随着大功率单车车型的不断推出和能量补充效率的提高,负极作为电池提高能量密度的“短板”日益凸显。硅基负极材料作为理想的下一代负极材料,一方面硅的比容量高达4200mAh/g,对提高电池的能量密度有重要作用。产品方面,4680大圆柱电池的量产,有望从电池端开启硅基阳极市场的爆发式增长;技术上,随着产品的迭代,SEI膜的体积膨胀和持续生长等问题也会随着材料和预锂的完善而得到解决。看好在相关行业布局多年,在相关领域具有核心技术竞争力和较强成本控制的相关标的。
硅基阳极:下一代阳极材料,以高比容量为核心优势。
碳基材料是目前应用最广泛的负极材料,其理论比容量为372mAh/g,而硅的比容量高达4200 mAh/g,是碳基材料的10倍以上。是目前已知最高的负极材料,高比容量的优势使得硅基材料被视为理想的下一代负极材料。碳辅助硅兼具容量和寿命:硅材料在充放电过程中体积膨胀可达120% ~ 300%,导致硅颗粒分化,SEI膜破裂增厚,影响电池首次充电效率和寿命。目前的解决方案是硅颗粒提供储锂能力,碳材料缓冲体积变化,同时兼顾更高的比容量和更长的使用寿命。目前,硅碳复合和硅氧复合是硅基阳极的主要技术路线。
需求端引领供给端产量,休眠的硅基阳极将迎来爆发。
1)需求端:锂电池需求增加,高密度电池推出加速。需求端,随着新能源汽车进入1-N阶段,电池端驱动进入高品质产品驱动阶段。我们预测2025年全球新能源汽车动力电池需求有望达到1380GWh,中长期增长确定性高,空间大,增速快。产品结构方面,随着下游客户对快充性能和电池寿命提出更高要求,高能量密度电池受到市场青睐,硅基负极优势更加突出;
2)爆点:4680电池引领需求爆炸。圆柱形电池在应力分布方面的优势将使硅基阳极首先应用在圆柱形电池上。随着特斯拉4680大圆柱电池的量产,我们预计4680电池将在2023年迎来爆发元年。之后随着国内外头电池供应商跟进布局,将带动硅基材料的爆发。预计2025年硅基阳极出货量将达到9.8万吨(2021-2025年CAGR将达到53%),对应市场规模约150亿元,其中动力电池出货量8.7万吨,对应市场规模132亿元。
3)行业端:供给端提前布局,技术积累将迎丰收:贝特瑞、杉杉、实达生化均已实现硅基阳极量产,普泰来、硅宝科技等公司处于布局、中试或研发阶段。
性能强调:体积膨胀降低寿命和首次充电效率。前锂和材料端优化是前进的方向。
硅基材料缓解了纯硅材料的体积膨胀,但硅基阳极和碳基阳极的寿命和首次充电效率还有差距。目前主要包括:1)阳极预锂化。预锂指的是在电池工作前加入锂离子,会有效提高首次充电效率和电池寿命。2)改进硅基复合材料。除了硅碳(纳米硅)路线和硅氧路线,硅基阳极的寿命和循环性能也将通过添加碳纳米管、石墨烯等新型导电材料来提高。
硅基负极材料作为理想的下一代负极材料,比容量明显大于其他负极材料,可以满足高能量密度的下游需求。另外,随着4680大圆柱电池的量产,以及主流电池厂的跟进,我们预计硅基阳极将很快爆发。我们推荐将受益于硅基阳极需求增加的主辅材料供应商:杉杉股份(硅基阳极)、硅宝科技(硅基阳极)、普泰莱(硅基阳极)、天奈科技(碳纳米管)、新舟邦(电解质)、景瑞电工材料(粘合剂)。我们建议关注他们。
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