锂电负极材料概览
锂电池负极材料主要分为碳基材料和非碳基材料。
碳基材料包括天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球(MCMB) 、软碳(如焦炭) 负极、硬碳负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。
非碳基材料主要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。
锂电池主要负极材料：
资料来源：《锂离子电池负极材料研究进展》李春晓
目前，以人造石墨为代表的碳基材料是锂离子电池负极的主要使用材料，石墨类负极材料占据负极材料95%的市场份额。
现阶段商业化石墨负极材料已经接近其理论比容量极限（372mAh/g），为进一步提升电池能量密度，寻找更高比容量负极材料成为产业研究重点。
资料来源：能源学人
硅基负极行业概览
硅基负极的原材料主要由硅材料和石墨构成。硅在常温下与锂合金化，理论比容量高达4200mAh/g，是目前石墨类负极材料的十倍以上。
硅基负极优势明显，不存在析锂隐患，安全性好于石墨类负极材料，且储量丰富，成本低廉。能从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，快充性能优异，是最具潜力的下一代锂电池负极材料。
但硅基负极在嵌锂过程中体积膨胀严重、材料导电性差、首效和循环性能等问题制约了其商业化应用。
由于硅基材料的固有缺陷，材料层面需纳米化、碳包覆等综合处理，工艺复杂，目前行业仅少数企业掌握，且各家工艺均不同，目前没有标准化工艺。
根据掺硅比重的不同，硅基负极理论价格区间在 7-17 万元之间，未来随着规模效应和技术降本，长期价格将会下降。
要保证高一致性、高安全性、高循环性和低膨胀的同时，稳定批量生产难度大。
因此人造石墨在未来仍会是主流负极材料，但硅基负极也将拥有稳定的客户群体。
资料来源：公开资料
90年代开始研发硅材料应用于锂电池负极，直至2013、2014年才分别实现硅碳负极、硅氧负极的产业化，真正产业化历程相对较短。
硅碳负极材料是将纳米硅与基体材料通过造粒工艺形成前驱体，然后经表面处理、烧结、粉碎、筛分、除磁等工序制备而成。
目前商业化应用容量在450mAh/g以下，成本较低，虽然首效相对较高，但循环寿命较差，主要用于3C数码领域。
硅氧负极材料将纯硅和二氧化硅合成一氧化硅，形成硅氧负极材料前驱体，然后经粉碎、分级、表面处理、烧结、筛分、除磁等工序制备而成。
目前商业化应用容量主要在450-500mAh/g，成本较高，虽然首效相对较低，但循环性能相对较好，主要用于动力电池领域，特斯拉即使用硅氧负极掺混人造石墨方式应用。
硅基材料产业链：
硅基负极市场格局
硅基负极应用中，国际材料厂商领先。其中日韩电池厂率先实现应用，国内厂商跟进。
硅基负极在日本起步较早，该材料在日本已经得到批量使用，日本松下公司应用最为领先，其发布的NCR18650C型电池的容量高达4000mAh/g，并于2013年量产，已批量应用于动力电池，供应特斯拉。此外韩国GS公司、日立化成、信越化学、三菱化学、昭和电工均已实现硅碳负极的量产。
三星、LG化学硅基负极目前主要应用于消费电池领域，动力电池在未来1-2年有望导入。
国内硅基渗透率仍较低，2021 年出货量 仅为 1.1 万吨，渗透率不足 2%。
从产能规划看，行业多数企业在积极布局负极及石墨化产能的同时，也持续加大硅基负极研发力度。
目前，国内仅有少部分企业实现了量产，大部分仍然处于中试或者实验阶段。
国内研发或生产硅基负极的企业主要有：负极企业如杉杉股份、璞泰来、凯金能源等；校企合作的团队如天目先导、新安股份等；跨界进入负极领域的企业如国轩高科（电池企业）、石大胜华（电解液企业）、硅宝科技（化工材料企业）等。
硅基负极材料下游应用
目前商业化硅基负极主要应用于圆柱电池。
特斯拉通过在人造石墨中加入硅基材料，已在部分车型上采用硅碳负极作为动力电池新材料。
随着新能源车快速发展，快充技术发展和续航里程焦虑，以及未来特斯拉大圆柱电池放量，有望带动硅基负极在动力市场需求快速上量。
此外，硅基负极也有望在 2023 年后应 用在其他动力电池尤其是高镍领域，加上消费电池渗透率提升所带的
国内厂商中宁德时代、力神、国轩高科、比亚迪、比克动力等电池企业正在加快硅基负极电池的研发和试生产。其中承接国家科技部300wh/kg高能量密度重大科技专项的宁德时代、力神、国轩高科均已通过项目中期验收。
国内厂商中贝特瑞硅基负极性能最为领先，已进入松下供应链，为特斯拉的动力电池配套，领先同行。
杉杉股份、硅宝科技、正拓能源等公司的相关材料也已实现小批量供货。除此之外，江西紫宸、星城石墨、斯诺等也都在积极推进硅碳负极的产业化，各自也有产品。
全球硅基负极材料的产业化进展梳理：
资料来源：GGII, 浙商证券
在应用端，松下、三星、宁德时代等电池厂已经部分采用贝特瑞或杉杉股份等相关产品，在车型方面，硅基负极在特斯拉汽车等部分车型的应用已经落地，硅基负极有望随配套车型的放量实现较好销量。
在电池端，未来随着4680大圆柱电池量产，带动国内企业跟进布局，叠加锂电池下游持续景气，将打开硅基负极市场空间。
整车端方面，未来两年是整车厂品牌向上的最佳时间窗口，高端车型有望密集推出，带动快充等补能需求的提升，硅碳材料高比容量优势逐渐凸显。
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