本报告的风险等级为 中高风险。本报告的信息均来自已公开信息，关于信息的准确性与完整性，建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。请务必阅读末页声明。新能源 汽车 产业链 标 配（维持）新型负极材料迭代 方 向，前 景 可期 电池新技术系列 报告之硅基负极 2024 年 2 月 29 日 分析师：黄秀瑜 SAC 执 业证 书编 号：S0340512090001 电话：0769-22119455 邮箱：锂电池 指数 走势 资料来 源：Wind，东 莞证 券研 究所 相关报告 投资要 点：硅基负极被视为下一 代理 想负极材料。负极 材料 是 锂电池 的关 键材 料之一，占 锂电 池总成 本的10%-15%，在锂 电池 中起到 能量 储存 与释 放的 作用，对 于锂 电池 的首 次效 率、循 环性 能、能 量密 度、充放 电倍 率以 及低温放电 性能 等具 有较 大的 影响作 用。目 前以 石墨 负 极为主 流，但 在能 量密度方 面已 接近 其发 展极 限。续 航和 补能 焦虑 依然 是制约 消费 者选 择新能源汽 车的 关键 要素。在 此背景 下，发 展适 配高 容 量电池 和快 充电 池的负极材 料是 锂电 池行 业发 展的必 然趋 势。具备 高比 容量和 优异 快充 性能的硅基负极材料应运 而 生。硅 基 负 极 材 料 的 理 论 比 容 量 高 达4200 mAh/g，是 传统 石墨 材料 的10倍扩 容，能够 大幅 提 高 锂电池 的能 量密 度，从而提 升电 动车 续航 里程，被视 为未 来最 有可 能大 规模应 用的 新型 负极材料。电池新技术打开硅基 负极 应用市场。近 年来 多家 主 流车企 逐渐 推出 搭载掺硅负 极电 池的 车型，硅 基负极 应用 逐渐 拓展 至动 力电池 领域。2023 年以来多孔硅碳技 术 路 线 的 出 现 让 硅 碳 负 极 材 料 的 性 能 实 现 了 群 体 性 突破，有 望开 启在 动力 电池 领域的 规模 化应 用。与此 同时，包括 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 技术在2023 年以 来陆 续开 启应用 放量，也正 在加速打 开硅 基负 极的 市场 空间。硅基负极在动力电池 领域 逐步走向产业化。硅 基 负 极的应 用正 在成 为电池性能 差异 化的 必争 之地。2023 年下 半年 以来，特 斯拉、蔚来、智 己、埃安等 品牌 旗下 车型 纷纷 搭载硅 基负 极动 力电 池，硅基负 极高 性能 动力电池装 车持 续升 温。头 部 电池企 业率 先布 局硅 基负 极电池 产能，主流 负极材料 企业 积极 建设 硅基 负极材 料产 能。2023 年硅 基负极 材料 出货 量增长明显，渗透 率进 一步 提 升。随着 硅基 负极 逐渐 接 替石墨 作为 电池 负极的重要 材料，以及 硅基 负 极材料 在技 术、成 本方 面 的进一 步突 破，硅 基负极逐 步走 向产 业化 的发 展趋势。投资建议：在 新能 源汽 车 对长续 航和 快充 性能 需求 不断提 升的 背景 下，伴随着 电池 新技 术逐 步开 启规模 化应 用，对硅 基负 极的需 求将 保持 快速增长。硅 基负 极材 料产 业 化进程 呈加 速之 势，有 望 成为负 极材 料行 业新增长点。建议 关注 在硅 基 负极领 域拥 有雄 厚技 术积 累，产品 性能 优异 以及产能 布局 领先 的企 业：宁德时 代（300750）、亿 纬锂能（300014）、杉杉股 份（600884）、璞 泰来（603659）。风险提示。下 游需 求不 及 预期风 险；产能 释放 不及 预期风 险；技术 路线变革风 险；市场 竞争 加剧 风险。深度报告 行业研究 证券研究报告 电池新技术系列 报告之硅 基负极 2 请务必阅读末页声明。目录 1.硅基负 极是 新型 负极 材料 迭代升 级方 向.3 1.1 硅 基负 极被 视为 下一 代 负极材 料.3 1.2 硅 基负 极的 高比 容量 是 其首要 优势.5 1.3 硅 基负 极有 两大 主流 技 术路线.6 2.电池新 技术 打开 硅基 负极 应用市 场.8 2.1 长 续航 需求 带动 下，硅 基负极 应用 加速 拓展 至动 力电池 领域.8 2.2 高 压快 充车 型即 将量 产 上市，硅基 负极 备受 青睐.10 2.3 固 态电 池加 速发 展将 提 升对硅 基负 极的 需求.11 3.