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0630-信达证券-电力设备与新能源行业:硅基负极材料应用有望迎来加速.pdf
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0630-信达证券-电力设备与新能源行业:硅基负极材料应用有望迎来加速.pdf
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硅基负极材料应用有望加速
[Table_Industry]
[Table_ReportDate]
2022 年 06 月 30 日
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证券研究报告
行业专题研究
[Table_ReportType]
[Table_StockAndRank]
电力设备与新能源
投资评级
看好
上次评级
看好
[Table_Author]
武浩 电力设备与新能源行业首席分析
师
执业编号:S1500520090001
联系电话:010-83326711
邮 箱:wuhao@cindasc.com
张鹏 电力设备与新能源行业分析师
执业编号:S1500522020001
联系电话:18373169614
邮 箱:zhangpeng1@cindasc.com
信达证券股份有限公司
CINDA SECURITIES CO.,LTD
北京市西城区闹市口大街9号院 1号楼
邮编:100031
[Table_Title]
硅基负极材料应用有望迎来加速
[Table_ReportDate]
2022 年 6 月 30 日
本期核心观点
[Table_Sum
[Table_Summary]
➢ 硅基负极是未来发展方向。随着新能源汽车的蓬勃发展,核心部件动
力电池对高能量密度的需求越来越高。近年来电池能量密度的提升主
要靠电池结构创新,但在当前电池生产工艺下,通过结构创新难以进
一步提升能量密度。材料体系的升级未来仍有较大空间。正极比容量
不断提升对负极比容量提出了更高的要求,硅基负极相比石墨负极具
有更高的比容量,有望成为理想的下一代负极。
➢ 硅碳负极和硅氧负极是硅基负极的主要技术路线。体积膨胀率高和导
电率差的本征缺陷限制了硅基负极的商业化应用,为此需要从抑制体
膨胀、稳定 SEI 膜、增强导电性三方面综合考虑来提升硅基负极性能。
硅碳负极和硅氧负极结合了碳材料的高导电率、稳定性及硅材料的高
容量且工艺相对成熟,成为硅基负极的主要技术路线。
➢ 动力接棒消费,硅基负极未来市场空间巨大。硅基负极最早应用于电
动工具和消费领域,根据 GGII 统计,我国硅基负极出货量由 2015 年
的 0.03 万吨增长至 2020 年的 0.6 万吨,年复合增速达到了 82%。近
年特斯拉、蔚来、广汽、奔驰等都表示最新车型使用含硅电池,动力电
池的需求爆发将逐渐打开硅基负极的市场空间。我们预计硅基负极材
料比例将逐年提升,2025 年将达 23.1 万吨。
➢ 4680 大圆柱和快充技术有望加速硅基负极的应用。4680 大圆柱电池
的封装形式对硅基负极的体积膨胀容忍度更高,随着特斯拉、宝马、保
时捷等车企对大圆柱电池的市场需求增长,将有效帮助硅基负极的普
及。电池无热扩散技术可以带动高镍、快充等电池的应用加速,高倍率
充放电下石墨负极容易析锂,影响电池安全,掺硅的石墨负极可以有
效改善析锂问题,提高倍率性能。
➢ 负极企业纷纷布局硅基材料,杉杉股份硅氧负极优势明显。国内负极
龙头杉杉股份和贝特瑞在硅基负极布局较早,产品最为成熟,且已实
现并批量出货。此外,石大胜华,硅宝科技、杰瑞股份等公司扩产力度
也较大。杉杉股份已经完成第二代硅氧产品的量产,率先实现在消费
和电动工具领域的规模化应用,动力领域已通过了全球优质动力客户
的产品认证,有望迎来规模放量。
➢ 风险因素:疫情导致产业链需求不及预期风险;技术路线变化风险;原
材料价格波动风险;市场竞争加剧风险等。
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一、硅基负极是未来发展方向
随着新能源汽车的蓬勃发展,作为核心部件的动力电池在满足长寿命、高安全、低成本的前提下,
对高能量密度的需求越来越高。2021 年 12 月 10 日,工信部对《锂离子电池行业规范条件》和《锂
离子电池行业规范公告管理暂行办法》进行了修订,推出了 2021 年版本。新版本将“能量型电池能
量密度≥180Wh/kg,电池组能量密度≥120Wh/kg。循环寿命≥1000 次且容量保持率≥80%。”调整为
“使用三元材料能量型单体电池能量密度≥210Wh/kg,电池组能量密度≥150Wh/kg;其他能量型单
体电池能量密度≥160Wh/kg,电池能量密度≥115Wh/kg。”此外,《中国制造 2025》明确 2025 年
动力电池能量密度达到 400Wh/kg 的发展规划,因此开发具有安全、低成本、良好稳定性、高性能、
高容量等优点的锂离子电池至关重要。
近年来电池能量密度的提升主要靠电池结构创新,材料体系的升级未来仍有较大空间。电池结构
创新原理是通过减少电池包中非活性组分的比例,提升电池的能量密度,如宁德时代的 CTP 高效
成组技术,通过高集成结构设计,提升电池包体积利用率,从第一代 CTP 到最新的第三代麒麟电
池,电池包体积利用率从 55%提升到 72%。三元体系的麒麟电池系统能量密度可达 255Wh/kg,
磷酸铁锂体系可达 160Wh/kg。然而当前电池生产工艺下,非活性组分已经降到很低,能量密度难
以进一步提升,因此新型电极材料的升级开发是后续在能量密度上实现突破的关键。
图 1:锂离子电池正极材料发展历程
资料来源:《高镍三元层状锂离子电池正极材料:研究进展、挑战及改善策略》,信达证券研发中心
正极比容量的提升对负极比容量提出了更高的要求。以往的正极是限制电池能量密度提升的主要
瓶颈,因此一直以来针对正极的升级开发层出不穷,从最早的锰酸锂(约 120mAh/g)到现在的三
元材料(约 210mAh/g),正极比容量不断提升。正极比容量的提升对负极比容量提出了更高的要
求,目前商用石墨负极的实际比容量在 360-365mAh/g,已十分逼近其理论比容量 372mAh/g,因
此,开发比容量更高的负极材料正当其时。
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