車企、電池企積極跟進大圓柱方案-我國硅基負極材料行業(yè)需求有望加速釋放

-1-車企、電池企積極跟進大圓柱方案-我國硅基負極材料行業(yè)需求有望加速釋放1、鋰離子電池重要材料，石墨、硅基材料等多種負極材料共存鋰離子電池的負極是由負極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。鋰離子電池能否成功地制成，關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料。負極材料作為鋰電池不可或缺的重要組成部分，直接影響鋰電池的容量、首次效率、循環(huán)等主要性能，在動力電池成本中占比不超過15%。隨著技術(shù)的進步，負極材料已從單一的人造石墨逐步發(fā)展為以天然石墨、人造石墨為主，中間相碳微球、石墨烯、鈦酸鋰等多種負極材料共存的局面。其中，無定形碳、鈦酸鋰、硅基材料等新型負極材料目前處于試用階段，在未來幾年里預(yù)計會逐步進行產(chǎn)業(yè)化進程。三類負極材料主要性能及優(yōu)缺點類型天然石墨負極材料人造石墨負極材料硅基負極材料原材料鱗片石墨石油焦、瀝青焦、針狀焦等/實際容量340-370mAh/g310-360mAh/g400-4000mAh/g首次效率>93%>93%>77%循環(huán)壽命一般較好較差安全性較好較好一般倍率性一般一般較好成本較低較低較高優(yōu)點能量密度高、加工性能好膨脹低，循環(huán)性能好能量密度高缺點電解液相容性較差，膨脹較大能量密度低，加工性能差膨脹大、首次效率低、循環(huán)性硅基負極的原材料主要由硅材料和石墨構(gòu)成。硅在常溫下與鋰合金化，理論比容量高達4200mAh/g，是目前石墨類負極材料的十倍以上。硅基負極材料的制備方法較多，主要包括化學氣相沉積法、機械球磨法、溶膠凝膠法、高溫熱解法等。硅基負極材料主要生產(chǎn)工藝制備方法優(yōu)點缺點化學氣相沉積法具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，較高的首次充放電效率，對設(shè)備要求簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)總比容量相對較低，成本較高機械球磨法粒度較小，分布均勻；工藝簡單，成本較低能效高，效率低，團聚現(xiàn)象嚴重溶膠凝膠法分散性能好;較高的可逆比容量，循環(huán)性能好較其它碳材料穩(wěn)定性能差,在循環(huán)過程中碳殼會產(chǎn)生裂痕并逐漸擴大，導致負極材料結(jié)構(gòu)破裂，且凝膠中氧含量過高會生成較多不導電的Si02,導致負極材料的首次充放電效率較低工藝高溫熱解法簡單易產(chǎn)業(yè)化，且空隙結(jié)構(gòu)般較大，能較好的緩解硅在充放電過程中的體積變化硅分散性能差;碳層易分布不均勻;易團聚2、新能源汽車需求帶動硅基負極材料需求持續(xù)上升受益于以新能源汽車電池為代表的鋰電池下游需求增長，全球及中國硅基負極材料出貨量快速提升。中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2023年1-11月，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成842.6萬輛和830.4萬輛，同比分別增長34.5%和36.7%。全國乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹近日說，2024年車市將更高更強，新能源汽車市場將繼續(xù)保持較強增長勢頭，預(yù)計批發(fā)銷量達到1100萬輛，凈增量230萬輛，同比增長22%，滲透率達40%。受益于以新能源汽車電池為代表的鋰電池下游需求增長，全球及中國硅基負極材料出貨量快速提升。中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2023年1-11月，我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成842.6萬輛和830.4萬輛，同比分別增長34.5%和36.7%。