固态电池-硅基负极专家交流纪要

财富 2024-11-30 22:43

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概要（文末有彩蛋）

1、多孔碳的路线及性能价格对比

性能：动态性能好，比表面积高，纯度要求高，孔隙分布需均匀，不能有很多无定形态及铁钴镍铜锌等磁性元素。

价格：普遍在20万以上，性能好的可能要到30万以上。

量产情况：能够批量量产的企业不多，目前产能在百公斤级。

转化效率：一般能做到10%到20%，海外有转化到百分之三四十的，但树脂本身价格较贵。

成本及价格：成本较高，降到十几万较难，价格看自身销售意愿。

性能：先天优势是价格便宜，普通的大概3万到5万，高端的能做到8万，性能接近多孔碳指标的高端品价格可达15万。但目前性能与树脂路线相比差距较大，会影响容量、长循环性能、极片膨胀倍率等，一致性和稳定性较差，但可通过后端加工解决。

价格：普通的3万到5万，高端的8万到15万。

量产情况：量较大，购买时吨级没问题，但高端生物质量有限。

原料供应：来源丰富，除椰子壳外，还有杏仁核、淀粉、蔗糖、竹子等，且椰子壳未来不会紧缺，若价格合适，会优先满足高端应用。

2、硅碳负极的市场需求及应用

应用情况：已有商业案例，手机中已在使用，客户导入流程已完成，但添加比例有待提高，目前在1%左右，未来趋势是硅的比例会越来越高。

市场需求：需求量大概500吨，实际交付量不到100吨，主要原因是量产能力不足，目前市场上以数据类为主。

开发情况：技术方案已测试通过，各方面性能可能超出氧化硅，但要真正落地用到车中，还需供应链体系开发，测试周期至少一年。

市场需求：预计需求量5000到1万吨，添加比例可能为10%，但短期降本到20万较难，可能只能用于高端车型且必须是三元锂。

3、硅基负极的其他方面

倍率性能：常规倍率测试可通过，能做到2C到3C，跟人造石墨接近，要做到4C到5C比较难，可通过与高端高倍率人造石墨混合来提高倍率，但硅的比例不能太高。

限制因素：添加比例受限的主要因素是寿命和价格。

半固态：技术成熟，有些车型已在用。

全固态：整个体系颠覆，成本高，产线车间要求高，至少需要三年时间才能面世。

4、负极厂的生产及采购情况

生产考虑：从负极厂角度，量产时可能会考虑资产，因为设备外购，工艺国内头部企业无秘密，而原材料筛选、合成有技术门槛。

树脂：丰泉树脂是大宗产品，可外购加工成多孔碳，若能买到便宜合适的，负极厂自己做的意愿不强，原料均为外购。

生物质：从东南亚购买碳化后的活性炭，好买且已形成完整产业链。

多孔碳采购：采购的多孔碳为定制化产品，负极厂会让供应商提供样品，自己根据高比表、孔隙分布、孔径分布图、纯度等维度进行测试后再详细测评。

5、硅基负极的未来发展

树脂路线：满足性能要求，但降本困难。

生物质路线：成本满足，但需提升品质，相关企业对此较为乐观，认为未来可能找到性能接近树脂且价格有优势的平衡点。

6、硅基负极的添加比例及应用

数码类电池：添加比例目前在3%左右，成熟案例可添加到8%左右，渗透率与人造石墨比占比小，大概5%左右。

动力类电池：添加比例可能达到10%，但难度大。

半固态：添加比例为10%到15%。

全固态：配合新型硅碳，商业化后添加比例可能为30%，但全固态面世至少需要三年。

7、宁德对新型硅碳的要求

优势：新型硅碳在膨胀方面所有的硅基材料中膨胀最低，与石墨接近。

指标：超过氧化亚硅的指标主要是膨胀方面。

Q&A

Q：多孔碳的数据路线和生物质路线在性能和价格方面的对比情况如何？

A：这是两种差异较大的路线，主要区别在原材料（树脂或生物质，生物质主要为椰子壳），价格差异非常大。目前优先保证A公司和C公司需求，优先选择树脂来做，动态性能较好，但比较贵，处于中试级别量不大时，普遍在20万以上，性能好一点的可能到30万/1000吨。而生物质价格很便宜，普通的约5万/吨，但性能差距较大。从长远看，前期为满足宁德高性能需求优先选树脂类，三年后要降本则需尝试生物质，虽目前性能差很多，但如果能改良到满足技术参数，性价比会很高。因为树脂原料贵且碳化收率低，很难做到5万甚至8万的价格，生物质便宜，普通的5万，高端一点8万左右，随着技术和工艺进步可能达到多孔碳要求，所以短期以树脂为主，中长期回归生物质。

