前言：
硅基負極理論比容量遠高于石墨，具備較大發(fā)展前景，逐漸成為電池負極材料研究的熱點。硅負極不同摻硅量適應不同場景的需求，目前硅基負極材料已在手機等多個場景逐步開啟規(guī)模級應用。從技術趨勢看，硅氧和硅碳為硅基負極材料產(chǎn)業(yè)化應用主要技術路線，其中新型 CVD 硅碳憑借在能量密度和膨脹控制方面的突出表現(xiàn)，正逐步成為行業(yè)主流選擇。
深圳貝特瑞是國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負極材料的企業(yè)之一，其新一代硅基負極產(chǎn)品已于2024年成功導入國際頭部客戶供應鏈，在國內(nèi)乃至全球硅基負極市場份額領先，為龍頭企業(yè)；除此之外，國內(nèi)天目先導、蘭溪致德、璞泰來等進展相對領先。隨著多家企業(yè)布局千噸級以上硅基負極產(chǎn)能，硅基負極有望逐步走向產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)話語權將不斷增強。
一、硅基負極材料成研究熱點，已在手機等多個場景逐步開啟規(guī)模級應用
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國硅基負極材料行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資預測報告（2025-2032年）》顯示，硅基負極材料是鋰離子電池中的一種關鍵材料，具備獨特的材料組成和優(yōu)越的性能。
石墨負極是現(xiàn)階段鋰電池采用的主流負極材料，但由于理論比容量低（372 mA·h/g）和鋰離子枝晶生長等問題，石墨性能提升空間已有限。而硅基負極的理論比容量（4200 mA·h/g）遠高于石墨，工作電壓(0.4V)適宜，不存在析鋰隱患，且 Si 在地殼儲量豐富、價格低廉且環(huán)境友好，因此具備較大發(fā)展前景。硅基負極材料逐漸成為電池負極材料研究的熱點。
電池負極材料對比
| 性能指標 | 硅基復合材料 | 人造石墨 | 天然石墨 | 中間相碳微球 | 石墨烯 | 鈦酸鋰 |
| 克容量(mAh/g) | 4200 | 310-360 | 340-370 | 300-340 | 400-600 | 165-170 |
| 首次效率(%) | 84% | 93% | 90% | 94% | 30% | - |
| 循環(huán)壽命(次) | 300-500 | >1500 | >1000 | >1000 | 10 | >30000 |
| 工作電壓 | 0.3-0.5V | 0.2V | 0.2V | 0.2V | 0.5V | 1.5V |
| 快充性能 | 好 | 一般 | 一般 | 一般 | 差 | 好 |
| 倍率性能 | 一般 | 一般 | 差 | 好 | 差 | 好 |
| 安全性 | 差 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 好 |
| 優(yōu)點 | 理論比能量高 | 技術及配套工藝成熟，循環(huán)性能好 | 技術及配套工藝成熟，成本低 | 技術及配套工藝成熟，倍率性能好，循環(huán)性能好 | 電化學儲能性能優(yōu)異，充電速度快，可提高鋰電池的負載能力 | 倍率性能優(yōu)異，高低溫性能優(yōu)異，循環(huán)性能優(yōu)異，安全性能優(yōu)異 |
| 缺點 | 技術及配套技術不成熟，成本高，充放電體積變形，導電率低 | 比能量低，倍率性能差 | 比能量已到極限，循環(huán)性能及倍率性能較差，安全性較差 | 比能量低，安全性能較差，成本高 | 技術及配套技術不成熟，成本高 | 技術及配套工藝不成熟，成本高，能量密度低 |
| 發(fā)展方向 | 低成本化，解決與其他材料的配套問題 | 提高容量，低成本化，降低內(nèi)阻 | 低成本化，改善循環(huán) | 提高容量，低成本化 | 低成本化，解決與其他材料的配套問題 | 解決鈦鋰酸與正極、電解液的匹配 |
資料來源：觀研天下整理
硅基負極材料是以硅為活性物質，通過與鋰離子發(fā)生反應實現(xiàn)儲能的電極材料，起著能量的儲存與釋放的作用，硅負極不同摻硅量適應不同場景的需求。