全國乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹近日說，2024年車市將更高更強，新能源汽車市場將繼續(xù)保持較強增長勢頭，預(yù)計批發(fā)銷量達到1100萬輛，凈增量230萬輛，同比增長22%，滲透率達40%。隨著新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展，同時基于續(xù)航焦慮，硅基負極材料出貨量大幅增加。數(shù)據(jù)顯示，2017-2022年我國硅基負極材料出貨量由0.15萬噸增長至1.5萬噸左右。隨著新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展，同時基于續(xù)航焦慮，硅基負極材料出貨量大幅增加。數(shù)據(jù)顯示，2017-2022年我國硅基負極材料出貨量由0.15萬噸增長至1.5萬噸左右。3、鋰離子電池能量密度亟需進一步提高，硅基負極成為極具潛力的賽道而隨著我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，市場對于鋰離子電池需求持續(xù)增長。因此，為滿足快速增長應(yīng)用需求，鋰離子電池能量密度亟需進一步提高，而通過材料端的技術(shù)革新是提升鋰離子電池能量密度的最直接有效途徑，負極材料成為最佳方案。鋰電負極材料直接影響著鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命、充放電速度，是鋰離子電池四大主材之一。硅基材料因其高可逆容量、適宜的充放電平臺，被認為最具應(yīng)用前景、也最值得期待的下一代鋰電負極材料。硅基負極材料經(jīng)過多年技術(shù)迭代，在新能源汽車和消費電子等領(lǐng)域陸續(xù)得到應(yīng)用。石墨負極材料和硅基負極材料對比類型天然石墨負極材料人造石墨負極材料硅基負極材料理論容量340-370mAh/g310-360mAh/g400-4000mAh/g首次效率>93%>93%>77%循環(huán)壽命一般較好較差安全性較好較好一般倍率性一般一般較好成本較低較低較高優(yōu)點能量密度高、加工性能好膨脹低，循環(huán)性能好能量密度高缺點電解液相容性較差，膨脹較大能量密度低，加工性能差膨脹大、首次效率低、循環(huán)性能4、各大車企和電池企業(yè)跟進大圓柱設(shè)計方案，硅基負極材料行業(yè)需求有望釋放尤其是近幾年，各大車企和電池企業(yè)跟進大圓柱設(shè)計方案，對能量密度要求逐步提升，硅基負極材料逐步成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注焦點，市場將迎來爆發(fā)增長，預(yù)計到2030年硅基負極市場規(guī)模將突破300億元。硅基負極材料在能量密度方面有明顯優(yōu)勢，大圓柱電池的極片為受力均勻的圓柱形，在極片發(fā)生膨脹時不易受到損傷。例如，2020年9月22日的電池日上，特斯拉表示計劃采用冶金硅作為原材料，通過離子導電高分子進行涂覆、以及特殊膠粘劑（Binder）混合的形式，通過包覆方法以及改進粘結(jié)劑的方式來提升性能。整體具體從企業(yè)布局來分析，特斯拉作為大圓柱電池的最大推動者之一，2020年電池日上提出大圓柱電池的方案，2022年開始部分modely車型已開始搭4680電池。此后，寶馬、大眾、戴姆勒、小鵬、蔚來、江淮等車企也在積極跟進布局大圓柱電池。車企布局大圓柱電池情況企業(yè)布局情況特斯拉2020年，公司在電池日推出了4680電池，同年在弗里蒙特工廠建設(shè)了一條電池試驗線。22Q2在德州工廠開始向客戶交付帶有4680電池組的ModelY。2023年6月，公司德州工廠4680電池電芯累計產(chǎn)量超1000萬顆，對應(yīng)約1.2萬輛ModelY需求。