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鋰電負(fù)極的下一次迭代,將從4680電池放量開始?

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鋰電負(fù)極的下一次迭代,將從4680電池放量開始?

4680電池放量將會(huì)是鋰電負(fù)極下一次產(chǎn)業(yè)迭代的開始嗎?制約硅基負(fù)極替代人造石墨成為產(chǎn)業(yè)主流的原因又是什么呢?

文|芯鋰話 林曉晨

在2020年9月舉辦的“特斯拉電池日”上,特斯拉顛覆性的發(fā)布了“4680電池”。

這種電池不僅體型上明顯大于18650和21700電池,而且能量密度也更高,單體電芯能量提升了5倍,輸出功率提升了6倍,有望讓動(dòng)力電池的價(jià)格下降56%以上。

電動(dòng)車的應(yīng)用場(chǎng)景較為特殊,空間容量極為有限,為了保證足夠的續(xù)航里程,就對(duì)動(dòng)力電池的能量密度提出了一定要求,而這也是制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。特斯拉4680電池之所以效率大幅提升,其核心在于三方面:無(wú)極耳模式、干電極工藝、硅基負(fù)極的應(yīng)用。

無(wú)極耳模式與干電極工藝相輔相成,其核心目的在于減少導(dǎo)電路徑的內(nèi)阻,由此前的20mΩ降至2mΩ;另一方面,硅基負(fù)極的應(yīng)用則有望突破傳統(tǒng)負(fù)極的理論容量極限,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池能量密度的全面突破。

一直以來(lái),動(dòng)力電池的負(fù)極江湖都風(fēng)平浪靜,性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)讓人造石墨成為行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)路線,在沒有新驅(qū)動(dòng)力的情況下,各負(fù)極公司將發(fā)展的重心放到了降本增效上。

但這份平靜可能將會(huì)被4680電池所打破,當(dāng)4680電池正式放量,硅基負(fù)極的滲透率必將持續(xù)提升。4680電池放量將會(huì)是鋰電負(fù)極下一次產(chǎn)業(yè)迭代的開始嗎?制約硅基負(fù)極替代人造石墨成為產(chǎn)業(yè)主流的原因又是什么呢?

負(fù)極迭代史

鋰電池這個(gè)概念最早是在20世紀(jì)初提出的,但直到1991年,日本索尼才正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

最早的一批鋰電池使用的是石油焦負(fù)極,由于這種材料比容量很低,很快就被淘汰,取而代之的是一種叫作中間相碳微球(簡(jiǎn)稱MCMB)的材料。

盡管MCMB較第一代負(fù)極材料有了明顯的提升,但依然存在比容量偏低的問題,再加上制備過程中需要消耗大量的有機(jī)溶劑,因此成本始終居高不下,幾乎是現(xiàn)在負(fù)極材料的數(shù)倍以上。

鋰電池誕生于日本,行業(yè)發(fā)展初期日本企業(yè)始終占據(jù)絕對(duì)話語(yǔ)權(quán),在2000年之前我國(guó)鋰電池企業(yè)的負(fù)極材料幾乎全部來(lái)自于日本進(jìn)口。

首先實(shí)現(xiàn)MCMB國(guó)產(chǎn)替代的是杉杉股份,當(dāng)時(shí)杉杉股份借助鞍山熱能研究院的技術(shù)實(shí)力,建立了我國(guó)首條MCMB生產(chǎn)線,成功讓MCMB負(fù)極材料的價(jià)格大幅下降。

幾乎在杉杉股份量產(chǎn)MCMB的同時(shí),天津大學(xué)王成楊教授也研發(fā)出了MCMB的相關(guān)技術(shù),并在隨后將這項(xiàng)技術(shù)授權(quán)給了天津鐵中煤化工公司。2008年,天津鐵城被貝特瑞收購(gòu)。

在我國(guó)實(shí)現(xiàn)MCMB的國(guó)產(chǎn)替代時(shí),實(shí)際上市場(chǎng)對(duì)于鋰電池的需求已經(jīng)發(fā)生了變化,手機(jī)、筆記本電腦成為鋰電池的主要落地場(chǎng)景,這就對(duì)鋰電池的能力密度提出了一定的要求。