Q：各个路线中的低端、中端、高端产品有没有更细化的价格梯度？

A：树脂类正常情况20万以上，超过30万以上基本不考虑，所以是20 - 30万。所谓低端、中端、高端对应一定性能，高端一点的有几家公司做的较好可能卖到30万以上。生物质相对成熟些，不考虑性能普通的3 - 5万，高端一点像有些上市公司做到8万，性能更进一步接近多孔碳指标的高端品价格能达到15万。

Q：之前提到的价格对应的是什么量级的货？例如是吨级还是其他量级？

A：树脂类能批量量产的企业不多，产能多在百公斤级，硅基厂购买多孔碳作为硅碳原料时大概10公斤级左右购买。生物质量很大，吨级购买没问题，但像15万/1000吨这种比较高端的生物质量也不是很大，硅基厂购买最多一年吨级，一个月百公斤级。硅基厂给A公司供货全年20 - 30吨左右，一个月一两吨，这个量对硅基厂来说算中试级别。

Q：性能方面能不能再细化一点，包括几个性能指标？

A：主要性能指标是孔隙分布及其均匀性。因为要用多孔炭的微孔来造纳米硅，所以首先比表面积要足够高，其次纯度要求高，前期会引入异物和杂质，再者孔隙分布方面，小孔要做到5纳米以下，孔的均匀性要好，并且不能有很多无定形态（即灰分这种杂质），铁钴镍铜锌这种磁性元素也不能有。

Q：把树脂路线的多孔碳跟生物质路线的多孔碳性能指标放在一起对比，大概是怎样的量化对比？生物质内部高低端性能大概差异多少？

A：真正对比时，对于负极主要是做成电池测性能，不太好量化。性能主要分容量、循环特性等，若孔隙不均匀会造成产品一致性差，导致做成电池分容时容量不一样。

Q：如果多孔碳的孔分布达不到要求，会对纳米硅造成什么影响？

A：如果孔太大或太小，纳米硅合成时无法正常嵌入孔内，会造成容量损失，硅碳比发生变化，最终做出的克容量也会有损失。

Q：多孔碳的孔径分布对新型硅单的克容量有何影响？

A：如果多孔碳的性能指标（孔径分布）做得不好，克容量可能达不到设计值。设计值能做到2000毫安时每克，但孔径分布不好时，容量可能只有八九百或者1400左右，而现在给A公司基本上能做到。

Q：多孔碳的孔分布对首做首效有何影响？

A：如果新型硅碳做得比较差，首做首效可能只有八十多，而做得好的能接近石墨的水平。并且孔分布还会影响后面纳米硅的沉积过程，沉积不好会有很多副反应，如与电解液的副反应、账期之类的都会受影响。

Q：树脂路线在容量、稳定性等方面是否都比生物质路线要好？

A：目前是的。

Q：151000吨的生物质多孔碳能否达到数值路线的水平，还是在某些领域要差一些？

A：从克容量、长循环的稳定性、极片的膨胀倍率这些角度来说，高端的生物质与20万左右的数值类相比还是会差一些，但比三五万的要好一些，有一定的性价比，但现阶段优先考虑性能。

Q：硅碳负极下游的3C和动力电池对硅碳负极以及多孔碳的性能要求侧重点是什么样的，能接受的商业化价格大概是多少？

A：新型硅碳商业化价格现在基本做到40万每吨，数码电池可以接受这个价格，但动力这边希望能进一步降低到20万以内（对标人造石墨）。从性能要求来说，数码电池因为已有商业应用，目前价格可接受，电池材料成本在手机中占比不大；而动力电池要求较高，这也是要开发生物质的原因。

