硅基负极作为新型负极材料,更契合电池高能量密度的发展趋势。传统石墨负极材料在能量密度方面已接近其发展极限。石墨负极材料的理论比容量为 372mAh/g,目前实际产品的比容量可以达到 360mAh/g,比容量性能已趋于其理论最大值,基本达到极限水平。而硅材料的理论比容量高达 4200mAh/g,超过传统石墨材料的 10 倍。“硅基负极+高镍正极”的配合使用可以为锂电池带来 20%-50%的能量密度提升,因此,硅基负极在提高动力电池高能量密度性能上有着巨大的应用潜力。
电池的快充性能取决于负极,具有高倍率性能的硅基负极备受青睐。快充是提升电动车使用体验的关键。快充技术是锂电池技术进步的方向。动力电池充放电倍率(C 倍率)的大小对应充放电速度的快慢,国内领先动力电池企业正在推进动力电池充放电倍率从1C-2C 向 4C-6C 发展。而电池的倍率性能也就是快充性能主要取决于负极。目前电池负极的主流是人造石墨。但石墨材料的嵌锂过程较慢限制了锂电池的快充应用,同时其对锂电位(0.05V)过低也致使在大电流充电过程中容易发生析锂现象,析出的锂枝晶可能会刺穿隔膜与正极接触,从而导致电池短路,危及电池安全。硅基负极对锂电位高于传统石墨负极,掺硅负极能够有效解决传统石墨负极的析锂问题,并实现电池快充性能。
近年来硅基负极材料出货量保持快速增长。硅基负极具备高比容量和优异的快充性能,是非常具有潜力的新型负极材料。随着硅基负极的技术逐步成熟,下游认可度进一步提高,成本趋于下降,其出货量和市场占有率也逐步提升。2023 年中国硅基负极材料出货量显著增长,2024 年保持快速增长,出货量达约 7 万吨,在整体负极材料中的出货量占比为 3.3%,与去年持平。随着新能源汽车市场快速发展,基于市场对锂电池的高能量密度和快充性能的需求上升,锂电池负极材料有望加速向硅基负极渗透。

中国硅基负极材料出货量(左)、2024年中国负极材料出货量结构(右),数据来源:EVTank,东莞证券研究所