目前硅基負極材料已經(jīng)在國內(nèi)多個場景逐步開啟規(guī)模級應用：低硅占比5%-10%，適用于對循環(huán)性能要求較高的場景，如消費電子產(chǎn)品、新能源車；中等硅占比10%-20%，適用于能量密度要求更高的高端新能源車、無人機；高硅占比20%-30%，適用于對能量密度要求極高的場景，如低空載人飛行器、長航時飛行器等。
硅基負極材料應用情況
| 應用領域 | 應用情況 |
| 手機 | 手機容量突破主要依賴于硅碳負極的應用。手機電池容量的大幅提升主要依賴于硅碳負極的應用，如一加 Ace 3 Pro 的 6100mAh 電池，比傳統(tǒng) 5000mAh 電池容量增加了 23.1%，6%的硅含量帶來約 1000mAh 的容量提升，同時體積相比 5000mAh 電池減少 3%，原因在于硅碳負極材料擁有更高的能量密度。 |
| 可穿戴設備 | AI 眼鏡依然極度依賴充電，遠無法做到如智能手機的全天候使用，且 AI 計算能力越強，AI 眼鏡掉電越快。硅負極為重要解決方案。隨著 AI、XR 硬件等追求有限空間內(nèi)長續(xù)航的應用領域更多產(chǎn)品的落地和普及，對高能量密度、安全優(yōu)質的電池產(chǎn)品需求會進一步爆發(fā)，硅負極為重要解決方案。產(chǎn)業(yè)內(nèi)如豪鵬科技已完成高硅含量的鋰離子電池開發(fā)，并應用于穿戴類產(chǎn)品，公司將與歐洲某硅材料戰(zhàn)略合作伙伴共同圍繞 100%硅負極鋰離子電池產(chǎn)品展開研發(fā)工作，并將在未來集中轉化應用于北美知名智能穿戴類品牌客戶的相關項目。 |
| 電動工具 | 硅基負極在小圓柱電池中的應用已較為成熟，根據(jù)高工鋰電，電動工具對硅基負極的需求隨電池容量升高而遞增，2500-2600mAh 的高倍率小圓柱電池已開始應用硅基負極，而3000-3500mAh 的產(chǎn)品則更為依賴。根據(jù)天鵬電源（蔚藍鋰芯）官網(wǎng)，其倍率型三元電池已經(jīng)廣泛使用硅氧、硅碳負極。 |
| 電車 | 特斯拉、寶馬大圓柱電池已明確搭載硅碳負極。特斯拉 4680 電池始終采用硅負極；寶馬動力電池第六代產(chǎn)品，使用大圓柱電芯，與第五代方形電芯相比，正極鎳含量更高，鈷含量減少，負極硅含量增加，能量密度提高 20%，續(xù)航里程提升 30%，充電速度提升 30%。特斯拉 4680 電池已實現(xiàn)批量的供應，而寶馬大圓柱電池率先應用于今年亮相的首款新世代車型，以及 2026 年起量產(chǎn)的國產(chǎn)新世代車型，并將廣泛應用到其他純電車型，包括未來的純電 M 車型。25 年國內(nèi)硅負極有望上車。根據(jù)《財經(jīng)》，車用動力電池的裝車前驗證需要更長時間，根據(jù)新車計劃，2025 年有多家車企的新能源高端車型都將應用含硅負極技術，其中低硅負極材料，量產(chǎn)難度較低，成本增加少，在提升能量密度的同時，循環(huán)壽命損失不明顯，終端客戶無需復雜調(diào)整即可能量密度提升。 |
| 固態(tài)電池/半固態(tài)電池 | 固態(tài)電池：長期發(fā)展趨勢確定。較液態(tài)電池，全固態(tài)電池在理論上具備更高能量密度、更安全、長壽命、更廣溫度工作范圍，是進一步打開車、低空飛行器、機器人續(xù)航上限的理想方案，也是國家鞏固電池領域科技定價權的重要抓手，政策+市場雙加持下，長期發(fā)展趨勢確定。全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進，硅碳負極為全固態(tài)電池中期的主流方案。2025 年 2 月，歐陽明高院士表示，當前全固態(tài)電池的技術路線，要聚焦以硫化物電解質為主體電解質，匹配高鎳三元正極和硅碳負極的技術路線，以比能量 400Wh/kg、循環(huán)壽命 1000 次以上為性能目標，確保 2027 年實現(xiàn)轎車小批量裝車。半固態(tài)電池：車領域，2024 年部分車企已經(jīng)量產(chǎn)裝車半固態(tài)電池，如衛(wèi)藍新能源供應蔚來，清陶能源供應上汽智己；2025 年，上汽名爵等更多車企將在新車型上搭載半固態(tài)電池。消費電子領域，24 年初手機廠商開始在旗艦機型，尤其折疊屏機型上搭載半固態(tài)電池，24 年底 vivo 開始在 2000 元—4000 元價位的中端機 S20 上搭載半固態(tài)電池（藍海電池），藍海電池的負極材料采用了業(yè)內(nèi)領先的二代硅技術，能量密度達 780Wh/L，相較于上一代的極限石墨電池，能量密度提升 15.4%。低空領域，寧德時代布局有凝聚態(tài)電池，可用于電動飛機，根據(jù)高工鋰電，硅負極的添加比例或在 20%以上。 |
