硅基负极材料正在加速商业化应用。10月中旬，辉能科技在2024年巴黎车展上展出“100%硅负极”电池系统。根据德国莱茵实验室的数据，该电池系统在5分钟内可将电量从5%充至60%，8.5分钟充至80%。该电池能量密度达到321Wh/kg，预计年底最高可提升至355 Wh/kg。 硅基被业内认为是下一代理想的负极材料。据了解，目前包括宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、欣旺达、蜂巢能源、力神电池、比克动力等在内的众多电池厂商，以及贝特瑞、杉杉科技、璞泰来、中科电气、翔丰华、尚太科技、道氏技术、天诺新能源、杰瑞股份、石大胜华等材料企业，都已布局硅基负极技术。 车企方面，上汽智己发布了全球首款搭载“掺硅补锂”电池的定型车;广汽埃安发布了搭载海绵硅负极电池、续航1000公里的车型;奔驰计划将于2024年底推出采用负极硅基锂电池的EQG车型，2025年推出G-Class车型，采用新一代高能量密度电池，通过使用硅基负极，能量密度比石墨负极电池高20%-40%。 值得注意的是，近期有报道称特斯拉正设计、研发四种采用干法工艺的4680电池版本，并计划在2026年推出。其中代号NC30的电池将引入硅碳负极，预计用于Cybertruck电动卡车以及未来一款全电动轿车;代号NC50的电池同样引入硅碳负极，专注于Roadster等特斯拉性能跑车。 随着动力电池、消费电池及海外市场驱动，业内机构预测，到2027年全球硅基负极材料需求量或达113.5万吨，市场规模将达579亿元，年复合增长率(CAGR)达到62.95%。业界共识，硅基负极是未来最有可能大规模应用的新型负极材料，其应用正在成为电池性能差异化的必争之地。 01 材料企业纷纷发力 硅基负极主要可以分为硅氧和硅碳两种技术路线，目前两种技术都存在各自的市场。据业内人士分析，硅氧负极未来主要朝着低成本发展，原料来源广泛、价格便宜，未来将主要应用于电动工具和动力电池;新型硅碳在解决完动力电池要求的基本性能后，价格会逐渐下降，在3C和动力电池内广泛应用，长期来看硅碳市场会大一些。 作为国内最早量产硅基负极材料的企业之一，贝特瑞的硅基负极产品已应用在消费领域。贝特瑞的硅碳负极材料已经开发至第五代产品，比容量2000mAh/g以上;硅氧负极材料已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作，比容量达到1500mAh/g以上。 据了解，贝特瑞去年硅基负极出货量超3000吨，目前拥有硅基负极产能5000吨/年。该公司表示，新建的硅基负极1.5万吨产能未来将根据市场需求逐步释放产能。从行业发展及市场需求来看，该公司预计2025年硅基负极产品会逐步起量。 杉杉股份作为负极材料领域龙头企业，自2009年就开始进行硅基负极的研发，目前已实现产品批量供应，持续获得海内外客户认可。杉杉宁波4万吨硅基一体化项目预计2024年下半年投试产。“新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先，相关核心技术已获得美国、日本的专利授权。”该公司称。 电池中国还了解到，璞泰来的新一代纳米硅碳产品已完成技术定型，CVD沉积技术和硅碳复合技术能有效满足未来负极材料长循环、低膨胀的性能需求。该公司于2023年7月设立安徽紫宸，启动年产1.2万吨硅基负极材料(单体)的项目建设，计划从2025年开始将分期投产。 此外，翔丰华透露，该公司开发的硅碳负极材料产品处于客户测试阶段，已具备产业化条件。中科电气表示，该公司的硅基负极目前已建设完成中试产线，且有产品向客户送样测试并获得认可。尚太科技也表示，硅碳负极材料是该公司今年重点研发方向之一，已经组建了成熟的技术团队，并构建相应中试生产线。 02 打开市场空间 “硅基负极是当前负极材料中最具确定性的一条技术路线。”业内人士指出，硅基是目前已知比容量最高的锂离子电池负极材料，且原料来源广泛、价格低廉。正极材料从磷酸铁锂到三元高镍化，已经有了突破;相对应的，负极材料的比容量提升将会是这场“军备竞赛”的下一个赛点。 硅负极的理论克容量可高达4200mAh/g，远超目前主流的石墨材料10倍以上。目前宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等许多企业研发出的能量密度超过300Wh/kg的电池，正是因为采用了高镍搭配硅负极的材料组合。 “长期以来，硅基负极的技术瓶颈在于降低膨胀、提升循环。”国内某材料厂商表示，硅基负极的研发是提高电池容量的重要方向，原先硅基负极材料面临的膨胀和首效问题近年来逐渐得到解决，硅基负极有望成为行业新品重要的竞争方向，预计将在未来两年开始放量。 当下，全球各大电池厂商正积极抢占新一轮技术高点。东莞证券分析指出，当前麒麟电池、大圆柱电池、快充电池、固态电池等动力电池新技术持续迭代发展，尤其是“高镍三元+硅基负极”为大圆柱电池最适配方案。电池新技术更适配硅基负极，随着电池新技术陆续开启应用放量，将加速打开硅基负极的市场空间。