Q：21万吨201000吨的硅基负极大概能接受多孔碳多少的价格？

A：可能在10万左右。

Q：从树脂和生物质这两个路线来看，未来它们潜在的性能提升以及降本空间如何对比？

A：从降本角度，生物质成本已很低，比较成熟，如活性炭用于超级电容器等，降本空间不大，中试级别的报价基本代表未来成本控制区间。但生物质目前达不到动力电池甚至数码电池应用要求，会影响容量和长循环性能，再降本意义不大，更应提升性能。树脂设计时结构规整度好，但降本较难，原料采购价格透明且转化效率低，沿用树脂技术路线降本空间不大，满足数码电池尚可，但做到20万以内较难。总的来说，树脂做到和生物质一样便宜很难，但在性能上如果做得好客户能接受，可用于高端产品。

Q：多孔碳如果未来量产，后期厂商更多考虑资产还是外购？

A：可能会考虑资产。如果多孔碳不自己做，全靠外购，门槛比较低，因为设备可外购且工艺在国内头部企业没太多秘密。而原材料筛选和合成有技术门槛，国内一、二级市场真正把多孔碳做到十全十美的不多，要么树脂价格贵，要么生物质性能差。从负极厂角度，如果前期为给宁德发货打样，可能外购转移部分研发费用，但真正量产时，自己、投资人、下游终端客户都要求自己做，这样更可控。

Q：多孔碳目前的良率大概是多少？是否有优化空间？

A：良率的优化空间不是特别大。从树脂转化成碳有个转化效率，树脂类是碳氢氧的，烧完后会有东西损失，目前树脂转化成多种碳的转化效率一般是10% - 20%。海外有转化比较高的能达到百分之三四十，但本身数值较贵。从树脂类的开发来说，随着数据稳定和转化效率提升，成本做到十几万是可以实现的，但要做到生物质的三四万或三五万比较难。

Q：企业在多孔碳方面是倾向于自己做还是外协？

A：这取决于市场上产品的发展和公司自身的体量。像贝特瑞、杉杉这种大厂比较擅长整合产业链，如果在多孔碳方面研发人员没有特殊或优势技术，更倾向于外协（直接购买），前提是市场上有满足要求的产品；对于天赐材料、南溪智德、北京易经等业务量比较少的小公司，自己做更合适，外协会使业务量更小。

Q：树脂转化率10% - 20%这个比较宽泛的范围，其提升空间还大吗？

A：有一定的提升空间。这里说的是行业内的共同参数，国内普通的分层树脂在从树脂转化成碳的过程中，由于要去掉氢和氧，必然会有损失，转化率大概是10% - 15%；海外用过一些高端的分层树脂，实测转化率能达到30%左右，但理论上来说，氢和氧要去除，转化率到百分之三四十应该就是顶峰了。

Q：之前提到的树脂多孔碳成本能降到十几万，这里指的是成本还是价格？

A：指的是成本，价格则取决于自己愿意卖多少。

Q：关于生物质路线的稳定性和一致性问题，下游公司在未来量产时如何看待？因为无论是多孔碳还是电的硬碳，都没有经过量产检验。

A：生物质的一致性和稳定性是可以解决的。像贝特瑞硬碳软碳出货量较大，日本的可乐力和无机化学做的硬碳量也比较大，用于锂电池负极是可行的，关键在于工艺控制。国内一些初创企业在技术、工艺和设备上有差距，所以产品稳定性较差，但这是可以改进的。例如日本的无机化学和可乐力的硬碳，在锂电池中用量达15 - 20万吨，价格很贵，但工艺稳定性较好。不过要解决生物质稳定性问题，可能需要调整工艺、降低收入并且进行后端处理，像国内一些企业不经过酸洗、刷洗，会有杂质影响电池性能和安全性，最终影响稳定性。

Q：原料带来的一致性问题是否可以通过后端加工来解决？

A：是的，可以通过后端加工来解决。

Q：如果生物质路线采用椰壳为原料，是否存在潜在供应上限问题？下游是否考虑过这一情况，或者是否可以采用其他原料？

A：其他原料是可以的。生物质来源比较丰富，除了椰壳，还有杏仁核、淀粉等都可以用来做生物质，国内有几家专门用淀粉做且效果较好。椰壳拿去做活性炭比较多，但活性炭用量虽大，多为吸附类低端材料，只要价格合适，椰壳会优先满足高端应用，所以单纯椰壳未来也不会缺，像杏仁壳做出来的效果与椰壳接近，还有蔗糖、竹子（竹子性能差一点但理论上可行）等也可作为生物质原料。