硅基负 极在 动力 电池 领域 产业化 进程 提速，前 景可 期.13 3.1 头 部企 业纷 纷角 逐硅 基 负极，产能 扩张 进行 中.13 3.2 硅 基负 极 2023 年 出货 量高增，渗 透率 进一 步提 升.15 4.投资建 议.16 5.风险提 示.17 插图目录 图 1：锂电 池工 作原 理示 意图.3 图 2：锂电 池成 本构 成.3 图 3：锂电 池负 极材 料多 种技术 路线.4 图 4：硅基 负极 材料 产业 链.8 图5：中国 锂电 池负 极材 料出货 量.15 图6：中国 硅基 负极 材料 出货量.15 图 7：2023 年中 国负 极材 料出货 量结 构.16 图 8：全球 硅基 负极 材料 市场规 模预 测趋 势.16 表格目录 表1：硅基 负极 材料 与石 墨负极 材料 性能 对比.6 表2：不同 种类 的硅 基负 极材料 优劣 势对 比.7 表3：国内 外大 圆柱 电池 即将迎 来放 量.9 表4：国内 外主 流车 企加 速布局 高压 快充 车型.11 表5：国内 企业 半固 态电 池启动 量产.12 表6：国内 外部 分车 企固 态电池 装车 进程 或规 划.13 表7：电池 企业 布局 硅基 负极电 池产 能及 其进 展情 况.14 表8：主要 企业 在硅 基负 极材料 领域 的布 局.14 表9：重点 公司 盈利 预测 及投资 评级（2024/2/28）.17 WUBYzQtOpMnMqOoNrMqPqR7NbP9PmOoOtRqMkPqQmQfQnNvMaQrRuNwMrNmNwMpPuM 电池新技术系列 报告之硅 基负极 3 请务必阅读末页声明。1.硅基负 极 是新型负极材料 迭代升级方向 1.1 硅基负极 被 视为 下一 代负 极材料 负极材料是锂电池的 关键 材料之一，对锂电池性能 影响至关重要。锂 电池 主 要由正 极材料、负极 材料、电 解液 和 隔膜四 大关 键材 料 组 成。负极材 料 在 锂电 池中 起到 能量储 存与释放的 作用，对于 锂电 池 的首次 效率、循环 性能、能量密 度、充 放电 倍率 以 及低温 放电性能等 具有 较大 的影 响作 用。锂电 池的 工作原 理为：当 对电 池进 行充电 时，电池的 正极上 有锂 离子 生成，生成 的锂 离子 经过 电解 液运动 到负 极。作为 负极 的碳呈 现层 状结 构，有很多 微孔，到 达负 极的 锂离子 就嵌 入到 碳层 的层 状结构 以及 微孔 中，嵌入 的锂离 子越多，充电 容量 越高。当电 池进行 放电 时，嵌 在负 极 碳层中 的锂 离子 脱出，又 运动回 到正极，回 到正 极的 锂离 子越 多，放 电容 量越 高。图1：锂电 池工 作原 理示 意 图 数据来源：新浪 网，东莞证券研究所 负极材 料作为 锂 电池 最重 要的关 键原 材料 之一，占 锂电池 总成 本 的10%-15%。图2：锂电 池成 本构 成 数据来源：凯金能源招股说明书（2022-01-06），东莞 证券研究所 正极材料40%负极材料15%隔膜20%电解液15%其它10%电池新技术系列 报告之硅 基负极 4 请务必阅读末页声明。锂电池负极材料主要 分为 碳基材料和非碳基材 料。碳基材 料包 括天 然石 墨负 极、人造 石墨负极、中 间相 碳微 球(MCMB)、软碳(如焦 炭)负 极、硬 碳负 极、碳纳 米管、石墨 烯、碳 纤维 等。非碳 基材料 主要 分为 硅基 及其 复合材 料、氮化 物负 极、锡基材 料、钛酸 锂、合金材 料等。图3：锂电 池负极 材料 多 种 技术路 线 数据来源：鑫椤资讯，东莞证券研究所 目前以石墨负极 为主 流，但已接近性能极限，硅基 负极被视为下一代理 想负 极材料。目前市场 化应 用中 仍以 碳 基 材料中 的石墨 类 负极 材料（人 造石 墨、天然 石墨）占据主 导地位，占比 达 95%以上，其中 又以人 造石 墨负 极为 主，占比 达80%。人造 石墨 系由 石油焦、针状焦、沥 青焦 等原 料通 过粉碎、造 粒、分级、高 温石墨 化加 工等 过程 制成。天然 石墨系采用 天然 鳞片 晶质 石墨，经过 粉碎、球 化、分级、纯化、表 面处 理等 工序 制成。石 墨负 极材 料 虽然 具备 高电 导率 和稳 定性 优势，但在 能量 密度 方面 已接近 其发 展极 限。