隨著鋰電池在3C數(shù)碼領(lǐng)域滲透率的不斷提升,比容量更高的石墨材料開始逐漸替代MCMB。首先取代MCMB的是天然石墨材料,這種材料國(guó)產(chǎn)化是由貝瑞特首先完成。與天然石墨幾乎同時(shí)出現(xiàn)的還有人工石墨,人工石墨雖然價(jià)格稍高,但不容易膨脹,循環(huán)性較好,充放電倍率良好,適用于更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

總體來(lái)看,鋰電負(fù)極延續(xù)石油焦、MCMB、天然石墨、人工石墨的產(chǎn)業(yè)迭代路線。比容量和膨脹率是最受關(guān)注的性能參數(shù)。

2011年,天然石墨已經(jīng)成為市場(chǎng)占比最高的材料,市場(chǎng)占比高達(dá)59%;人造石墨以30%的市場(chǎng)份額排名第二,MCMB的市場(chǎng)占有率僅為8%。

當(dāng)時(shí)正處于石墨取代MCMB的初期,市場(chǎng)仍以成本為首要考量因素。天然石墨與人造石墨理化特性差異沒有那么大,因此市場(chǎng)更愿意接受性價(jià)比更高的天然石墨。

但到了2015年,天然石墨負(fù)極的占比就下降至55%,并在2020年驟降至16%;人造石墨負(fù)極的市場(chǎng)占比則由30%一路提升至84%。

為何人造石墨負(fù)極近年實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然石墨的碾壓之勢(shì)呢?究其原因就在于迅速爆發(fā)的新能源汽車賽道。

人造石墨負(fù)極具備長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速充放電兩方面的優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致動(dòng)力電池廠商一致選擇價(jià)格稍貴的人造石墨作為主流路線。

縱觀鋰電負(fù)極材料發(fā)展,哪一個(gè)鋰電負(fù)極成為市場(chǎng)主流,主要取決于當(dāng)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。在基本性能得到滿足后,負(fù)極廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力不再取決于研發(fā),而是如何降本增效,這也導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)的企業(yè)出現(xiàn)大致趨同的盈利趨勢(shì)。

特斯拉打開了負(fù)極“魔盒”

決定負(fù)極材料選擇的是市場(chǎng)需求,而特斯拉的4680電池方案則有望打破長(zhǎng)期以來(lái)市場(chǎng)對(duì)于負(fù)極材料的一致預(yù)期。

4680電池帶來(lái)的最大變化是什么?那就是相較于21700電池接近5倍的容量提升、6倍的功率提升以及16%的續(xù)航里程增加,很好的解決了當(dāng)今動(dòng)力電池續(xù)航里程不足的痛點(diǎn)。

一直以來(lái),電動(dòng)車都受困于動(dòng)力電池能力密度過低造成的續(xù)航里程過短。

此前,行業(yè)中主要將動(dòng)力電池能量密度的提升著眼于正極材料的選擇之上,但時(shí)至今日三元電池與磷酸鐵鋰依然存在著路線之爭(zhēng),顯然對(duì)于正極行業(yè)中并沒有形成一致性結(jié)論。

特斯拉4680電池的意義在于,突破了電池廠商聚焦正極正極的傳統(tǒng)思維,改為通過電池結(jié)構(gòu)和負(fù)極來(lái)提升最大限度的擴(kuò)充動(dòng)力電池的能量密度和效率。

對(duì)于石墨負(fù)極而言,目前高端產(chǎn)品的容量已經(jīng)能夠達(dá)到360-365mAh/g,幾乎達(dá)到理論容量372mAh/g的天花板,在動(dòng)力電池能量密度已經(jīng)不能夠完美應(yīng)付電動(dòng)車需求的情況下,尋找更高克容量的負(fù)極材料就成為大勢(shì)所趨。

縱觀所有負(fù)極材料,只有硅基材料能夠顯著提升負(fù)極的克容量,極有可能成為下一代負(fù)極產(chǎn)品。但同時(shí),硅基負(fù)極也存在著致命缺陷,限制了這項(xiàng)技術(shù)的快速普及。