硅碳负极电池，电池里的新秀，它能否开启电池新革命？ 对此某券商强烈推荐当下应该关注硅碳负极。 从产业背景层面：2023年产业链的重心在降本，24年更多的重心从“降本”逐步转移至“增效”上，以宁德时代的凝聚态电芯为代表的下一代高能量密度电芯标配硅碳负极，高性能电芯持续推进夯实其全球电芯龙头地位。 从应用必要性层面：现有石墨材料比热容可达365mAh/g，接近上限372mAh/g，硅材料理论比热容为4000mAh/g以上，单体电池能量密度可达843Wh/kg。 从产业链进程层面：23-24年以天目先导为代表的头部硅碳负极厂解决膨胀率等瓶颈问题，产业化渐进。 硅基负极路线 为缓解膨胀问题，硅材料产业化时一般选择与石墨复合，根据硅的来源不同分为硅碳负极和硅氧负极两条技术路线。 其中，硅碳负极采用纳米硅和基体材料形成前驱体，而硅氧负极采用氧化亚硅形成前驱体。 从性能来看，硅碳负极具有更高的比容量和首效，但由于膨胀问题循环性能较弱；氧化亚硅在锂嵌入过程中发生的体积膨胀较小，从而硅氧负极具备更好的循环性能，但比容量、首次库伦效率较低。 根据贝特瑞官网硅基负极的产品参数，硅碳负极与硅氧负极目前比容量在450-1600mAh/g之间，显著高石墨材料。 硅基负极工艺差别主要集中在 前端工序——硅材料的处理，硅碳的核心是制备纳米硅粉，硅氧的核心是制备氧化亚硅。 硅基负极的工艺选择因为制备前驱体的工艺而有所不同，但后端工艺大致相同，均需经过粉碎、分级、表面处理、烧结、筛分、除磁等工序得到最终成品。 硅碳负极生产工艺核心难点在于纳米硅粉的制备。 硅氧负极的核心则是制备SiOx（氧化亚硅），大部分的企业是将纯硅和SiO2合成SiOx，形成硅氧负极前驱体，然后经制备而成。 SiOx也可直接外购，但仍需进行处理才能与人造石墨复合制备硅氧负极。 纳米硅粉制备方法 目前，纳米硅粉的主要制备方法有机械球磨法、化学气相沉积法、等离子蒸发冷凝法，其中机械球磨法生产效率偏低，不适合大规模工业生产，化学气相沉积法、等离子蒸发冷凝法技术壁垒较高。 化学气象沉淀法（CVD）：以硅烷（SiH4）为反应原料进行纳米硅粉生产的技术，PECVD和LICVD是目前生产纳米硅粉最主要的工业生产技术。 国内CVD代表公司为中宁硅业（多氟多控股子公司），采用自主开发的热CVD分解硅烷方法，制备出的高纯硅粉粒度在20-100nm之间。 已与宁德时代、天目先导、比亚迪、贝特瑞、星城石墨等厂商开展合作,是国内首条能产业化生产纳米硅粉的生产线，在建产能500吨。 等离子蒸发冷凝法（PVD）：近10年来用于制造高纯、超细、球形、高附加值粉体的一种安全高效的方法。 西方国家工业生产纳米硅粉起步较早，技术领先，日本帝人、美国杜邦、加拿大泰克纳等均能应用PVD法生产多种不同粒度的高纯纳米硅粉，已实现工业化生产。 国内PVD代表公司为博迁新材，公司利用自身20余年的技术积累，开发了纳米级硅粉专有的常压下等离子蒸发冷凝物理气相法技术，可生产100nm以下的硅粉。 竞争格局与市场空间 纳米硅粉是硅基负极性能提升的关键材料，预计随着大圆柱电池与硅基负极渗透率的不断提升，纳米硅粉市场空间有望持续增长。 某券商预计2023年全球硅基负极用纳米硅粉需求有望达3786吨，对应市场空间37.9亿元，至2025年，纳米硅粉需求有望达2.4万吨，对应市场空间167.2亿元，2023-2025年市场空间CAGR为110.1%。 从竞争格局来看，锂电负极材料行业集中度高，主要集中于中国。 2022年全球前十大负极材料厂商合计占比达84%，其中中国企业占据八席，日韩各占一席，市占率前三甲均为中国企业，分别为贝特瑞、上海杉杉（杉杉股份）、江西紫宸（璞泰来），合计占比48%。 硅基负极是下一代负极材料的重要方向，成为行业布局的热点，主流的锂电负极企业纷纷加码硅基负极产能，部分已实现批量出货。 从公司类型来看，硅基负极布局企业主要分为以下4类： 以贝特瑞和杉杉股份等为代表的传统锂电负极企业 以天目先导为代表的硅基负极初创企业 以国轩高科为代表的电池企业（自产硅基负极材料） 以硅宝科技、胜华新材为代表的化工企业