石墨负 极材 料的 理论 比容 量为 372mAh/g，目前 实际 产品的 比容 量 可 以达 到 360mAh/g，比容量 性能 已 趋 于理 论最大 值，基本 达到 极限 水平。续航和 补能 焦虑 依然 是制 约消费 者选 择新 能源 汽车 的关键 要素。在 此背 景下，发展 适配高容量 电池 和快 充电 池的 负极材 料是 锂电 池行 业发 展的必 然趋 势。具 备 高 比 容量 和 优异快充性 能 的 硅基 负极 材料 应运而 生。硅 基负 极材 料 已成为 目前 业内 各大 企业 重点研究 发展的对 象，是未 来最 有可 能大规 模应 用的 新型 负极 材料。NoRpws85pDNHhGYkURDs78iCYydMK33bsDsO0TSEcfYycozFEUGDrgasAESSyBzW 电池新技术系列 报告之硅 基负极 5 请务必阅读末页声明。1.2 硅基负 极 的 高比容量 是其 首要优 势 不同技 术路 线的 负极 材料 产品在 比容 量、首 次效 率、循 环寿 命、快 充性 能、倍率性 能 等多个指 标方 面各 有特 点。总的来 说，硅基 负极 材料 具有很 高的 理论 比容 量和 较低的 电化学嵌锂 电位，快充性 能优 异，正符 合新 能源汽 车领 域的发 展需 求，被视 为下 一代理 想 负极材料。一、硅基负极的优势：高 比容量 和快充性能优 异。（1）理论比容量高，是 传 统石墨负极的 10 倍 以上。新能源 汽车 市场 规模 持续 扩大，对高 能量 密度 电池 的要求 不断 提升，硅 基负 极以远 超石墨材料 的比 容量 成为 负极 领域极 具前 景的 新型 材料。目 前锂 电池 的负 极材 料 主要为 人造石墨，其 具有 电导率 高和 稳定性 好的 优势，但 石墨 材料的 比容 量理 论值 较低，当 前石 墨负极产品 的 比容 量 可 以达 到 360mAh/g，已 接近 其理 论最大 值 372mAh/g。在石 墨负极 能量密度 已达 到其 发展 上限 的情况 下，动力 电池 要进 一步提 高电 池容 量，硅基 负极 成 为当前解决 能量 密度 问题 的最 佳手段 之一。硅材料 的理 论比 容量 高 达4200 mAh/g，超过 传统 石墨 材料 的 10 倍 以上，是 目 前已知 的比容量 最高 的锂 电池 负极 材料；并且 拥有 略 高于 石 墨的嵌 锂电 压平 台 和 较低 的脱锂 电位。硅基负 极材 料和 高镍 三元 正极材 料的 配合 使用 能够 较大地 提高 锂电 池的 能量 密度，可以为锂电 池带来 20%-50%的 能量密 度提 升，作为 锂电 池负极 材料，在 提高 动力 电池性 能上有着巨 大的 应用 潜力。因 此，硅 基 材 料是 短期 内最 有可能 替代 石墨 材料 成为 负极材 料的新方向。（2）快充性能优异。硅 材料 能够 从各 个方 向 为 锂离 子 提供 嵌入 和脱 出的 通道，这使 得硅基负极 在拥 有高 比容 量的 同时，也能 够满 足快 充所 需要的 高倍 率性 能要 求。（3）硅元素储量丰 富。与 石墨相 比，硅 元素 在地 壳 中储量 丰富，分布 广泛，是地壳 中储量第二 丰富 的元 素，并且 成本低 廉，长 远来看，硅 基负极 材料 是锂 电池 降本 增效的 有效选择路 径。二、硅基负极的 缺陷：体 积膨胀率高被认为是 主要 问题。硅基负 极距离 大 规模 产业 化 应用 仍存 在一 些挑战，包括体 积膨 胀率 高、导电 性差、循环寿命低、首 次效 率低 等。其中体 积膨 胀率 高被 认为 是主要 问题。（1）体积膨胀率高。由于硅基负 极的 材料 特性，其 在充放 电过 程中 会产 生巨 大的膨 胀和收缩，其最 大的 体积 膨胀 率可高 达 300%，远高 于石 墨负极 的 10-12%，巨 大的 体积膨 胀会带来一 系列 的问 题。正 因 此，硅基 负极 的应 用对 于 电芯结 构、材 料搭 配中 的 安全性、稳定性有 强烈 要求。（2）导电性差。硅 基负 极 的导电 性能 较石 墨负 极差。原因 在于 硅是 一种 半导 体材料，其本征导 电性 较差，从而 影 响锂离 子和 电子 的传 输速 度；硅 与导 电剂 及负 极粘 结剂的 接触较差，也导 致电 极整 体导 电性不 佳。电池新技术系列 报告之硅 基负极 6 请务必阅读末页声明。（3）循环寿命低。目 前 硅 基负极 的循 环寿 命 为300-500 次，远 低于 石墨 负极 的 1500 次以上。