首先,硅基負(fù)極膨脹倍數(shù)大,很容易發(fā)生變形,其次循環(huán)性能明顯低于石墨負(fù)極,導(dǎo)電性還不太好,再加上居高不下的售價(jià),導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)遲遲難以獲得下游廠商的青睞。

受制于這些缺陷,硅基材料很難在短期內(nèi)快速單獨(dú)應(yīng)用于負(fù)極材料,目前行業(yè)中的解決方案是硅基材料復(fù)合石墨的方式,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)比容量突破400mAh/g的電池方案。

4680電池引發(fā)的三重變局

特斯拉的4680電池方案,有望給鋰電負(fù)極帶來(lái)劇烈的三重產(chǎn)業(yè)變局。

整個(gè)負(fù)極行業(yè)由石墨向硅基復(fù)合材料轉(zhuǎn)變,這將是4680電池給鋰電負(fù)極帶來(lái)的第一重變局。

在4680電池之前,硅基材料其實(shí)已經(jīng)被部分廠商少量加入到負(fù)極方案中,如特斯拉Model 3的21700電池負(fù)極中,就添加了5%的硅基材料。數(shù)據(jù)顯示,2020年國(guó)內(nèi)硅基材料出貨量?jī)H0.9萬(wàn)噸,行業(yè)滲透率僅約2.5%。

但4680電池的出現(xiàn),有望帶動(dòng)市場(chǎng)對(duì)于硅基負(fù)極的需求,整個(gè)硅基材料在負(fù)極中的滲透率有望提升一倍。

硅基材料滲透率提升背后,核心導(dǎo)電劑碳納米管可能成為另一受益材料,這是4680電池帶來(lái)的第二重變局。

由于硅基材料導(dǎo)電性很差,因此在全面放量后,首選需要解決的就是導(dǎo)電性問題,行業(yè)普遍采取添加導(dǎo)電劑的方式來(lái)解決。

目前,行業(yè)中普遍采用“炭黑+導(dǎo)電石墨”的傳統(tǒng)導(dǎo)電劑,但傳統(tǒng)導(dǎo)電劑添加量大,且主要依賴進(jìn)口。近些年中,碳納米管是一種正在崛起的新興導(dǎo)電劑,添加量小,優(yōu)勢(shì)明顯。

碳納米管是一種管狀的納米級(jí)石墨晶體,具有良好的導(dǎo)電性能。碳納米管常被添加至正極材料中作為導(dǎo)電劑,提升鋰電池極片的導(dǎo)電性,夠改善鋰電池的倍率性能和循環(huán)壽命。

在2014年的時(shí)候,碳納米管還僅是一種占比13.6%的冷門導(dǎo)電劑,到隨著國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池的放量,碳納米管滲透率得到了持續(xù)提升,至2018年市場(chǎng)占有率已經(jīng)提升至31.8%。延續(xù)如今的趨勢(shì),至2025年,碳納米管的市場(chǎng)占有率有望突破60%。

我國(guó)已經(jīng)具備碳納米管的自主生產(chǎn)能力,目前國(guó)內(nèi)從事碳納米管的企業(yè)包括天奈科技、卡博特、青島昊鑫、集越納米、德方納米、無(wú)錫東恒等。

其中,天奈科技是絕對(duì)的行業(yè)龍頭。按出貨量計(jì)算,2020年天奈科技的市場(chǎng)占有率高達(dá)32.3%,而第二名和第三名為23.8%和19.6%,差距明顯。

即將到來(lái)的第三重變局在于,4680電池可能會(huì)從本質(zhì)改變目前負(fù)極產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)有格局。

2020年中國(guó)負(fù)極材料市場(chǎng)主要被4大頭部企業(yè)瓜分,貝瑞特、璞泰來(lái)(江西紫宸)、杉杉股份、凱金能源分別占據(jù)市場(chǎng)22%、18%、17%和14%的市場(chǎng)份額,CR4合計(jì)占據(jù)市場(chǎng)71%的市場(chǎng)份額。

目前,各企業(yè)負(fù)極的市場(chǎng)占有率主要受石墨負(fù)極產(chǎn)能能力的影響,隨著未來(lái)硅基材料的爆發(fā),整個(gè)負(fù)極的市場(chǎng)份額可能出現(xiàn)劇變,那些在硅基材料布局較早的企業(yè)將會(huì)提前搶占市場(chǎng)份額。

