一、市場現狀

    硅碳負極材料誕生于上世紀90年代，當時日本Moli和Sony兩大公司推出了以碳為負極的鋰離子電池，1996年陸續有文章關注微米或納米結構的硅顆粒與碳相結合，并成功將其應用與負極材料。直至2016年，韓國一家研究所通過化學氣相沉積(CVD)法，有效解決了硅體積膨脹的問題，大大推動了硅碳復合負極材料的大規模生產。

    1990-2000年是硅基負極初步發展的時期。Dahn等人首先探索了熱解含硅聚合物制備硅基負極的方法，研究的典型聚合物包括聚硅氧烷、環氧硅烷等。在20世紀90年代末期，納米級的硅與其他矩陣的復合物也被應用來改進硅基負極的性能。Wang等使用利用物理方法制備了硅/石墨的復合物，其容量從437mAh/g提升到1039mAh/g。

    Kumta等通過高能機械研磨制備了Si/TiN復合物，將Si分布在TiN的陣列來緩解體積變化。總的來說，這十年的硅基負極開始了緩慢的進展，研究成果也極大的鼓舞世界范圍內對鋰離子電池研究的興趣。進入21世紀后，硅基負極的研究也更加的深入。在2000-2005年中，零維硅顆粒、硅合金、硅薄膜和復合活性/非活性的緩沖矩陣等方法也被開發出來。而到2006-2010年期間，研究重點又轉移到了一維的硅納米線、硅納米管和三維的硅納米結構上并實現了容量的大幅提高。到2018年為止，硅基負極已經有了爆炸式的發展，逐漸添加于工業產生的電極之中。小尺度硅納米顆粒、二維、三維的硅結構均有了詳細的研究并建立了成熟的體系。

全球硅碳負極材料產業化進程

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    鋰電池硅碳負極材料的上游為石墨、石墨烯等碳材料單質硅、納米硅顆粒等硅材料,中游為硅碳負極材料制造,下游為終端鋰電池的應用。

鋰電池硅碳負極材料產業鏈

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    智研咨詢發布的《2020-2026年中國硅碳負極材料行業市場全景調查及投資價值預測報告》數據顯示：硅碳負極材料在我國的發展尚處于初級階段，實際應用還比較小眾，市場總體產量較小。2018年中國硅基負極材料產量達5440噸，同比增長2.3倍。隨著特斯拉中國工廠建成，加上國內主流動力企業如比亞迪對于硅碳的進一步重視，預計硅碳負極出貨量增速將保持高位。

    從國內現有龍頭企業產能產量來看，貝特瑞在硅碳負極材料方面處于國內領先地位，2013年就通過了三星公司的認證，并開始量產供貨。貝特瑞患州工廠已經具備1000噸/年的產能，另外1000噸/年產能的工廠正在建設，江西正拓也具備4000噸/年的產能。

2018年中國負極材料龍頭硅碳負極材料產能產量及規劃情況

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    從市場規模來看，2018年全球負極材料需求為17.72萬噸，我國2018年負極材料全球市占率為73.8%，結合目前硅碳負極材料滲透率3.78%來看，我國2018年硅碳負極材料市場需求規模達到4943噸。

2016-2018年我國負極材料需求規模測算

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    未來隨著硅碳負極材料成本的進一步降低，預測2020年硅碳負極材料滲透率將達到15%。2018-2020年硅碳負極材料滲透率年均增長5.61個百分點。未來隨著硅碳負極逐漸替代石墨作為電池負極的重要材料以及硅碳負極材料技術及成本方面的進一步突破，預計2021-2025年硅碳負極材料滲透率年均增長率將在4-5個百分點之間。

    預計2025年硅碳負極材料滲透率將達到36%左右，預計2023-2025年隨著負極材料下游需求領域發展的放緩，預計2025年全球負極材料需求將達到87萬噸左右。則2025年全球硅碳負極材料需求量將達到31萬噸左右。

2019-2025年全球負極材料和硅碳負極材料需求量預測（單位：萬噸）

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    隨著新能源汽車品牌的不斷增多，新能源車型結構的不斷豐富，消費者對新能源的消費意向不斷增強，世界新能源汽車銷量也與日俱增。2018年，全球新能源汽車銷量突破200萬輛，達到237萬輛的水平。截至2018年底，全球新能源汽車累計銷售突破550萬輛。2019-2025年，全球新能源乘用車銷量還將不斷增長，銷量將由2019年的221萬輛增長到2025年的1200萬輛，年均復合增長率將達到32.6%。

2017-2025年全球能源乘用車銷量預測

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    二、國內硅碳負極材料市場主要驅動力

    1.技術的成熟

    內硅基負極技術不斷成熟,產品穩定性得到下游電池企業驗證,在比克、卓能等圓柱電池企業中批量化應用

    2.終端對高能量密度的要求

    終端產品對電池高能量密度、長續航里程的需求越來越髙,高克容量負極材料的導入加速,目前主流硅基負極克容量可達420-450mAh/g

    3.高鎳三元正極材料逐漸批量應用

    配套的高容量正極材料（高鎳三元正極材料在圓柱18650、21700）逐漸批量生產，一定程度帶動硅碳負極材料的應用

    三、國內硅碳負極材料市場特點

    1.市場集中度高：多數企業處在研發階段，部分納米硅制造企業及電池企業跨界進入

    2.型號較少：穩定量產的硅碳負極型號較少，更高容量的硅基負極還無法量產

    3.應用范圍有限：主要用于圓柱數碼，少量用于手軟包數碼機圓柱動力

    四、硅碳負極材料面臨問題

    1、首次放電效率偏低。雖然鋰的嵌入產生的體積膨脹是均勻的，但提及的變化會產生一定的不可逆容量，造成首次充放電效率偏低。

    2、導電性能較差。硅是典型的半導體結構材料，為了提高鋰離子再硅電極材料中的室溫擴散速率，就需要提升硅材料的導電性能。

    3、循環性能較差。由于體積效應的問題，用單質硅材料做電極導致循環性能較差。