資料來源：觀研天下整理
二、硅氧、硅碳為硅基負極材料產(chǎn)業(yè)化應用主要技術路線，其中采用CVD制備的硅碳材料正逐步成行業(yè)主流選擇
從技術趨勢看，硅氧和硅碳硅基負極工藝相對成熟，綜合電化學性能較優(yōu)，是目前硅基負極材料得到產(chǎn)業(yè)化應用的主流技術路線。
硅基負極材料主流技術路線
| 主要種類 | 優(yōu)勢 | 劣勢 |
| 硅氧負極材料 | 可逆容量高，達 1,700-1,800mAh/g，接近理論容量；循環(huán)性能和倍率性能相對于其他硅基負極材料好 | 首次效率低，無法單獨使用，需要進行提高首效處理；SiO 工藝復雜，生產(chǎn)成本非常高 |
| 硅碳負極材料 | 克容量高；首次充放電效率高；工藝相對于其他硅基負極材料較為成熟 | 大批量生產(chǎn)電化學性能優(yōu)異的產(chǎn)品難度較高；循環(huán)性能和首次效率有待提高；電極膨脹率較高 |
資料來源：觀研天下整理
硅氧、硅碳負極的發(fā)展經(jīng)過多個階段，硅氧路線主要通過預鎂/預鋰化提升首效，硅碳路線中 CVD 法通過工藝改進實現(xiàn)性能的全面提升。從中長期提升能量密度的角度來看，材料廠商更傾向于發(fā)展硅碳負極，尤其是采用化學氣相沉積法（CVD）制備的硅碳材料。
硅氧負極通過預鎂、預鋰化提升首效，但成本顯著提升；而硅碳負極通過CVD 氣相沉積法制備出多孔碳骨架，然后在多孔碳內(nèi)部通過硅烷沉積納米硅顆粒，最后進行碳層包覆，該技術充分利用多孔碳的內(nèi)部空間，實現(xiàn)硅納米顆粒的均勻分布，有效控制硅在充放電過程中的體積膨脹，同時碳層包覆進一步提高了材料的電導率和穩(wěn)定性，顯著改善了硅碳負極的首效、能量密度、循環(huán)性能和電芯膨脹等性能。
盡管硅氧路線仍在特定領域保持優(yōu)勢，但新型 CVD 硅碳憑借在能量密度和膨脹控制方面的突出表現(xiàn)，正逐步成為行業(yè)主流選擇。CVD法產(chǎn)能規(guī)劃中，海外Group14已量產(chǎn)，天目先導、蘭溪致德等初創(chuàng)公司具備百噸級產(chǎn)能，貝特瑞、璞泰來等傳統(tǒng)負極公司陸續(xù)跟進。
硅氧負極路線迭代
| 類別 | 第一代硅氧 | 第二代硅氧 | 第三代硅氧 |
| 改進方法 | 氧化亞硅與石墨材料復合 | 在制備過程中添加鎂元素 | 在負極材料中預先嵌入一定量的鋰 |
| 效果 | 改善循環(huán)穩(wěn)定性，但首效較低（約 70%） | 首效提升至 80%左右，但預鎂化產(chǎn)品普遍克容量不高 | 進一步提升首效至 86%-92%，但預鋰化成本整體較高 |
資料來源：觀研天下整理
不同工藝制備硅碳優(yōu)缺點
| 制備方法 | 優(yōu)點 | 缺點 |
| 化學氣相沉積法 | 首次充放電效率高,循環(huán)穩(wěn)定性好,設備要求較低,適合工業(yè)化生產(chǎn) | 比容量相對較低 |
| 機械球磨法 | 顆粒尺寸小,粉末活性高,顆粒分布均勻,成本低,工藝簡單高效 | 團聚現(xiàn)象嚴重,結構不穩(wěn)定 |
| 噴霧法 | 分散性好,粒度均勻可控,可制備多組分,減輕團聚現(xiàn)象 | 能耗高,受溫度影響較大,儀器要求高 |
| 鎂熱還原法 | 成本較低,環(huán)境友好,循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能好 | 熱量積累導致多孔結構坍塌,放電比容量較低 |
| 溶膠-凝膠法 | 分散性能好,合成方法簡單、溫和且易于放大,較高的可逆容量 | 原料價格比較昂貴,生產(chǎn)時間長,穩(wěn)定性差,首效較低 |