原因 在于 硅基 负极 的 体积 膨胀 率高，在 充放 电过程 中的 巨大 膨胀 会导 致活性 颗粒破碎粉 末化、表面 SEI 膜 结构不 稳定 而连 续生 长，以及严 重的 电极 结构 崩塌 等 问题，使得硅负 极电 化学 性能 快速 衰减，从而 影响 电池 的循 环寿命。（4）首次效率低。在 锂电 池充电 过程 中，电解 液会 在负极 表面 分解，形 成 SEI（固体 电解质相 界面）膜，造成 不 可逆的 消耗 大量 锂离子，而硅材 料的 首次 充电 不可 逆循环 损耗最高 达30%（石墨 为 5%-10%），这 使得 硅基 负极 的首 次效率 显著 低于 石墨 负极（硅 基负极的首 次效 率通 常 为 65%-85%，而 石墨 负极 为 90%-94%）。这 一问题 的解 决方 式 通常采用预锂化 的技术。表 1：硅基 负极 材料 与石 墨负极 材料 性能 对比 性能指标 硅基复合材料 人造石墨 天然石墨 比容量(mAh/g)4200 310-360 340-370 首次效率（%）84%93%90%循环寿命（次）300-500 1500 1000 工作电压 0.3-0.5V 0.2V 0.2V 快充性能 好 一般 一般 倍率性能 一般 一般 差 安全性 差 良好 良好 优点 理论比 容量 高 技术及 配套 工艺 成熟，循 环性能好 技术及 配套 工艺 成熟，成 本低 缺点 技术及 配套 技术 不成 熟，成本高，充放 电体 积变 形，导电率低 比容量 低，倍率 性能 差 比容量 已到 极限，循 环性 能及倍率 性能 较差，安 全性 较差 发展方向 低成本 化，解决 与其 他材 料的配套 问题 提高容 量，低成 本化，降 低内阻 低成本 化，改善 循环 资料来源：中国汽车工业信息网，凯金能源招股说明书（2022-01-06），东莞证券研究所 1.3 硅基负 极 有 两大主 流 技术 路线 多种改性方式改善硅 基负 极材料局限性，推 动其产 业化应用。为 解决 硅基 负 极材料 的膨胀率高、失 效等 问题，行 业内开 发了 多种 硅基 负极 材料改 性方 式以 改善 硅基 负极的 电化学性能，包括 硅氧 化、复 合化、纳 米硅、多孔 硅、合金硅、预锂 化等 方式。根据分 散基体的不 同，硅基 负极 材料 主要有 硅氧 复合 负极 材料、硅碳 复合 负极 材料 及硅 基合金 负极材料三 大类，各 有优 劣势。其 中，硅碳 负极和 硅氧 负极 是目前 两 大主流 技术 路线，硅 氧进 展较快，硅 碳前 景更 大。硅碳负 极和 硅氧 负极 结合 了碳材 料的 高电 导率、稳 定性及 硅材 料的 高 比 容量 优点且 工艺相对成 熟，综 合电化 学性 能较优，成为 了引领 锂电 池负极 材料 行业 发展 的 新 方向。其中 电池新技术系列 报告之硅 基负极 7 请务必阅读末页声明。硅氧路 线进 展较 快，已 进 入产业 应用 阶段，主要 用 于动力 电池 领域，但成 本 较高。硅碳负极因 其 具 备更 高 比 容量 和首次 效率 高，应用 前景 更 大。虽然 硅基 合金 负极 材料相 对 石墨负极 材料 的 比 容量 提升 效果明 显，但 是 由于 其工 艺难度 高、生 产成本 高，且首次 充放电效率 较低，因此 目 前尚 未大规 模使 用。硅碳负 极是 指纳 米硅 与碳 材料混 合，通过 降低 硅基 材料粒 径至 纳米 级别，可 以拥有 更多的空隙，用于 缓冲 硅在 脱 嵌锂离 子过 程中 产生 的应 力和形 变。在 硅碳 负极 的 制备过 程中，需要首 先制 备纳 米硅 颗粒，最 外层 由碳 做包覆 层，形成壳 核结 构。目前 硅碳 负极的 商业化容量 在450mAh/g 以下，首 次效 率高，但 体积 膨胀 较大，因此 其循 环性 能相 对较差。硅氧负 极 是 指 采 用氧 化亚 硅和石 墨材 料混 合，氧化 亚硅相比 硅 材料 而言，氧 化亚硅 材料在嵌锂 过程 中的 体积 膨胀 大大减 小（氧 化亚 硅 在 嵌 锂过程 中体 积膨 胀 118%左 右，硅则 为300%以 上），因此 其 循环 性 能得到 较大 提升。另外，硅 氧负极 首 次 效率 低，生产成本高，制备过 程 非 标准 化。目前 比较成 熟的 技术 路线 是碳 包覆 氧 化亚 硅 结 构，通常 是先制 备锂电池用 氧化 亚硅，然 后进 行碳包 覆等 后续 工艺。