聚焦全球硅基負(fù)極行業(yè),日本信越的技術(shù)實(shí)力最為領(lǐng)先,而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面,貝瑞特則是行業(yè)先行者,璞泰來(lái)、杉杉股份目前處于追趕之中。

早在2020年9月的時(shí)候,貝瑞特的硅基負(fù)極就已經(jīng)正式投產(chǎn),市場(chǎng)預(yù)計(jì)今年的出貨量將在3000噸左右,發(fā)展速度領(lǐng)先于其他企業(yè),最有可能成為硅基負(fù)極的最大受益者。

璞泰來(lái)是目前負(fù)極市場(chǎng)的老二。在硅基材料布局上,璞泰來(lái)與中科院物理所合作,已經(jīng)完成第二代產(chǎn)品,且參與到下游用戶的測(cè)試認(rèn)證中,有望在未來(lái)幾年開始放量。

杉杉股份則主攻硅氧負(fù)極,已經(jīng)在消費(fèi)類和小動(dòng)力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用,動(dòng)力電池方面仍在測(cè)試認(rèn)證中,同樣處于量產(chǎn)化前期。

此外,凱金能源、中科電氣等公司也在積極布局硅基負(fù)極,希望抓住負(fù)極產(chǎn)業(yè)的下一次迭代風(fēng)口。

總的來(lái)看,鋰電負(fù)極從石墨材料向硅基材料已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的技術(shù)方向,而4680電池正式放量則有可能激發(fā)硅基材料的整體需求,不僅會(huì)重塑整個(gè)鋰電負(fù)極產(chǎn)業(yè)格局,而且也會(huì)帶動(dòng)相關(guān)導(dǎo)電劑行業(yè)的發(fā)展。

4680電池方案并非特斯拉一家,比克電池、億緯鋰能等電池廠商也已經(jīng)開始研制自己的“4680方案”。這就意味著,4680電池放量將極有可能成為大概率事件,而這也有望成為鋰電負(fù)極下一次迭代的開始。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系原著作權(quán)人。

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鋰電負(fù)極的下一次迭代,將從4680電池放量開始?

4680電池放量將會(huì)是鋰電負(fù)極下一次產(chǎn)業(yè)迭代的開始嗎?制約硅基負(fù)極替代人造石墨成為產(chǎn)業(yè)主流的原因又是什么呢?

文|芯鋰話 林曉晨

在2020年9月舉辦的“特斯拉電池日”上,特斯拉顛覆性的發(fā)布了“4680電池”。

這種電池不僅體型上明顯大于18650和21700電池,而且能量密度也更高,單體電芯能量提升了5倍,輸出功率提升了6倍,有望讓動(dòng)力電池的價(jià)格下降56%以上。

電動(dòng)車的應(yīng)用場(chǎng)景較為特殊,空間容量極為有限,為了保證足夠的續(xù)航里程,就對(duì)動(dòng)力電池的能量密度提出了一定要求,而這也是制約行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。特斯拉4680電池之所以效率大幅提升,其核心在于三方面:無(wú)極耳模式、干電極工藝、硅基負(fù)極的應(yīng)用。

無(wú)極耳模式與干電極工藝相輔相成,其核心目的在于減少導(dǎo)電路徑的內(nèi)阻,由此前的20mΩ降至2mΩ;另一方面,硅基負(fù)極的應(yīng)用則有望突破傳統(tǒng)負(fù)極的理論容量極限,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池能量密度的全面突破。

一直以來(lái),動(dòng)力電池的負(fù)極江湖都風(fēng)平浪靜,性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)讓人造石墨成為行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)路線,在沒有新驅(qū)動(dòng)力的情況下,各負(fù)極公司將發(fā)展的重心放到了降本增效上。

但這份平靜可能將會(huì)被4680電池所打破,當(dāng)4680電池正式放量,硅基負(fù)極的滲透率必將持續(xù)提升。4680電池放量將會(huì)是鋰電負(fù)極下一次產(chǎn)業(yè)迭代的開始嗎?制約硅基負(fù)極替代人造石墨成為產(chǎn)業(yè)主流的原因又是什么呢?