Battery management is increasingly common in video games like Deus Ex, Tears of the Kingdom, and Crysis. Gadgets allow you to turn invisible or power an airplane—but only until your batteries run dry. But battery capacity isn’t just a game mechanic for sci-fi super-soldiers. Advanced sensors, communication systems, jammers, navigation systems, small drones, medical devices, directed energy…

Amprius Technologies Is The Leader in US Silicon Among the many takeaways from the North American silicon anode battery industry is that they are focusing their production efforts on domestic manufacturing. Amprius Technologies (NASDAQ: AMPX) already has its flagship facility producing batteries and expects to complete expansion plans later this year. Amprius is also working on a gigafactory in…

A股上市公司中，贝特瑞为国内硅基负极龙头，是国内最早进行硅碳负极研发和量产的公司，2024年底具有硅基负极产能0.6万吨；璞泰来硅碳负极初步投产0.15万吨产能，24年底产能单月20吨；道氏技术多孔碳自供，已建立了技术先进的硅基负极材料一体化研发生产体系，当前具备吨级CVD硅碳负极中试线；天奈科技单壁碳管产能24年底20吨，美国1万吨和欧洲3000吨碳管浆料项目筹建中；元力股份聚焦多孔碳，已完成500吨产线建设，深度绑定头部电池厂，实现吨级出货；圣泉集团树脂多孔碳目前供应天目先导、兰溪致德、璞泰来等国内一线硅碳负极厂商，并应用于ATL供应的3C消费电池中，公司1000吨扩产于2024年底落地；日播时尚24年10月发布预案拟通过发行股份及支付现金的方式购买茵地乐71%股权，茵地乐是行业首家主营PAA类锂电水性粘结剂的企业，2023年底已具备年产6万吨级多系列锂电池专用粘结剂生产规模，PAA产品已成功导入众多主流客户。 　　除上述公司外，天风证券孙潇雅在1月2日的研报中表示，随着CVD工艺的推出，硅负极在消费电池已形成成熟化应用，动力处于放量前期，建议关注硅负极率先应用的消费电池公司豪鹏科技。

You could cram a lot more energy in a lithium-ion battery anode if you replaced the graphite in the anode with silicon. Silicon has about 10 times as much storage capacity. But silicon bloats during charging, and that can break a battery’s innards. Graphite hardly swells at all because during charging it slips incoming lithium ions between its one-atom-thick layers. That process, called intercalation,…

Since lithium-ion batteries’ commercial debut three decades ago, this portable and high-density (and Nobel Prize–winning) energy storage technology has revolutionized the fields of consumer electronics, electric vehicles, and large-scale energy storage. And yet even for the technology’s vast advancements—a staggering thirtyfold drop in price between 1991 and 2018, for instance—the biggest improvements have taken place mostly on the lithium-metal-oxide cathode side. Lithium-ion batteries’ graphite anodes, by contrast, have largely…

Harold Pelham What comes to mind when you hear the word “factory”? Often, the term conjures up images of machinery, assembly lines, and stacks of materials ready to be processed into a final product. Traditional factories have long been defined by their large-scale, systematic production capabilities. Every component works in synergy to efficiently mass-produce goods.…

2025-02-15 byJennifer Smith On a rollercoaster day for Wall Street, where market sentiment wavered with the latest whispers of tariff changes and inflation fluctuations, a clear winner emerged from the chaos: tech stocks. Leading the charge on Friday, the Nasdaq managed a modest climb, buoyed by a bellwether: Applied Digital Corporation (NASDAQ:APLD). Amidst blinking servers…

Dr. Emily Chang APLD stock has garnered attention for its potential in the burgeoning realm of quantum computing. As technology advances at an unprecedented rate, analog devices like quantum computers are poised to redefine the future of countless industries, and Applied Digital Corporation (Nasdaq: APLD) is positioning itself at the forefront. The surge in interest…