总的来 说，硅 氧负极 的优 势在于 循环 寿命 好，但首 效低，可 以通 过预锂 化等 技术提 高 首效。硅碳 负极 的优 势在 于 首效高，但循 环寿 命低，可通过 硅的 纳米 化，降 低 膨胀破 碎风险，提 高循 环寿 命。表 2：不同 种类 的硅 基负 极材料 优劣 势对 比 主要种类 优势 劣势 硅氧负极 A、可逆容 量高，达 1700-1800mAh/g，接近 理论容量 A、首次效 率低，无 法单 独使 用，需 要进 行提高首 效处 理 B、循 环 性能 和倍 率性 能相 对于 其 他硅 基负 极材料好 B、工 艺复 杂，生产 成本 非 常高 硅碳负极 A、比 容量 高 A、大批量 生产电 化学性 能 优异的产 品难度较高 B、首 次充 放电 效率 高 B、循 环性 能和 首次 效率 有 待提高 C、工 艺相 对于 其他 硅基 负 极材料 较为 成熟 C、电 极膨 胀率 较高 硅基合金负极 体积能 量密 度高 A、工 艺难 度大、成 本高 B、首 次充 放电 效率 低 C、循 环性 能较 差 资料来源：凯金能源招股说明书（2022-01-06），东莞证券 研究所 硅基负 极材 料产 业链 的上 游包括 原材 料 石 墨、二氧 化硅、硅合 金、碳源 气、锂盐、无机溶剂、助 剂等；中游 为硅 基负极 材料，目前 商用 的 硅基负 极材 料主 要包 括四 种，分别 是碳包覆 氧化 亚硅、纳 米硅 碳、硅 纳米 线、无定 型硅 合金 等；下 游应 用于 各类 电池，包括动力电 池、储能 电池、消 费电池 等。电池新技术系列 报告之硅 基负极 8 请务必阅读末页声明。图4：硅基 负极 材料 产业 链 数据来源：中商产业研究院，东莞证券研究所 2.电池新 技术打开 硅基负极 应用市场 2.1 长续航 需求 带动下，硅基 负极应 用加速 拓展 至动 力电池 领域 近年来硅基负极应用 加速 拓展至动力电池领域。由 于硅基 负极 存在 体积 膨胀 大、导电 性差和SEI 膜 不稳 定的 缺点，在 液态 锂电 池中，硅 和 电解液 容易 发生 副反 应，因此目 前多与石墨 掺杂 使用。从市 场 应用来 看，硅 基负 极最早 主要集 中在 消费 电子、电 动工具、蓝牙耳机 等带 电量 较小 的，同时 对 电池 循环 性能 要求 不高的 应用 场景。而从 市 场潜力 来看，其更大 的增 量来 自于 动力 电池领 域。新能 源汽 车的 续航能 力取 决于 电池 的能 量密度，随着消费 者对 电动 车续 航里 程的要 求不 断提 高，高 能 量密度 成为 动力 电池 的发 展必然 趋势，从而推 动 加 速对 于具 备高 比容量 的硅 基负 极应 用。在动力 电池 领域，特 斯拉 最早搭 载了松下生 产的 含硅 负极 圆柱 电池，智己 汽 车 2022 年 1 月 首次 提出 使用“掺 硅 补锂”技术实现电 池单 体 300Wh/kg 的能量 密度，并 且电 动车 能 够实现 1000km 的续 航 里程。此外，蔚来、广 汽埃 安、奔驰 等 也都表 示最 新车 型使 用了 含硅负 极的 电池。动 力电 池的需 求爆发逐渐 打开 了 硅 基负 极的 市场空 间。这 些产 品的 市 场化应 用也 意味 着硅 基负 极的产 业化条件正 在逐 步形 成。硅基负极产品 实现群 体性 性能达标，开启动力电池 领域规模化应用。2023 年 以来，硅基负极产 业化 有提速 之势。多孔硅 碳技 术路 线的 出现 让硅碳 负极 材料 的性 能实 现了群 体性突破，包 括天 目先导、兰 溪致德、索理 德等国 内主 要硅基 负极 厂商 的产 品均 达到了 动力电池领域的性能要求：循环次数达 1000 次 以 上，首 次 效 率达 90%以 上，比 容 量 达1800mAh/g；并 且 在 生产 方 面，多孔 硅碳 硅基 负极 可 以减少 预锂 化、预 镁化，相比于 硅氧路线具 有大 幅降 本的 潜力。硅基 负极 产品 实现 群体 性性能 达标，从 而使 得硅 基负极 在动力电池 领域 的规 模 化 应用 有望加 快。电池新技术系列 报告之硅 基负极 9 请务必阅读末页声明。宁德时代 麒麟电池 不 断扩 大搭载车型，具 备适配硅 基负极能力。全 球 动力 电 池龙头 企业宁德时 代分别 于 2022 年 6 月和 2023 年 4 月发 布了 CTP3.0 技 术麒 麟电 池 和 创 新前沿 电池技术 凝聚 态电 池。