負(fù)極迭代史

鋰電池這個(gè)概念最早是在20世紀(jì)初提出的,但直到1991年,日本索尼才正式實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

最早的一批鋰電池使用的是石油焦負(fù)極,由于這種材料比容量很低,很快就被淘汰,取而代之的是一種叫作中間相碳微球(簡(jiǎn)稱MCMB)的材料。

盡管MCMB較第一代負(fù)極材料有了明顯的提升,但依然存在比容量偏低的問題,再加上制備過程中需要消耗大量的有機(jī)溶劑,因此成本始終居高不下,幾乎是現(xiàn)在負(fù)極材料的數(shù)倍以上。

鋰電池誕生于日本,行業(yè)發(fā)展初期日本企業(yè)始終占據(jù)絕對(duì)話語(yǔ)權(quán),在2000年之前我國(guó)鋰電池企業(yè)的負(fù)極材料幾乎全部來(lái)自于日本進(jìn)口。

首先實(shí)現(xiàn)MCMB國(guó)產(chǎn)替代的是杉杉股份,當(dāng)時(shí)杉杉股份借助鞍山熱能研究院的技術(shù)實(shí)力,建立了我國(guó)首條MCMB生產(chǎn)線,成功讓MCMB負(fù)極材料的價(jià)格大幅下降。

幾乎在杉杉股份量產(chǎn)MCMB的同時(shí),天津大學(xué)王成楊教授也研發(fā)出了MCMB的相關(guān)技術(shù),并在隨后將這項(xiàng)技術(shù)授權(quán)給了天津鐵中煤化工公司。2008年,天津鐵城被貝特瑞收購(gòu)。

在我國(guó)實(shí)現(xiàn)MCMB的國(guó)產(chǎn)替代時(shí),實(shí)際上市場(chǎng)對(duì)于鋰電池的需求已經(jīng)發(fā)生了變化,手機(jī)、筆記本電腦成為鋰電池的主要落地場(chǎng)景,這就對(duì)鋰電池的能力密度提出了一定的要求。

隨著鋰電池在3C數(shù)碼領(lǐng)域滲透率的不斷提升,比容量更高的石墨材料開始逐漸替代MCMB。首先取代MCMB的是天然石墨材料,這種材料國(guó)產(chǎn)化是由貝瑞特首先完成。與天然石墨幾乎同時(shí)出現(xiàn)的還有人工石墨,人工石墨雖然價(jià)格稍高,但不容易膨脹,循環(huán)性較好,充放電倍率良好,適用于更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

總體來(lái)看,鋰電負(fù)極延續(xù)石油焦、MCMB、天然石墨、人工石墨的產(chǎn)業(yè)迭代路線。比容量和膨脹率是最受關(guān)注的性能參數(shù)。

2011年,天然石墨已經(jīng)成為市場(chǎng)占比最高的材料,市場(chǎng)占比高達(dá)59%;人造石墨以30%的市場(chǎng)份額排名第二,MCMB的市場(chǎng)占有率僅為8%。

當(dāng)時(shí)正處于石墨取代MCMB的初期,市場(chǎng)仍以成本為首要考量因素。天然石墨與人造石墨理化特性差異沒有那么大,因此市場(chǎng)更愿意接受性價(jià)比更高的天然石墨。

但到了2015年,天然石墨負(fù)極的占比就下降至55%,并在2020年驟降至16%;人造石墨負(fù)極的市場(chǎng)占比則由30%一路提升至84%。

為何人造石墨負(fù)極近年實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然石墨的碾壓之勢(shì)呢?究其原因就在于迅速爆發(fā)的新能源汽車賽道。

人造石墨負(fù)極具備長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速充放電兩方面的優(yōu)勢(shì),導(dǎo)致動(dòng)力電池廠商一致選擇價(jià)格稍貴的人造石墨作為主流路線。

縱觀鋰電負(fù)極材料發(fā)展,哪一個(gè)鋰電負(fù)極成為市場(chǎng)主流,主要取決于當(dāng)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。在基本性能得到滿足后,負(fù)極廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力不再取決于研發(fā),而是如何降本增效,這也導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)的企業(yè)出現(xiàn)大致趨同的盈利趨勢(shì)。

