随着动力电池对高能量密度的需求愈发迫切,硅碳负极凭借理论比容量远超石墨负极的优势,成为下一代负极材料的热门选择。如今硅碳负极量产曙光已现,如何降低成本以推动其大规模应用,成为产业链各方关注的焦点。

一、市场应用加速

2024 年起,小米、荣耀、一加等主流手机厂商纷纷在旗舰机型中采用硅碳负极技术,如小米金沙江电池、荣耀青海湖电池等,并逐步向中低端机型渗透。苹果 iPhone 17 系列或搭载硅碳负极电池,电池容量提升至 5000mAh 以上,进一步拉动市场需求。

智己汽车 L6 搭载半固态电池,采用高比能复合硅碳负极;特斯拉 4680 电池、宝马第六代动力电池均计划引入硅碳负极,宝马大圆柱电芯将于 2026 年国内量产。低空飞行器、人形机器人等场景对高续航需求迫切,且对成本敏感度低,有望成为硅碳负极新增量市场。

二、技术瓶颈突破:CVD 法成主流工艺

核心挑战:硅材料体积膨胀

硅材料充放电时体积膨胀率超 300%,易破坏电极结构,导致循环寿命下降。目前硅碳负极掺硅比例普遍仅 5%-10%,实验室产品可达 20% 但未普及。

CVD 法工艺优势

通过多孔碳骨架储硅,硅烷气高温热解生成纳米硅颗粒,均匀分散于孔隙中,缓冲膨胀并提升快充性能,成为产业化关键突破。国内贝特瑞、璞泰来等头部企业积极布局 CVD 法,天目先导、兰溪致德已实现百吨级产能;海外 Group14 凭借 CVD 技术斩获超 6 亿美元订单,商业化进程领先。

三、成本瓶颈待解:产业链协同降本成关键

价格差距显著

当前 CVD 法硅碳负极价格约 50 万元 / 吨,为传统石墨负极(2 万元 / 吨)的 20 倍。按单位克容量测算,价格平衡点预计在 11 万 - 17 万元 / 吨,降本空间较大。

成本结构与降本路径

原材料:多孔碳(占成本大头,树脂基多孔碳价格达 50 万元 / 吨)和硅烷(受光伏行业影响价格降至 10 万元 / 吨以内,但运输成本高)。企业通过自制多孔碳(如道氏技术)、绑定硅烷供应商(如天目先导与硅烷科技合作)降低原料成本。

设备与工艺:CVD 法依赖流化床设备,目前以 20kg / 炉小型设备为主,大型设备(超 100kg / 炉)存在沉积不均匀、良率低等问题,需优化工艺提升规模化生产能力。

产业链合作趋势

上下游深度绑定成为共识,如璞泰来储备多孔碳制备技术、索理德与协鑫科技合资开发硅碳产品、Group14 收购硅烷生产商等,通过一体化布局实现降本增效。

四、企业竞争

国内厂商:贝特瑞第五代硅碳负极比容量超 2000mAh/g,导入国际头部客户;璞泰来小批量供应消费电子,2025 年芜湖产能有望投产;杉杉股份技术获美日专利授权。

海外厂商:Group14、Sila 等凭借 CVD 技术领先,订单充足,且获政府资金支持(Group14 获美国能源部 2 亿美元赠款)。

五、未来预测

短期:2025 年随着 CVD 法普及和头部厂商产能释放,硅碳负极有望在消费电子和高端动力电池领域实现规模化应用,成为 “放量元年”。

长期:若全固态电池量产加速,硅碳负极或成标配,市场需求将进一步爆发,但需持续突破膨胀控制、成本下降等核心瓶颈。

编辑:硅碳之家

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