宁德 时代 的 麒麟 电池、凝 聚态 电池已 具备 适配 硅基 负极 的能力。前者采 用CTP 3.0 技术，综 合 应用水 冷一 体化 和多 功能 弹性夹 层缓 冲硅 基负 极的 高活跃 性。后者通 过纳 米级 分子 结构 的技术 改良 抑制 热膨 胀和 热收缩 带来 的热 失控 问题。宁 德时 代麒麟电 池 在 2023 年4 月 量 产首 发 搭载 极氪 009，麒 麟 电池5C 版 本于2023 年9 月官宣 搭载理 想MEGA。麒麟 电池 凭 借其长 续航、快充、热稳 定性等 性能 优势 正在 不断 扩大搭 载车型，同 时也 推动 着硅 基负 极新型 材料 的扩 大应 用。46 系列大圆柱电池 即将放 量，将加速 推动硅基 负极 的产业化进程。（1）“高镍三元+硅基负 极”为大圆柱电池最 适配 方案。2020 年特 斯拉 发布 的 4680 大圆柱电 池采 用了“高镍 正 极+硅 碳负 极”组合，结合 全极耳 和干 电池 技术，使 得电池 能量密度可 达 300Wh/kg。在 特 斯拉和 头部 电池 厂商 的推 动下，“高 镍三 元+硅基 负 极”的高能量密 度配 套 成 为大 圆柱 电池的 最为 适配 方案。大 圆柱电 池对 于硅 基负 极的 膨胀率 容忍度提高，原 因在 于：1）大 圆柱电 池的 体积 更大。由 于大圆 柱电 池的 体积 更大，为硅 基负极的膨 胀预 留了 一定 的空 间；2）大圆柱 电池 为弧 形 表面。在硅 基负 极膨 胀时 可以有 多个方向分 摊膨 胀压 力。相比 于传统 的小 圆柱 和方 形，大圆柱 电池 高标 准化、高 兼容的 结 构可以有 效抑 制热 膨胀 和热 失控，大 圆柱 电池 中全 极 耳的设 计进 一步 提升 了倍 率传导 和安全性。因此，大 圆柱 电池 技术逐步 成熟，将 成 为硅 基负极 应用 的良 好载 体。（2）大圆柱电池产能布 局 正在迅速扩张，2024 年为 量产元年，未来放量 可期。特斯 拉和宝马 等车 企巨 头已经 明 确对于 46 系 列大 圆柱 电 池的需 求使 其成 为了 一种 新风向，通用、蔚来、江 淮等 车企 也 纷纷跟 进。根 据盖 世汽 车 研究院 统计，目前 全球 主 要针 对 46 系列大圆 柱电 池的 产能 规划 已经突 破 500GWh。2024 年 1 月，亿 纬锂 能公 布了 首款搭 载其大圆柱 电池 的量 产车 型江 淮瑞 风 RF8。2024 年 为大 圆柱电 池量 产元 年，未来 大圆柱 电池的量产 有望 成为 硅基 负极 材料应 用的 主要 增长 点。GGII 表 示，2024 年 大圆 柱 电池预 计将迎来 GWh 批量 交付，大 圆柱电池 放 量将 带动 硅基 负极材料 出货 量 增加。表3：国内 外大 圆柱 电池 即 将迎来 放量 车企/电池厂商 项 目地点 产 能规划G Wh 客户 布局 进展 特斯拉 美国德克萨斯 100 自供 共四条 4680 电池生产线，一条已投产 美国内华达 100 建设中 美国加州弗里蒙特 10 试生产 松下 日本 10 特斯拉 预计 2024 年 Q2 后量产 美国/计划 2031 年前新 建 2 家或以上工厂 LGES 韩国 9 特斯拉 预计 2024 年 H2 量产 电池新技术系列 报告之硅 基负极 10 请务必阅读末页声明。三星 SDI 韩国 1 特斯拉 计划后续扩建至 8-12GWh 美国 30 通用 预计 2026 年投产 匈牙利/宝马 计划供货宝马 宁德时代/40 宝马 预计 2025 年投产 亿纬锂能 湖北荆门 20 宝马、大运、江淮等 一期于 2024 年 2 月投产，二期设备进场 辽宁沈阳 40 预计 2026 年投产 四川成都 21 预计 2025 年投产 云南曲靖 23 预计 2025 年投产 匈牙利 30 宝马 预计 2026 年投产 国轩高科 安徽合肥 10 宝马 预计 2025 年投产 比克电池 江苏常州 30/预计 2024 年投产 蔚来 安徽合肥 40 自供 预计 2025 年投产 远景动力 美国 30 宝马 预计 2026 年投产 资料来源：盖世汽车研究院，东莞证券研究所 2.2 高压快 充车 型即将量 产上 市，硅 基负 极备受 青睐 电池的快充性能主要 取决 于负极材料，快 充技术的 实现需要材料革新相 匹配。快 充技 术是锂电 池技 术进 步的 方向，负极 材料 是实 现快 充的 关键所 在。