特斯拉打開了負(fù)極“魔盒”

決定負(fù)極材料選擇的是市場(chǎng)需求,而特斯拉的4680電池方案則有望打破長(zhǎng)期以來(lái)市場(chǎng)對(duì)于負(fù)極材料的一致預(yù)期。

4680電池帶來(lái)的最大變化是什么?那就是相較于21700電池接近5倍的容量提升、6倍的功率提升以及16%的續(xù)航里程增加,很好的解決了當(dāng)今動(dòng)力電池續(xù)航里程不足的痛點(diǎn)。

一直以來(lái),電動(dòng)車都受困于動(dòng)力電池能力密度過低造成的續(xù)航里程過短。

此前,行業(yè)中主要將動(dòng)力電池能量密度的提升著眼于正極材料的選擇之上,但時(shí)至今日三元電池與磷酸鐵鋰依然存在著路線之爭(zhēng),顯然對(duì)于正極行業(yè)中并沒有形成一致性結(jié)論。

特斯拉4680電池的意義在于,突破了電池廠商聚焦正極正極的傳統(tǒng)思維,改為通過電池結(jié)構(gòu)和負(fù)極來(lái)提升最大限度的擴(kuò)充動(dòng)力電池的能量密度和效率。

對(duì)于石墨負(fù)極而言,目前高端產(chǎn)品的容量已經(jīng)能夠達(dá)到360-365mAh/g,幾乎達(dá)到理論容量372mAh/g的天花板,在動(dòng)力電池能量密度已經(jīng)不能夠完美應(yīng)付電動(dòng)車需求的情況下,尋找更高克容量的負(fù)極材料就成為大勢(shì)所趨。

縱觀所有負(fù)極材料,只有硅基材料能夠顯著提升負(fù)極的克容量,極有可能成為下一代負(fù)極產(chǎn)品。但同時(shí),硅基負(fù)極也存在著致命缺陷,限制了這項(xiàng)技術(shù)的快速普及。

首先,硅基負(fù)極膨脹倍數(shù)大,很容易發(fā)生變形,其次循環(huán)性能明顯低于石墨負(fù)極,導(dǎo)電性還不太好,再加上居高不下的售價(jià),導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)遲遲難以獲得下游廠商的青睞。

受制于這些缺陷,硅基材料很難在短期內(nèi)快速單獨(dú)應(yīng)用于負(fù)極材料,目前行業(yè)中的解決方案是硅基材料復(fù)合石墨的方式,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)比容量突破400mAh/g的電池方案。

4680電池引發(fā)的三重變局

特斯拉的4680電池方案,有望給鋰電負(fù)極帶來(lái)劇烈的三重產(chǎn)業(yè)變局。

整個(gè)負(fù)極行業(yè)由石墨向硅基復(fù)合材料轉(zhuǎn)變,這將是4680電池給鋰電負(fù)極帶來(lái)的第一重變局。

在4680電池之前,硅基材料其實(shí)已經(jīng)被部分廠商少量加入到負(fù)極方案中,如特斯拉Model 3的21700電池負(fù)極中,就添加了5%的硅基材料。數(shù)據(jù)顯示,2020年國(guó)內(nèi)硅基材料出貨量?jī)H0.9萬(wàn)噸,行業(yè)滲透率僅約2.5%。

但4680電池的出現(xiàn),有望帶動(dòng)市場(chǎng)對(duì)于硅基負(fù)極的需求,整個(gè)硅基材料在負(fù)極中的滲透率有望提升一倍。

硅基材料滲透率提升背后,核心導(dǎo)電劑碳納米管可能成為另一受益材料,這是4680電池帶來(lái)的第二重變局。

由于硅基材料導(dǎo)電性很差,因此在全面放量后,首選需要解決的就是導(dǎo)電性問題,行業(yè)普遍采取添加導(dǎo)電劑的方式來(lái)解決。

目前,行業(yè)中普遍采用“炭黑+導(dǎo)電石墨”的傳統(tǒng)導(dǎo)電劑,但傳統(tǒng)導(dǎo)電劑添加量大,且主要依賴進(jìn)口。近些年中,碳納米管是一種正在崛起的新興導(dǎo)電劑,添加量小,優(yōu)勢(shì)明顯。

