电气设备行业：电池科技前瞻系列报告之十，负极硅碳，风语黎明

请参阅最后一页的重要声明 证券研究报告·行业深度报告 电 池科 技前 瞻系 列报 告 之十：负极硅碳，风语黎明 风·高能量密度电池，硅基负极材料体系列选 对电车而言，提升续航需要整车电耗低、电池包带电量大。再受限于体积、质量，通常也需要电池的质量/体积能量密度高。 更高的正极比容量、更高的负极比容量和更高的电池电压（以及更少的辅助组元），是高能量密度电池的理论实现路径。正极材料的比容量相对更低，性能提升对电池（单体）作用显著；负极比容量提升对于电池能量密度提升仍有相当程度作用。硅材料的理论比容量远高于（约 10 倍）已逼近性能极限的石墨，且对锂电压不高，有望成为高能量密度锂电池的负极材料优选。 语·硅碳负极科学研究进展浅述与性能前瞻 在体现了优异容量同时，硅基负极材料在嵌锂过程中也表现出了非常明显的本征体积变化，影响循环寿命；另一方面硅基负极还面临着和电解液接触、反应，劣化电池性能的问题。硅基负极衍生出了单质硅-碳负极、硅氧化物-碳负极、低维硅材料、硅合金等技术路线，前两者（笼统称为硅碳负极）实用性较强。 单质硅-碳材料 1500mAh/g 比容量、1000 次循环寿命和 1C 倍率的综合性能具有一定程度可实现性；单质硅-碳材料包覆改性有较大概率是单质硅-碳负极材料的优选合成方式。不失一般性，硅单质-碳负极材料比容量更高，而硅氧化物-碳负极材料倍率性能更佳。 另外，硅基负极表面 SEI 膜的形成需消耗大量锂源，硅氧化物-碳负极材料体系由于锂硅氧化物的不可逆形成进一步消耗锂源，这使得硅基负极的首次效率显著低于石墨。这一问题的解决方式通常需要预锂化。预锂化手段可以对正极、负极分别加以实施。 黎明·下一个制高点，高性能硅碳负极的规模化 LG 化学、三星、信越、村田、丰田、三菱、日立化成等日韩巨头是主要的硅基负极材料技术专利申请单位。全球申请数排名前 25的单位中，我国仅有宁德时代和国轩高科入围；宁德时代、国轩高科、华为、中南大学、贝特瑞跻身全球申请数前 50。 松下为特斯拉提供的圆柱 21700 电池是硅碳负极在动力电池-新能源汽车领域应用的成功案例；我国企业贝特瑞、璞泰来（紫宸）、等不同程度进行布局，产品性能相比石墨在比容量方面有优势。 我们估计，至 2025 年，硅碳负极性能相比于现在将有显著提升；全球市场规模将在 5 万吨以上；市场空间将攀升至 60 亿元以上。 投资评价和建议 建议投资者关注我国动力电池龙头；关注硅碳负极产品性能相对出色、且披露了更高容量硅碳负极产品规划的材料企业贝特瑞；关注高效导电剂企业天奈科技、电解液企业天赐材料、新宙邦。 风险分析 硅碳负极技术进步不及预期，成本下降不及预期、电池综合竞争力不及预期；竞争性路线技术进步速度超预期、成本降幅超预期。 维持 强于大市 杨藻 yangzao@csc.com.cn - 执业证书编号：S1440520010003 张亦弛 zhangyichi@csc.com.cn 010-85159272 执业证书编号：S1440520040001 发布日期： 2020 年 07 月 13 日 市场表现 相关研究报告 -9%11%31%51%71%2019/7/92019/8/92019/9/92019/10/92019/11/92019/12/92020/1/92020/2/92020/3/92020/4/92020/5/92020/6/92020/7/9电气设备上证指数电气设备 行业深度报告 电气设备 请参阅最后一页的重要声明 目录 风·高能量密度电池，硅基负极材料体系列选 ................................................................................................... 1 1、使用便捷性，汽车“红线” ..................................................................................................................... 1 2、高容量低电压，硅基负极材料有潜力助力高能量密度电池实现 .......................................................... 2 语·硅碳负极科学研究进展浅述与性能前瞻 ....................................................................................................... 4 1、单质硅-碳负极：直面理化弱点，改性手段齐发 .................................................................................... 4 2、硅氧化物-碳负极：有所失，有所得 ........................................................................................................ 5 3、预锂化：提高首效的努力 ......................................................................................................................... 7 4、小结：硅碳负极，“常规”高能量密度电池体系优选 ............................................................................ 8 黎明·下一个制高点，高性能硅碳负极的规模化...............................................................................................11 1、专利布局：日韩巨头为主，中国不乏亮点 .............................................................................................11 2、实际应用：松下、特斯拉先行，中国制造逐步发力 ............................................................................ 13 3、空间估计：从特斯拉主导，到高能量密度动力电池泛用 .................................................................... 15 投资评价和建议 ..........................