一、硅基負極材料產業概述
1、分類及對比
由於新能源汽車對續航能力要求的提高，鋰電池負極材料需要向着高比容量方向發展。石墨負極能量密度發展已接近極限（372mAh/g），而硅基負極理論比容量為4,200mAh/g，因此使用硅基負極材料的鋰電池在能量密度、續航能力等方面具有顯著的比較優勢，是市場公認的下一代負極。目前受限於成本、技術和效率情況而言，市場仍主要以天然石墨和人造石墨為主，其中人造石墨佔比超80%。
主要負極材料對比情況
資料來源：公開資料整理
硅單質能量密度高但體積膨脹大導致循環、倍率性能差，故難以實現產業化，一般採用以下硅納米化或氧化亞硅，並與石墨複合進行改性改進。主要分為硅碳負極（消費領域）和硅氧負極（消費+動力），其中硅碳負極採用納米硅和基體材料形成前驅體，目前商業化容量在450mAh/g以下，硅氧負極採用純硅和二氧化硅合成一氧化硅形成前驅體，目前商業化應用容量主要在450-500mAh/g，成本較高。
硅碳和硅氧負極性能對比情況
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2、生產流程
硅氧負極材料是將純硅和二氧化硅合成一氧化硅，形成硅氧負極材料前驅體，然後經粉碎、分級、表面處理、燒結、篩分、除磁等工序製備而成的負極材料。硅基負極材料具有生產技術難度大、工藝非標準化和技術門檻高的特徵，目前國內生產的硅基負極材料主要用於製造動力電池和消費電子電池。
硅基負極材料生產流程簡圖
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二、硅基負極材料產業鏈整體簡析
1、產業鏈簡圖
就硅基負極材料產業鏈整體情況而言，上游原材料主要包括硅材料、石墨材料和導電劑等，受限與國內主要生產企業技術相差較大，也因為硅碳負極和硅氧負極製備方式有所差距，整體原材料有所差別，其中硅材料主要包括納米化硅等，包括博遠新材等企業。中游主要為硅基負極的生產製造企業，國內企業主要負極材料龍頭企業，包括璞泰來、貝特瑞、杉杉股份等，國際企業主要為日韓企業，包括日本信越化學、大阪鈦業、日立化成、昭和電工和韓國大洲等。下游按照鋰電池應用可分為消費和動力領域，其中硅碳材料一般用於消費，硅氧材料都可適用。
硅基負極產業鏈簡圖
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2、上游端
金屬硅位於硅基新材料產業鏈的頂端，是光伏、有機硅、合金等國民經濟重要部門的核心原料。隨着近年來光伏、新能源汽車、電子信息的行業的不斷髮展，我國金屬硅的需求量不斷增長，產量也隨之不斷增加。根據數據，2021年我國金屬硅產量和消費量分別為261萬噸186萬噸，同比2020年分別增長24.3和13.4%。整體來看，目前國內硅材料供給相對穩定且處於增長態勢，是硅基材料發展的基石。
2016-2021年中國金屬硅產銷變動情況
資料來源：公開資料整理
3、下游端
從鋰電負極材料情況來看，由於下游需求的不斷增加，我國鋰電池負極材料的出貨量逐年增加。據資料顯示，2021年我國鋰電池負極材料出貨量為72萬噸，同比2020年增長97%左右。負極材料整體需求的持續增長表明我國硅基負極未來巨大的發展空間，雖然目前國內負極材料仍主要以人造石墨為主，預計隨着硅基負極成本降低，市場滲透率有望持續增長。
2016-2021年中國負極材料出貨量及增長率
資料來源：公開資料整理
目前我國硅基材料主要應用於消費領域，隨着國內數碼電子增速持續放緩（智能手機市場漸趨飽和，國內企業開始主動如印度、東南亞和歐洲等國外市場，平板電腦增速放緩），消費鋰電需求增速下降，預計動力領域逐步成為關鍵需求來源。根據數據顯示，我國新能源汽車銷量從2014年的7.5萬輛增長至2021年的354.5萬輛，中間2019年受限於補貼下滑銷量小幅度下降，尤其是2021年以來市場銷量爆發，主要原因是政策帶動下（補貼、公共領域的強制政策等），加之技術持續發展（續航增強，百公里電耗下降等），成本下降和價格下降導致隨着市場景氣度上升，2022年以來，市場仍保持高景氣度，三月份產銷分別為188.1萬輛和186.4萬輛（工信部數據），整體新能源汽車的發展帶動動力電池產業快速發展，作為未來負極材料的首選，硅基負極有望受益快速發展。
