碳硅负极和石墨负极的特性有何不同？

新型锂电负极材料：硅基负极产业及个股梳理

一. 锂电负极材料概览

锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四大部分组成。

其中，负极材料主要起到能量储存与释放的作用：

在电池充电过程中，负极材料捕捉锂离子并将能量存储在电池中；放电过程中，锂离子从负极转移到正极，电池对外做功。

锂电池正极材料、负极材料、电解液、隔膜成本占比约为40%、15%、15%、30%。

二. 负极材料分类

负极材料主要分为碳基材料、非碳基材料：

（1）碳基材料：包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯等。

石墨应用最为广泛，包括人造石墨、天然石墨：人造石墨循环寿命优势突出，天然石墨价格优势突出。

（2）非碳基材料：包括钛酸锂、硅基、钛基、锡基、合金材料等。

硅基负极材料目前尚处于商业化初期，为未来主要发展方向，

三. 硅基负极概览

电池能量密度，即电池容量与体积的比值，由正极和负极材料共同决定。

长期以来，锂电池的负极材料主要采用天然石墨或人造石墨。

石墨负极材料的理论比容量为372mAh/g，目前实际产品达到360mAh/g，已趋于理论最大值，基本达到极限水平。

而硅负极的理论克容量可达4200mAh/g，远超石墨材料。

硅碳负极、硅氧负极材料工艺相对成熟，综合电化学性能较优，是目前最为主流的硅基负极材料。

四. 硅基负极性能

4.1 硅基、石墨负极性能对比

4.2 优势

（1）理论比容量高：现阶段硅碳负极实际克容量大约在450-600mAh/g之间，约为传统石墨负极的1.3倍。

（2）快充性能优异：满足快充所需要的高倍率性能要求。

（3）硅元素储量丰富。

4.3 缺陷

（1）体积膨胀率高。

由于硅基负极的材料特性，在充放电过程中会产生膨胀和收缩，其最大体积膨胀率高达300%，远高于石墨负极的10-12%。

因此，硅基负极对于电芯结构、材料搭配中的安全性、稳定性有更高要求；目前实际应用的硅基负极通常采用硅和碳复合材料组成。

（2）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。

硅基负极电池寿命表现较差，因此在新能源汽车领域商业应用并不顺利；但由于智能换机周期更短、更换电池容易且便宜，因此障碍较小。

五. 硅基负极产业链

（1）上游包括二氧化硅、硅合金、碳源气、锂盐、无机溶剂、助剂等材料。

（2）中游为硅基负极材料，目前已商用的包括：碳包覆氧化亚硅、纳米硅碳、硅纳米线、无定型硅合金等。

（3）下游应用于各类电池，包括动力电池、储能电池、消费电池。

六. 硅基负极材料厂商

目前切入硅基材料产业的厂商有：

（1）主流负极材料厂商：璞泰来、杉杉股份、翔丰华。

（2）硅材料厂商：硅宝科技、多氟多、博迁新材。

德福科技：主营电子铜箔和锂电铜箔，公司新品能够缓解高硅负极电池充放电循环问题，供货H公司高端手机新品。

硅宝科技：有机硅新材料厂商，产品包括有机硅密封胶、硅烷偶联剂。公司年产能3000吨硅碳负极产线已有订单突破。

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