公司大圓柱中短期規(guī)劃100GWh，2030年計劃達到3TWh產(chǎn)能寶馬2022年9月，寶馬官方宣布自2025年開始在“NEUEKLASSE新世代”車型中使用46系大圓柱電芯，并與寧德時代、億緯鋰能簽訂合約，兩家電池公司將為其在中國和歐洲各自建立兩座電池工廠，每座工廠年產(chǎn)能20GWh。2022年10月，公司與遠景動力達成合作，遠景動力將從2026年起為寶馬提供46系電池，并在美國南卡羅萊納州新建30GWh工廠為其供貨，2026年投產(chǎn)。蔚來自研4680圓柱電池，計劃量產(chǎn)，供給蔚來旗下車型及子品牌阿爾卑斯使用。大眾大眾考慮從2025年開始使用圓柱電池，Northvolt或?qū)⒊蔀榇蟊姷膱A柱電池主要供應(yīng)商之一。通用在未來的新電動車平臺上將支持使用類似4680規(guī)格的大圓柱電池。江淮CBAK能源科技宣布，已與江淮汽車簽署了一項為期三年的聯(lián)合產(chǎn)品開發(fā)戰(zhàn)略協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)包括4680型號的圓柱形鋰電池及電池組。目前江淮汽車正在進行基于46系列的全新平臺規(guī)劃。未來將開發(fā)4680/46105系列電芯，并實現(xiàn)整包CTP。除了上述車企外，電池企業(yè)也在積極跟進大圓柱設(shè)計方案，為硅基負極材料行業(yè)提供巨大的需求。例如，特斯拉在2020年9月的電池日推出4680電池，截至2023年6月17日，特斯拉美國得克薩斯州超級工廠4680電池電芯累計產(chǎn)量已突破1000萬顆；國內(nèi)電池企業(yè)億緯鋰能、寧德時代均已拿到寶馬的大圓柱電池定點，預(yù)計會在國內(nèi)和海外同時建設(shè)大圓柱電池產(chǎn)能。電池企業(yè)大圓柱電池規(guī)劃情況企業(yè)量產(chǎn)時間大圓柱規(guī)劃松下2023年2021年，松下首次展示其為特斯拉打造的新型4680電池。2022年2月，松下宣布在日本和歌山工廠新建兩條生產(chǎn)線，預(yù)計年產(chǎn)能10GWh。2022年5月，松下小量試產(chǎn)4680電池芯。2022年11月，松下在美國堪薩斯州30GWh動力電池工廠正式動工，將為特斯拉生產(chǎn)4680圓柱電池。2023年5月，松下宣布推遲其4680電池的商業(yè)化生產(chǎn)時間，由原定的2023年4月至2024年3月推遲至2024年4-9月；同月公司宣布2031年前在美國新建兩家或以上工廠提高4680電池產(chǎn)能。LG新能源2023年2022年6月，LG新能源宣布，將在韓國梧倉工廠，新建約9GWh的4680電池生產(chǎn)線，計劃量產(chǎn)時間為2023年下半年。三星SDI2024年2022年7月，三星SDI建設(shè)4680電池試產(chǎn)線，產(chǎn)能接近1GWh，后續(xù)預(yù)計擴建至8-12GWh。2023年3月三星SDI與通用汽車簽署協(xié)議，在美國新建電池合資工廠（約30GWh），主要生產(chǎn)大圓柱電池。近日，公司預(yù)計最快2023Q3開始給特斯拉ModelY供應(yīng)4680電池。寧德時代2024年寧德時代已規(guī)劃8條產(chǎn)線12GWh的大圓柱電池產(chǎn)能，2022年9月與寶馬達成合作，將于中國和歐洲各建20GWh大圓柱電池產(chǎn)能，預(yù)計2024年開始量產(chǎn)并于2025年為寶馬批量供應(yīng)圓柱電池。比克電池2023年比克46系列大圓柱電池高度尺寸覆蓋80mm至120mm，計劃22下半年小批量量產(chǎn)，23年規(guī)模量產(chǎn)，預(yù)計未來幾年將產(chǎn)能擴充至80GWh。億緯鋰能2024年2021年公司與以色列StoreDot合作開發(fā)4680和4695電池。公司荊門年產(chǎn)20GWh大圓柱電池工廠已經(jīng)建成，預(yù)計在2023年下半年開始量產(chǎn)。2022年9月，公司收到寶馬的大圓柱電池定點函。截止2023年6月，46系列動力儲能電池已