2014-2021年中國新能源汽車銷量及增長率
資料來源：中汽協，華經產業研究院整理
相關報告：華經產業研究院發佈的《2022-2027年中國硅基負極材料市場競爭態勢及投資規劃建議報告》；
三、硅基負極材料市場現狀分析
1、出貨量
就我國硅基發展現狀而言，目前我國硅基材料主要用於消費領域（電動工具、智能家居等），動力領域有望帶來指數型增長。根據數據，2021年以來，受益消費領域需求旺盛加之國際市場需求上升，我國複合硅基出貨量需求從2020年0.6增長至2021年的1.1萬噸。整體來看，目前國內硅基規模仍較小，主要應用於高端圓柱電池，降本仍是行業發展關鍵。
2020-2021年中國複合硅基負極出貨量及增長率
資料來源：GGII，華經產業研究院整理
2、滲透率
就我國飛機負極材料滲透情況而言，目前我國硅基負極材料受限於成本問題，仍主要應用高端電池，整體滲透率較低。根據數據，2016-2020年我國硅基負極材料滲透率持續增長，已達2.5%，仍有較大空間。，不同於正極材料的激烈競爭，目前我國負極材料市場相對平穩，人造石墨和天然石墨佔據主要市場（2021年分別佔比84%和14%），預計未來隨着硅基技術發展，有望為負極材料帶來的新的改變。
2017-2020年中國硅基負極材料滲透率走勢圖
資料來源:公開資料整理
3、價格對比
硅基負極以容量定價，硅負極純品價格在每噸20萬及以上,複合品價格一般在8-12萬元/噸，毛利率40%以上，單價、盈利能力均高於目前的石墨類負極材料。國內外電池廠商硅基負極電池產業化穩步推進，疊加特斯拉電池新技術，硅基負極規模化應用有望加速。
2021年底石墨類負極及硅基負極單價對比
資料來源：華經產業研究院整理
四、硅基負極競爭格局
1、競爭格局
2021年以來，硅負極參與車企明顯增加。特斯拉將硅負極應用於Model3，在人造石墨中加入10%的硅，將負極容量提升至550mAh/g，單體能量密度達300Wh/kg；蔚來發布預鋰化硅碳負極、帶電量150kWh、續航里程達1,000km的半固態電池，配套蔚來ET7，預計將於2022年四季度推出；廣汽埃安AIONLX採用海綿硅負極片電池技術，電芯比能量超過280Wh/kg，NEDC續航超過1,000km。在供給端，硅負極也正逐漸成為企業競逐風口，各大企業紛紛加速佈局。從專利來看，貝特瑞佈局較早，數量大於杉杉及璞泰來。貝特瑞於2006年開始佈局硅基專利，佔據先發優勢。
國內硅基負極材料發展概況
資料來源：公開資料整理
2、主要企業分析
貝特瑞硅碳、硅氧兩手抓，且在持續更新迭代。截至20年，貝特瑞硅碳負極已開發至第三代產品，比容量從第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g，正在開發第四代硅碳負極材料產品，硅氧負極部分產品比容量達到1600mAh/g以上。22年2月17日，貝特瑞擬擴產4萬噸硅基負極，加上現有的3000噸產能，總產能在4.3萬噸。一期1.5萬噸公司預計23 年底投產，餘下規劃於28 年前投產，硅基負極產能擴張明顯加速
2017-2019年貝特瑞硅基負極材料產業現狀
資料來源：公司公報，華經產業研究院整理
五、硅基負極發展趨勢
1、4680電池或是行業關鍵轉折點
硅基負極未來市場前景廣闊。伴隨4680電池量產進程加快，寧德時代、松下、億緯鋰能、LG等電池廠商均在4680電池技術上有產能規劃，預計4680大圓柱電池的量產有望帶來硅基負極需求的增長。4680電池採用了高鎳正極，需要使用比容量更高的硅負極與之匹配，最大限度的提升電池整體能量密度，其次，4680圓柱形的體積相較於方形和軟包結構，更容易控制硅負極的體積膨脹。特斯拉在2022年2月份宣佈已生產了100萬塊4680電池，預計4680電池會在2022年出貨，在2023年迎來放量，帶動硅負極增長。
2、石墨負極已達理論天花板
與石墨類負極材料相比，硅基負極材料具有超高的理論比容量和較低的脱鋰電位，在對鋰離子電池能量密度的要求逐步提高，及電池廠商對於高鎳體系掌握的逐步成熟的背景下，石墨負極體系向硅基負極體系升級成為主要方向，市場空間廣闊。
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