值税专用发票;

注:所有人员凭参会证入场!提前注册缴费!

二、参展及赞助

1、本次会议设置总冠名、联合主办、协办单位、赞助单位、支持单位、手提袋、胸卡挂绳、椅背广告、酒水赞助、会议视频广告(会议室大屏播放)晚宴礼品、笔本赞助、茶歇赞助等会议赞助类别。

2、参展商:每个展位费用:15000元,包括4人午餐、晚宴费用,展台费用,2份资料费用等。

3、实际尺寸2.2米宽×2.4米高

三、汇款信息

  名:恩墨(山东)新材料有限公司

开户行:中国建设银行股份有限公司日照济南路支行

  号:37050171614100001452

  号:105473200085

扫码报名

付款请注明:气相硅碳会议+单位名称,并将付款凭证保留,便于报到时查验。缴费成功后,请保持手机畅通,会务组会尽快与您联系,感谢您的支持!

备注:南京2025锂电气相硅碳会议

开票注意事项:增值税普通发票请提供单位名称及税号,发送邮箱1413686339@qq.com注:本次会议提供电子普票,并发送至参会代表的邮箱或微信,发票内容为会议费

欢迎有关企业、公司联合主办、协办、赞助本次会议,组委会将提供周到、精准的平台服务。另外,会议设有企业新技术、新装备产品展示区,因展位数量有限,如有意向请尽快联系。


组委会联系方式

吕健飞 13264594991(微信同号)

    15315983672(微信同号)


感谢参加2025锂电气相硅碳与石墨创新发展大会!



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