石墨 材料 由于 其层状 结构决定锂 离子 必须 从材 料的 端面嵌 入，然 后扩散 至颗 粒内部，致使 传输路 径较 长，嵌锂 过程较慢 限制 了锂 电池 的快 充应用，同 时其 对锂 电位（0.05V）过低 也致 使在 大电 流充电 过程中容易 发 生锂 沉积 副反 应造成 析锂，析 出的 锂金 属以枝 晶的 形式 生长，锂 枝晶 有 可能会刺穿 隔膜 与正 极接 触，从而导 致电 池 短 路，危 及 电池安 全。硅 基负极 对锂 电位高 于 传统石墨 负极，掺 硅负 极能够 有效 改善 传统 石墨 负极 的析锂 问题。高压快充车型即将量 产上 市，具有高倍率性能的 硅 基负极 备受青睐。缩 短充 电时间 是提升电动 车使 用体 验的 关键 之一。近 年来，高 压快 充 路线受 到越 来越 多主 机厂 的青睐，主流车企 纷纷 相继 推出 或计 划推出 800V 高压 快充 车型。2024 年高 压快 充车 型将 迎来密 集上市。动力 电池 充放 电倍 率（C 倍 率）的大 小对 应 动力电 池充 放电 速度 的快 慢，国 内领先动力 电池 企业 正在 推进 动力电 池充 放电 倍率 从 1C-2C 向4C-6C 发 展。而电 池 的倍率 性能也就 是快 充性 能主 要取 决于负 极。因此，具有 高 倍率性 能的 硅基 负极 材料 能够大 幅提升锂电 池的 充放 电能 力。快充车 型的 进一 步发 展，有望加 快对 硅基 负极 的应 用。电池新技术系列 报告之硅 基负极 11 请务必阅读末页声明。表4：国内 外主 流车 企加 速 布局高 压快 充车 型 车企 高 压快充车 型布局 比亚迪 2021 年推出800V 高压充电和 宽温域高效热泵系统，e3.0 平 台可实现充电 5min续航 150km。广汽埃安 2021 年发布6C 超快充技术，最大电压 800V，最大充电电流 大于 500A，最高功率达 480kW，充电 5min 续航200km，8min 从 0%-80%SOC，5min 从 30%-80%SOC。东风岚图 2021 年发布800V 高压超充技 术，整车高性能电池搭载 4C 电 芯，在 800V/360kW超充下充电 10min 续航400km，有望 2023 年量产。长城 2021 年机甲龙发布，搭载自研 的大禹电池，采用 800V 高压充 电技术，峰值电流可达 600A，可实现充电10min 续航 401km。北汽极狐 2022 年极狐SHI 版为国内首 个搭载 800V 高压快充平台的量 产车，充电功率最高达 187kw，充电 10min 续航 197km，15min 从 30%-80%SOC。吉利极氪 2022 年发布600kW 超充技术，2023 款极氪001 搭载麒麟电池，采用极氪 600kW液冷极充桩，可实现充电 5min 续航 300km。长安 2022 年推出800V 量产车型阿 维塔 11，搭载800V 高压电驱 平台，最大充电功率240kW，充 电 10min 续航 200km，充电 15min 从30%-80%SOC。小鹏 2022 年基于800V SiC 高压电 驱平台量产车型 G9 上市，可实 现充电 5min 续航200km。理想 发布 800V 超充纯电解决方案，结合 SiC 技术、具备4C 充电能 力的电池、宽温域的热管理系统以及 4C 超充网络，可实现充电 10min 续航400km。预计 2023 年推出 800V 纯电 MPV。蔚来 蔚来下一代技术平台 NT3 打造800V 高压架构，将在子品牌阿 尔卑斯首发搭载，2023 年开始布局500kW 超快充 桩，单桩最大功率 500kW，最 大电流 660A，高压车型可实现 12min 从10%-80%SOC。零跑 零跑 B11 将搭载800V 高压平台，于 2023 年 9 月在德国慕尼黑 车展首发亮相。计划于 2024 年四季度量 产 800V 平台，充电 5min 续航 200km。保时捷 2019 年率先量产800V 平台电 动车 Taycan，保时捷是全球最 早研发出 800V 高压快充技术，22.5min 完成 5%-80%SOC，充电5min 续航 100km。现代 2020 年发布E-GMP 平台，已推 出多款 800V 车型，搭载 800V 充电系统，可在18min 内完成 0%-80%SOC，实现 充电 5min 续航 100km。