碳納米管是一種管狀的納米級(jí)石墨晶體,具有良好的導(dǎo)電性能。碳納米管常被添加至正極材料中作為導(dǎo)電劑,提升鋰電池極片的導(dǎo)電性,夠改善鋰電池的倍率性能和循環(huán)壽命。

在2014年的時(shí)候,碳納米管還僅是一種占比13.6%的冷門導(dǎo)電劑,到隨著國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池的放量,碳納米管滲透率得到了持續(xù)提升,至2018年市場(chǎng)占有率已經(jīng)提升至31.8%。延續(xù)如今的趨勢(shì),至2025年,碳納米管的市場(chǎng)占有率有望突破60%。

我國(guó)已經(jīng)具備碳納米管的自主生產(chǎn)能力,目前國(guó)內(nèi)從事碳納米管的企業(yè)包括天奈科技、卡博特、青島昊鑫、集越納米、德方納米、無(wú)錫東恒等。

其中,天奈科技是絕對(duì)的行業(yè)龍頭。按出貨量計(jì)算,2020年天奈科技的市場(chǎng)占有率高達(dá)32.3%,而第二名和第三名為23.8%和19.6%,差距明顯。

即將到來(lái)的第三重變局在于,4680電池可能會(huì)從本質(zhì)改變目前負(fù)極產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)有格局。

2020年中國(guó)負(fù)極材料市場(chǎng)主要被4大頭部企業(yè)瓜分,貝瑞特、璞泰來(lái)(江西紫宸)、杉杉股份、凱金能源分別占據(jù)市場(chǎng)22%、18%、17%和14%的市場(chǎng)份額,CR4合計(jì)占據(jù)市場(chǎng)71%的市場(chǎng)份額。

目前,各企業(yè)負(fù)極的市場(chǎng)占有率主要受石墨負(fù)極產(chǎn)能能力的影響,隨著未來(lái)硅基材料的爆發(fā),整個(gè)負(fù)極的市場(chǎng)份額可能出現(xiàn)劇變,那些在硅基材料布局較早的企業(yè)將會(huì)提前搶占市場(chǎng)份額。

聚焦全球硅基負(fù)極行業(yè),日本信越的技術(shù)實(shí)力最為領(lǐng)先,而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方面,貝瑞特則是行業(yè)先行者,璞泰來(lái)、杉杉股份目前處于追趕之中。

早在2020年9月的時(shí)候,貝瑞特的硅基負(fù)極就已經(jīng)正式投產(chǎn),市場(chǎng)預(yù)計(jì)今年的出貨量將在3000噸左右,發(fā)展速度領(lǐng)先于其他企業(yè),最有可能成為硅基負(fù)極的最大受益者。

璞泰來(lái)是目前負(fù)極市場(chǎng)的老二。在硅基材料布局上,璞泰來(lái)與中科院物理所合作,已經(jīng)完成第二代產(chǎn)品,且參與到下游用戶的測(cè)試認(rèn)證中,有望在未來(lái)幾年開始放量。

杉杉股份則主攻硅氧負(fù)極,已經(jīng)在消費(fèi)類和小動(dòng)力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)批量應(yīng)用,動(dòng)力電池方面仍在測(cè)試認(rèn)證中,同樣處于量產(chǎn)化前期。

此外,凱金能源、中科電氣等公司也在積極布局硅基負(fù)極,希望抓住負(fù)極產(chǎn)業(yè)的下一次迭代風(fēng)口。

總的來(lái)看,鋰電負(fù)極從石墨材料向硅基材料已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的技術(shù)方向,而4680電池正式放量則有可能激發(fā)硅基材料的整體需求,不僅會(huì)重塑整個(gè)鋰電負(fù)極產(chǎn)業(yè)格局,而且也會(huì)帶動(dòng)相關(guān)導(dǎo)電劑行業(yè)的發(fā)展。

4680電池方案并非特斯拉一家,比克電池、億緯鋰能等電池廠商也已經(jīng)開始研制自己的“4680方案”。這就意味著,4680電池放量將極有可能成為大概率事件,而這也有望成為鋰電負(fù)極下一次迭代的開始。

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