锂电池负极材料行业报告：人造石墨，硅基负极（41页）

行业报告下载 2022年11月06日 07:56 管理员

负极材料在锂离子电池成本中占比小于 15%。锂离子电池四大主材为正极材料、负极材料、电解液、隔膜，其成本占比分别约为 40%、15%、 15%、30%。锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨类、石墨烯、无序碳。目前锂离子电池中应用较多的是石墨类负极材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基负极材料、钛酸锂负极材料等。硅基负极材料中可以分为 SiO 负极材料、硅碳负极材料、硅基合金负极材料。天然石墨与人造石墨的组合稳固了石墨类负极在负极材料中的地位。根据下游应用的不同需求，石墨类负极产品具有多样性。1）天然石墨与人造石墨混合，提高负极材料克容量、降低产品成本。天然石墨具有可容量高以及成本较低的优势，人造石墨中混合天然石墨一定程度上可以提高负极材料的容量，生产更具性价比的产品。由于天然石墨为辅助材料，因此人造石墨将会克制天然石墨膨胀率高的问题；2）针状焦与石油焦区分高低端人造石墨产品。由于针状焦原材料要求较高，石墨化性能高于石油焦，因此是高端人造石墨的主要原材料。石墨类负极容量接近理论上限，硅基负极成为下一代负极材料主力军。新能源汽车高速发展加速高能量密度电池发展进程，硅基负极成为下一代负极材料的首选。从克容量来看，硅基负极拥有绝对优势。石墨负极理论克容量为 372mAh/g，硅基负极理论克容量可高达 4200mAh/g。

从膨胀率来看，硅基负极材料膨胀率极高。根据数据，硅基负极膨胀率高达 300%。从循环性能看，硅基负极循环寿命远低于石墨类负极。目前硅基负极循环寿命为 300-500 次。主要原因为，硅基负极膨胀率较高，充放电过程中的膨胀会导致硅基负极材料的粉末化，从而影响电池的使用寿命。从制造成本来看，当前硅基负极材料成本远高于石墨类负极材料。根据隆众资讯预测，2022-2023 年贝特瑞的硅基负极和硅氧负极单位盈利均为 6.5 万元/吨和 6.3 万元/吨。根据鑫椤锂电数据统计，截至 2022 年 8 月 30 日，天然石墨（高端）和人造石墨（高端）的售价分别为 6.1 万元/吨和 7.1 万元/吨。从硅基负极类型来看，硅碳负极与硅氧负极或将成为硅基负极主流技术。目前硅基负极的技术路径有三种，分别为硅氧负极材料、硅碳负极材料、硅基合金负极材料。1）硅氧负极材料：Li2O 基质环绕在 LixSi 核周围可充当着锂离子的快速扩散通道，因此嵌锂时 SiOx富含的 Li2O 基质能够使其在循环和倍率性能方面最优化；LixSi 核周围的 Li2O 和 Li4SiO4基质还可以有效的缓冲体积膨胀。2）硅碳复合材料：将碳材料包覆在硅材料外层，形成硅碳复合材料。从结构上来看，包覆结构改善材料的循环稳定性。碳材料的包覆能够提高负极材料的导电性能，并且碳材料表面会形成 SEI 膜，能够抑制电解液对于负极材料的侵蚀，从而提高负极材料的循环性能。