电力设备与新能源行业硅碳负极专题：CVD技术利刃破局，2025年放量起航

CVD技术利刃破局，2025年放量起航——硅碳负极专题证券研究报告·行业研究·电力设备与新能源行业1电新首席证券分析师 ：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn电动车首席证券分析师 ：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn联系电话：021-601997932025年1月27日2摘要◆硅基负极高能量密度优势显著，CVD路线硅碳负极技术突破，打开市场空间。硅基负极可提升电池能量密度，成为未来负极材料的升级方向。此前硅基负极以球磨法硅碳负极与硅氧负极为主，球磨法硅碳负极仍有膨胀问题，循环性能较差，硅氧负极首效较低，预锂化会大幅增加成本，整体性价比不高。CVD法硅碳负极通过多孔碳骨架来储硅，并通过多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀，因此膨胀率低，循环优异，并且碳骨架本身密度小质量轻，使得材料能量密度更高，性能潜力大，打开市场空间。◆消费市场确定性起量，25年动力放量，我们预计25年全球销量达0.15万吨，2030年全球需求达8万吨。此前消费领域以硅氧负极为主，主要应用于海外电动工具市场；24年起CVD硅碳负极在高端手机机型上大规模应用，25年渗透率预计提升至25%+，目前硅基负极掺杂比例为6%左右，未来有望提升至10%+；动力领域硅碳负极初期应用于圆柱电池，特斯拉21700电池采用球磨型硅碳负极方案，添加比例较低，但球磨法难以满足动力电池性能要求，4680电池及海外三元方向电池后续有望采用CVD法方案，25年国内电池厂率先应用，CVD法硅碳负极市场需求规模快速提升。考虑消费及动力市场放量，预计2025年CVD硅碳负极需求达0.15万吨，2030年随着CVD硅碳负极渗透率提升及成本端下降打开市场空间，渗透率提升至30%+，对应总需求可达8万吨左右。◆主流厂商加速CVD路线布局，远期成本有望降至20万元/吨以内，带动产业需求放量。当前硅基负极产能以硅氧及球磨法硅碳为主，CVD法产能规划中，海外Group14已量产，天目先导、兰溪致德等初创公司具备百吨级产能，贝特瑞、璞泰来等传统负极公司陆续跟进；当前硅碳负极售价40万元/吨+，主要系多孔碳占成本比例较高，且生产设备仍为20公斤级，远期看，随着100kg设备大规模应用，且多孔碳实现原材料降本，硅碳负极售价有望降至20万元/吨以内，按10%添加比例计算，对应单吨负极成本提升不足2万，电池成本提升0.015元/wh以内，整体成本可控，性价比进一步提升。◆硅碳负极放量，多孔碳、单壁碳管及PAA等原材料受益。硅碳负极核心原材料为多孔碳，多孔碳的造孔技术及产品设计直接决定硅碳负极性能，行业壁垒较高，此外单壁碳管及PAA需要配硅碳负极使用，贡献需求增量。我们预计2030年硅碳负极需求达8万吨，对应市场空间130亿元，多孔碳对应4万吨需求，按照价格降至13万元/吨左右计算，对应50亿元市场空间，硅烷预计对应4万吨需求，对应16亿元市场空间。单壁碳管粉体添加比例预计达0.2%左右，2030年对应1300吨+需求，对应33万吨浆料。◆投资建议：25年为CVD硅碳负极放量元年，全球总出货有望达0.15万吨，2030年全球行业需求有望增长至8万吨，实现5年50倍增长，我们预计硅碳负极厂商、上游多孔碳及配套硅碳负极使用的辅材如单壁碳纳米管、PAA等受益。看好各环节龙头，推荐天奈科技、元力股份、璞泰来、贝特瑞、信德新材，关注中科电气、圣泉集团、日播时尚、德福科技等。◆风险提示：价格竞争超市场预期、原材料价格不稳定、投资增速下滑。CVD硅基负极路线实现突破，25年放量元年3数据来源：GGII，东吴证券研究所4负极：硅负极能量密度优势明显，为下一代负极发展方向◆ 负极材料在电池中起储锂作用，对电池性能有直接影响，成本占比10%左右。锂电池负极是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、滚压制得，是锂电池储存锂的主体，锂离子在充放电过程中嵌入与脱出负极。充电时正极锂被氧化为锂离子，通过隔膜到达负极，锂离子嵌入负极中。放电时锂离子脱出负极，在正极被还原为锂。◆ 人造石墨为当前主流路线，硅基负极为下一代负极发展方向。目前负极材料中应用最广的是人造石墨与天然石墨两类，其中，人造石墨为当前主流路线，硅碳负极可提升电池能量密度，成为未来负极材料升级的方向。图 负极材料分类图 负极的主要性能指标技术指标技术含义可石墨化程度GG越大，碳材料越容易石墨化，同时晶体结构的有序程度也越高，电池的动力学性能会得到提升粒度分布材料的粒径越大，粒度分布越宽，越有利于减小涂布难度,增加极片的压实密度，提高电池体积能量密度比表面积大比表面积会加剧电池在首次循环时电解液的分解，造成较低的首次库仑效率首次可逆比容量和首次效率首次可逆比容量指首周脱锂容量，首次效率指首周脱锂容量与嵌锂容量的比值。均越高越好密度（压实密度/振实电度）密度越大，体积能量密度也越高电池充放电倍率充放电倍率=充放电电流/额定容量。充电倍率越大充电速度越快，放电倍率越小放电时间越长电池循环性能一定的充放电制度下,电池容量降低到一规定值之前， 电池能经受多少次充电与放电，越高越好电池比容量单位质量的电池或活性物质所能放出的电量电池能量密度单位体积或单位重量的电池，能够存储和释放的电量数据来源： GGII ，东吴证券研究所5负极：硅负极能量密度优势明显，为下一代负极发展方向◆ 硅负极材料能量密度优势明显：石墨的理论能量密度是372mAh/g，目前应用的石墨比容量已经接近极限。而硅负极理论能量密度高达4200mAh/g，为目前已知的能用于负极材料理论比容最高的材料，能大大提升单体电芯的容量。◆ 硅负极解决膨胀问题后快充性能可明显改善：石墨是层状结构，快充容易产生析锂问题，硅负极材料不仅能提高电池的能量密度，而且具有较低的脱嵌锂电位(~0.4V vs. Li/Li+)，略高于石墨(~0.05V vs. Li/Li+)，在充电时可以避免表面的析锂现象，可以实现快速充放电。且硅电压平台高于石墨，充放电过程中硅表面不容易析锂，提高电池安全性。表 负极材料性能对比负极材料比容量(mAh/g)首次效率(%)电极电位(V)倍率性能循环寿命(次)膨胀率(%)安全性市场价(万元/吨)碳材料天然石墨340-37090-930.2一般>1000<12一般3-6人造石墨310-36090-960.2一般>1500<12良好3-7中间相碳微球300-35090-940.2良好>1000-良好6-10无定形碳300-40080-850.52良好>1500<1良好8-20非碳材料硅碳400-70085-900.3-0.5略差500-600>300一般8-60硅氧450-50065-750.3-0.5一般>1000>100一般40-60钛酸锂165-17098-991.55优异>30000<1高10-35锂金属386090-95-3.04一般>300～120较差＞100负极材料诉求：高克容量、低电化学势、低膨胀、高导电性、高稳定性、低成本数据来源： GGII，东吴证券研究所6负极：硅材料易膨胀，导致循环寿命低、导电性差◆ 硅材料的膨