文章核心观点 - 新型硅碳负极材料在多孔碳沉积硅技术路线下取得显著进步，已开启商业化，看好其在多场景应用前景，建议关注相关产业链投资机遇 [1][2] 摘要 - 新型硅碳负极采用多孔碳与硅烷CVD反应制备，综合性能优势显著： - 多孔碳微孔限制硅粒径在5nm以内，解决硅膨胀破裂问题 [2] - 首次克容量可达1900mAh/g以上，首效接近90%，优于前期技术路线 [2] - 搭配碳纳米管可支持4C快充 [2] - 目前可实现接近千次循环，满足消费、动力场景需求 [2] - 有望帮助电池较石墨电池实现BOM成本更低 [2] - 下游消费、动力电池对其兴趣浓厚，部分高端手机机型已批量应用，预计电池体积不变下容量最大可提升20% [2] 原材料、工艺、设备协同进步 - 原材料、设备、工艺等迎来突破，有望加速新型硅碳应用： - 硅烷气成本有望大幅下降，行业龙头硅烷大规模扩产，部分硅碳厂自备硅烷产能 [3] - 国产流化床设备取得重要突破，第三方领先企业已开始批量化交付下游，解决硅碳规模化降本、一致性难题 [3] - 多孔碳工艺迭代技术有望收敛，良率有望由目前不足30%大幅提升，进一步提供降本空间 [3] - 预计至2028年新型硅碳自备/外采硅烷模式下生产成本有望分别降至10.9/13.0万元/吨，较当前降幅41%/61% [3] 市场规模预测 - 2028年新型硅碳材料市场规模有望达到两百亿元量级： - 看好新型硅碳依次在消费、动力三元、动力铁锂领域迎来规模化应用 [4] - 预计至2028年硅碳价格有望降至25万元/吨以内，市场规模有望达到8.1万吨/202亿元量级 [4] 硅碳负极性能与应用前景 - 硅碳负极性能优异，应用前景广阔： - 通过负极提升锂电池能量密度是重要可行性路径，随着新能源汽车、低空经济的发展，锂电池不断往高能量密度趋势发展 [5] - 硅基负极最有希望取代石墨成为下一代高性能锂离子电池负极材料 [10] - 硅的理论比容量达到4200mAh/g，但其体积膨胀率可达320%，通过包覆形成硅碳复合材料可抑制体积膨胀，提升电池循环稳定性能 [11] - 三元锂电池和磷酸铁锂电池中掺硅将有效提升电池能量密度 [12] - 硅碳负极综合性能优异，有望作为性价比产品在动力领域推广 [14] 硅碳工艺与技术发展 - 硅碳工艺不断更新，看好新一代多孔碳沉硅技术发展前景 [16] - 硅基负极结构不断改性应对膨胀问题： - 硅基负极需要解决体积膨胀率高的问题，各厂商主要从负极材料的结构设计进行调控 [17] - 硅基负极主要制备方法为机械球磨法和化学气相沉积法，气相沉积法逐渐取代球磨法 [20] - 为缓冲硅基的体积膨胀，硅基负极材料结构类型主要可分为核壳结构、蛋黄壳结构、多孔结构以及嵌入式结构 [22][23] - 表面碳包覆能够有效提升硅基负极的综合性能 [25][26][27][28][29] 商业化进程与产业化难点 - 商业化硅基负极经历4轮迭代，产业化进程逐渐加快： - 硅基负极目前已经过4轮迭代，体积膨胀率高、首效低等问题有望逐步解决 [30] - 新型硅碳负极尚未大规模量产主要是由于其面临部分的技术壁垒和产业化难点 [31] - 原材料、工艺、设备协同进步，新型硅碳实现量产突破 [32] - 硅烷气有望走向规模化制备，硅烷气企业相继扩产，负极厂商开启一体化布局，颗粒硅龙头推动硅烷走向大规模量产 [33] - 硅烷气有望提供较大降本空间，多孔碳目前良率较低，未来规模化及良率提升后降本空间较大 [34][36] - 新型粘结剂、导电剂以及电解液添加剂构成了硅碳负极产业化的关键 [37] 市场需求与价格预测 - 2024-2028年硅碳负极的价格有望逐步降至25万/吨以下，从而打开市场需求 [38] - 基于关键假设，对硅碳负极的理论成本进行测算，预计当前外采硅烷制备硅碳成本在33万元/吨左右，至2028年有望降至13万元/吨；当前自供硅烷制备硅碳成本在19万元/吨左右，至2028年有望降至11万元/吨 [39] - AI手机开始商业化，或将催化高能量密度硅碳负极加速应用 [42] - 预计2028年硅碳需求量有望达到8.1万吨，对应市场规模202亿元 [48]