Q：生物质路线与终端客户对动力电池的性能要求存在差距，它能满足低端还是高端需求？

A：目前我们直接与下游客户合作，他们开发用到的产品都是用树脂类做出来的生物质产品。我们觉得不行的不会给客户送样，从客户反馈来看，目前也没有说要用生物质的。目前优先解决的是做出合格产品通过客户测试，现阶段优先满足高端需求的是树脂类产品。只有在后期需要降成本时，例如动力要求价格降到20万时，才会考虑生物质，现阶段优先使用树脂类。

Q：生物质提品质方面，未来的路线如何？可以预判吗？

A：本人不是做生物质开发的，但感觉做生物质的企业比较乐观。因为生物质做多孔炭的工艺很成熟，国外甚至有直接拿活性炭当多孔炭用的情况，在多孔炭上沉积硅的工艺成熟。虽然树脂类目前能满足性能要求，但面临降本问题，而动力对成本要求苛刻。从与客户交流中感觉到他们对生物质比较乐观，认为生物质最终可能会找到性能接近树脂但价格有优势的平衡点。

Q：15万吨高端生物质多孔碳目前性能是否能达到要求？

A：达不到要求。

Q：是达不到大部分人的要求，还是达不到A公司（假设这里的A公司是特定指代某家公司）的要求？

A：我们送的是树脂类产品，对于别家是否使用生物质以及是否能达到要求不太清楚，也不好透露别家秘密，比如竞争对手声称使用生物质多孔炭卖得便宜，但实际是否使用生物质是看不出来的。

Q：关于硅基负极在终端市场的需求，主要是3C和动力电池方面，如何判断其市场爆发的节奏点？

A：数码电池方面已经爆发，客户导入流程走完，如A公司已开发完成，手机厂商如小米、荣耀、华为已对外宣称使用硅负极。现在的问题在于硅的添加比例以及新型硅碳工艺还在开发阶段未最终量产，后端常规工艺量产也难，导致目前国内没有龙头企业靠此爆发。A公司需求量可能为500吨，但目前各企业产量不足100吨，主要是还未完成量产能力。量产能力的达成有两种方式，一是购买多台小设备，但涉及大量资本支出；二是开发大炉子。数码电池应用已通过测试，目前主要是完善供应链环节。动力电池方面还在开发阶段，宁德的技术团队虽已测试通过材料，但要应用到车中还需要其供应链体系开发，这需要一定时间，宁德至少需要一年的测试周期。最终数码电池的需求量约为500 - 1000吨，务实来看为500吨；动力电池根据添加比例不同，需求量为5000 - 1万吨，但短期内成本难以下降到20万，可能会在三四十万，这意味着只能用于高端三元锂车型，国内三元锂车型较少，所以对材料厂来说5000 - 1万吨比较客观。

Q：5000吨（动力电池）、500吨（数码电池）指的是哪一年的市场需求？

A：数码电池今年和明年都是这个量，但目前还没有企业具备交付能力。动力电池在测试通过后，最快也要到2025年下半年甚至2026年上半年才会达到这个需求量。

Q：从产业链成熟度来讲，什么时候能够真正解决供给方面的瓶颈？

A：至少今年肯定不行，因为只剩一两个月了。明年确定供应商都比较难，若要具备500吨交付能力，比较乐观的情况是明年下半年。有两种方式，一是在市场上购买，二是自建，自建周期最少半年。

Q：除了多孔碳环节，硅基负极在设备等其他环节是否存在瓶颈？

A：存在瓶颈，非常规设备的小炉子一炉大概只能生产20公斤左右，虽然可以通过购买多台炉子来完成量产交付，但需要大量投入。长远来看在开发大炉子，但目前还未做出来，因为比较危险。

Q：从需求端来看，对于下游需求添加比例和渗透率有没有预计？

A：数码类电池目前添加比例约为3%，成熟案例可能达到8%；动力类电池可能会添加到10%，但难度较大。与整个人造石墨负极相比，硅基负极在整个负极中的占比比较小，约为5%，全球或中国负极需求量大概200万吨，硅基负极最终也就一两万吨。