| 熱解法 | 空隙結構大,有效緩解體積變化 | 分散性能差,團聚現(xiàn)象嚴重 |
資料來源：觀研天下整理
三、貝特瑞處于中國乃至全球硅基負極材料市場主導地位，國產(chǎn)話語權將持續(xù)增強
布局硅負極的企業(yè)眾多，大致可分為傳統(tǒng)石墨負極企業(yè)、一級企業(yè)、跨界布局企業(yè)三類。
傳統(tǒng)石墨負極企業(yè)為石墨負極的老牌企業(yè)，代表包括璞泰來（江西紫宸）、貝特瑞、杉杉股份；一級企業(yè)專注于硅負極開發(fā)，仍在一級融資階段，代表包括蘭溪致德、天目先導等；跨界布局企業(yè)從其他領域切入硅負極，代表包括勝華新材、硅寶科技等。
其中，深圳貝特瑞是國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負極材料的企業(yè)之一，其新一代硅基負極產(chǎn)品已于2024年成功導入國際頭部客戶供應鏈，在國內(nèi)乃至全球硅基負極市場份額領先，為龍頭企業(yè)。根據(jù)數(shù)據(jù)，2022年貝特瑞、信越化學和韓國大洲(Daejoo)三家企業(yè)共占據(jù)全球約86%的市場份額。除此之外，國內(nèi)天目先導、蘭溪致德、璞泰來等進展相對領先，如天目先導研發(fā)的新一代硅碳負極材料已成功進入比亞迪、寧德時代以及韓國 LG、SK 等國內(nèi)外龍頭企業(yè)的供應鏈；璞泰來 CVD 沉積硅碳負極取得小批量量產(chǎn)訂單。多家企業(yè)已布局千噸級以上硅基負極產(chǎn)能，并在客戶處測試和驗證，有望逐步走向產(chǎn)業(yè)化，國產(chǎn)話語權將不斷增強。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
我國主要硅負極企業(yè)產(chǎn)品布局及產(chǎn)能規(guī)劃
| 硅負極企業(yè) | 產(chǎn)品布局 | 產(chǎn)能規(guī)劃 |
| 貝特瑞 | 截至 2023 年末，硅碳負極材料已經(jīng)開發(fā)至第五代產(chǎn)品，比容量 2000mAh/g 以上，硅氧負極材料已完成多款氧化亞硅產(chǎn)品的技術開發(fā)和量產(chǎn)工作，比容量達到 1500mAh/g 以上 | 擁有硅基負極材料產(chǎn)能 0.5 萬噸/年 |
| 杉杉股份 | 硅基負極以氧化亞硅為主 | 規(guī)劃產(chǎn)能 4 萬噸/年鋰離子電池硅基負極材料，一期在 24 年底已投產(chǎn) |
| 璞泰來（江西紫宸） | 硅碳負極產(chǎn)品已小批量出貨，目前主要供應下游頭部消費電子客戶。 | 積極推進在安徽蕪湖投資建設的硅基負極項目的建設進度，并將逐步進入設備安裝調(diào)試環(huán)節(jié)，預計 2025 年上半年首批硅碳負極產(chǎn)能有望建成投產(chǎn) |
| 天目先導 | 產(chǎn)品已進入全面量產(chǎn)階段，能夠滿足能量密度高于 300Wh/kg 及 700Wh/L 的高性能鋰離子電池的需求。 | 公司目前實際產(chǎn)能已達 45000 噸/年，其中硅基負極材料產(chǎn)能12000 噸/年、硬碳負極材料產(chǎn)能 10000 噸/年、固態(tài)電解質產(chǎn)能3000 噸/年、可定制化石墨負極材料產(chǎn)能 20000 噸/年 |
| 蘭溪致德 | 產(chǎn)品經(jīng)過國內(nèi)外近 30 家重點客戶 1 年以上的試用 | 一期 500 噸鋰電池硅碳負極材料項目于 2021 年 7 月正式投產(chǎn)；二期 3000 噸項目也在積極推進中 |
| 勝華新材 | 硅基負極材料在固態(tài)電池領域已獲得客戶 B 樣認證，并與多家頭部企業(yè)建立了合作關系 | 規(guī)劃 6 萬噸硅基負極產(chǎn)能 |
| 硅寶科技 | 硅碳負極產(chǎn)品可用于 3C 電池、動力電池、圓柱電池、固態(tài)電池等 | 已建成 1000 噸/年硅碳負極材料中試生產(chǎn)線且順利投產(chǎn) |
資料來源：觀研天下整理（zlj）
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