奥迪 2021 年奥迪自研PPE 平台面世，搭载 800V 充电系统，可实现 充电 10min 续航300km，从 10%-80%SOC 平均需21min。奔驰 将于 2023 年 9 月推 出 CLA 纯电 版概念车，支持 800V 高压快充，充电功率最高达350kW，从 10%-80%SOC 需要30min。大众 预计 2024 年量产首 台 800V 高 压平台车型，2025 年800V 车 型占 BEV 销量比重达10%。资料来源：搜狐网，汽车之家，盖世汽车研究院，东莞证券研究所 2.3 固态电 池加 速发展将 提升 对硅基 负极 的需求 硅基负极为固态电池 的优 选新型负极材料。从 锂 电 池发展 趋势 来看，固 态电 池是全 球公认的下 一代 锂电 池。固态 电池 对 高能 量密 度的 要求，将促 使负 极材 料从 传统 石墨负 极向高能量 密度 的新 型负 极材 料 迭代 发展。因此，硅基 负极 成 为（半）固态 电池 的 优选 新型负极材 料。电池新技术系列 报告之硅 基负极 12 请务必阅读末页声明。2023 年国内半固态电池实 现小批量装车，2024 年加 速量产。目前 国 内企 业多 以半固 态电池为 主。国内 企业 的半 固态电 池率 先进 入量 产阶 段，部 分企 业的 半固 态电 池已经 在相关车型 上得 到装 车验证，并于 2023 年 实现 小批 量生 产。2024 年 将有 更多 企业 的半固 态电池启 动量 产。表 5：国内 企业 半固 态电 池 启动 量产 企业 能 量密度 电 池类型 固 态电池布 局及产 业化进 程 宁德时代 500Wh/kg 凝聚态电池 2023 年4 月推出凝聚态电池，将在 2024 年推动车规级应用。-全固态电池 在硫化物固态电解质上有多项专利。亿纬锂能 330Wh/Kg 半固态电池 2022 年12 月发布 50Ah 软包半 固态电池，已完成设计定型，处于装车验证阶段。500Wh/Kg 全固态电池 2024 年发布 赣锋锂业 260-400 Wh/Kg 半固态电池 2022 年1 月 首批搭载50 辆东 风 E70；2022 年8 月与广汽埃 安签署战略合作协议；2023 年装车 赛力斯 SERES-5，进军欧洲市场；2023 年12 月与长安汽车 签署合作 协议；计划 2026 年装 车广汽昊铂。蜂巢能源 300-350 Wh/Kg 半固态电池 2020 年12 月，推出基于聚合 物凝胶化技术的“果冻电池”；2023 年12 月，推出二代“果 冻电池”，目前完成 A 样开发。350-400 Wh/kg 全固态电池 2022 年推出国内首批20Ah 级 硫系全固态原型电芯。国轩高科 360Wh/kg 半固态电池 已通过新国标安全测试，开始量产。400Wh/kg 半固态电池 已开发出原型样品，2025 年后 量产。中创新航 350-450 Wh/kg 半固态电池 2024Q4 装车某外资豪华品牌。600Wh/kg 全固态电池-孚能科技 330Wh/kg 半固态电池 2023 年3 月量产装车，11 月在 远航 Y6 首批装车。辉能科技 360 Wh/kg 半固态电池 2024 年开始批量交付 卫蓝新能源 360Wh/kg 半固态电池 2024 年4 月开始向蔚来批量供 货。太蓝 新能源 350-400 Wh/kg 半固态电池 2024 年批量出货 恩力动力 300Wh/kg 全固态电池 2023 年8 月研发出硫化物固态 电解质及锂金属负极全固态电池；2026 年10GWh 量产。清陶能源 420Wh/kg 半固态电池 2023 年完成与上汽联合开发的 第一代半固态电池装车 试验；2024 年量产装车上汽智己；2025 年装车智己、非凡、荣威、MG 等。500Wh/kg 固态电池 2027 年全固态电池量产。资料来源：高工锂电，电池中国，电车资源，赛瑞研究，东莞证券研究所 2023 年 开始 主流车企 启动 量产固态电池车型。2023 年，蔚 来 ES6、ET7、东风 E70、岚图追风、赛力 斯SERES5 等 车型已 搭载 半固 态电 池，上汽、广 汽、长安 等车 企 也 计划 将于 电池新技术系列 报告之硅 基负极 13 请务必阅读末页声明。2024-2026 年 上市 搭载 半 固态电 池车 型。丰田、本 田、大 众、宝马 等日 本、欧洲车 企 也计划将于 2026-2030 年启动 搭载 固态 电池 车型 量产 上市。表 6：国内 外部 分车