Q：如果考虑到未来半固态电池，硅基负极的添加比例能达到多少？

A：如果是新型硅碳这种，由于膨胀问题不大，实验室中添加百分之四五十都可以，商业化以后配合全固态可能会达到30%左右。

Q：关于全固态和半固态商业化是否有时间表？

A：半固态技术已经成熟，像极氪车型已宣称在用，半固态商业化没有问题。全固态则比较麻烦，整个体系要颠覆，对产线车间要求高，成本也高，按照全球龙头丰田的计划是2028年，但也可能推迟。国内全固态开发进度不太乐观，到目前还没有一家做得特别成熟，从开发成熟到产业化落地至少需要两年时间还要通过车厂测评，所以全固态商业化至少还需要三年。

Q：咱们的硅基负极能做到的倍率情况如何？

A：常规倍率测试可以通过，2C、3C没有问题，但4C、5C做不到，其倍率性能与人造石墨接近且无优势。如果要做到快充的4C、5C，主要靠人造石墨。若将硅碳负极或硅负极与高端高倍率人造石墨混合，且混合比例低一些，倍率性能可以提升，但主要是靠人造石墨本身的倍率性能拉动，硅基负极本身1C、2C没有问题，3C就比较难。

Q：在动力和消费领域，硅基负极添加比例上不去的主要限制因素是快充、寿命还是其他因素？

A：主要是寿命问题，虽然快充没有问题且膨胀问题有改善，但价格也是一个因素。

Q：新型硅碳与第三代氧化亚硅相比优势不大，那宁德那边在什么指标上新型硅碳超过氧化亚硅就会停掉氧化亚硅？是膨胀吗？

A：是的，新型硅碳在膨胀方面是所有硅基材料里最低的，接近石墨。但还有其他因素限制硅基负极添加比例，如与电解液的副反应需要调整软件、成本问题，以及长循环方面比不上石墨。

Q：咱们现在是买丰泉树脂自己加工成多孔碳吗？

A：是的，这是我们的工艺。同时我们也在测评市面上已有的产品，如果能买到合适且便宜的（如十几万的），我们自己做的意愿就不强，但如果有像林德这样的订单且买不到合适的，就只能自己做，原料都是外购的，没有人会自己合成。

Q：丰泉树脂在市面上好买吗？是类似大宗产品购买就行还是对型号有要求？

A：（文档未提及，无对应答案，不输出A内容）

Q：大众相关的情况不能说太细，那大众的是否都是常规批量的？

A：对对对，这个就是大宗（大众）的，大众（大宗）的就是常规的、批量的。

Q：如果转向生物质，购买是否困难？因为这可能涉及向农户收购之类的情况，不太了解其中机制。

A：不是，生物质好收，它是生物质品商的。整个生物质现在都不用国产的，东南亚已形成完整产业链。比如，东南亚供应商会把椰子壳碳化后的炭（活性炭）卖给我们，我们买回来再做后面的多孔之类的，他们甚至会把炭卖给日本可乐丽，也可以直接卖给中国。

Q：作为负极厂原料，多孔碳是否都能买到？

A：是的，可以买到。

Q：如果外采多孔碳，对其提的参数要求是多种类型都要满足，还是满足几个大的参数，剩下靠后续工艺把控就行？

A：为了保密，我们不会告诉供应商具体指标和参数，而是让他们提供样品，我们自己测。大概有几个方向，例如比表要大于2000、统计分布有明确要求、有孔径分布图且尽量高一点（2000以上）、纯度要达到我们要求等几个维度，达到这些维度后我们再详细测评，不是那种列好标准品指标，达到就购买的情况。

Q：外采多孔碳时，供应商提供的是偏大宗产品还是定制化产品？

A：是定制化产品。目前这个行业还没有完全起量，都是定制化的。比如上市公司做的活性炭，他们会在活性炭基础上改进以达到我们的要求，所以才会卖得很贵，这是非常定制化的产品。

Q：一吨生物质大概能产出多少多孔碳？和一吨树脂产出一两百公斤多孔碳的量差不多吗？

A：差不多，因为生物质也有很多杂质。

Q：如果用硫化床设备做多孔碳，比如一条年产1000吨或者1万吨的产线大概需要多少钱？

A：以纽姆特的炉子为例，一台炉子大概60万，一次反应只能处理20公斤，一年差不多做一吨（如果按照更保守计算，一直开起来理论上一年大概能出三吨），如果要做200吨就需要200台，所以可以据此计算资本支出，这是很大的资本支出。

Q：氧化亚硅是否使用得很好？

A：不用氧化亚硅，和氧化亚硅没有任何关系。

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