前言：硅的理论比容量较高约4200mAh/g，是石墨克容量的10倍；硅碳作为负极材料有望大幅提升电池的能量密度，受到广泛的关注。近年来，随着高压快充车型渗透率快速提升，推动硅碳负极材料行业需求上升。不过，硅碳负极材料能引起电池快速衰减，所以工艺上采用纳米化和碳包覆的方式来改善其性能，而CVD气相沉积硅碳路线即新型硅碳，可以有效改善其循环性能。因此，新型硅碳负极材料优势明显，受到诸多资本青睐，未来前景可期。
1、硅碳材料理论克容量较高
负极材料最主流的是天然石墨和人造石墨两大类，与天然石墨比较，人造石墨在循环、倍率、高温等方面性能更优。根据数据显示，2023年我国人造石墨负极材料仍占据市场主流地位，市场份额高达82.5%。硅基材料作为锂电负极的新一代材料，市场份额占比较小仅为3.4%（以石墨和硅碳混掺后计算）。
数据来源：观研天下整理
与传统石墨不同，硅（Si）负极材料是通过合金化的方式与金属锂结合，实现脱嵌锂反应。硅的理论比容量较高约4200mAh/g，是石墨克容量的10倍；硅碳作为负极材料有望大幅提升电池的能量密度，受到广泛的关注。
天然石墨、人造石墨与硅碳复合材料性能对比
|
性能指标 |
天然石墨 |
人造石墨 |
硅碳复合材料 |
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比容量（mAh/g） |
340-370 |
310-360 |
4200 |
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首次效率（%） |
90% |
93% |
84% |
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循环寿命（次） |
>1000 |
>1500 |
300-500 |
|
工作电压 |
0.2V |
0.2V |
0.3-0.5V |
|
快充性能 |
一般 |
一般 |
好 |
|
倍率性能 |
差 |
一般 |
一般 |
|
安全性 |
良好 |
良好 |
差 |
|
优点 |
技术及配套工艺成熟，成本低 |
技术及配套工艺成熟，循环性能好 |
理论比能量高 |
|
缺点 |
比能量已到极限，循环性能及倍率性能较差，安全性较差 |
比能量低，倍率性能差 |
技术及配套技术不成熟，成本高，充放电体积变形，导电率低 |
|
发展方向 |
低成本化，改善循环 |
提高容量，低成本化，降低内阻 |
低成本化，解决与其他材料的配套问题 |
资料来源：观研天下整理
2、高压快充车型渗透率快速提升，推动硅碳负极材料行业需求上升
根据观研报告网发布的《中国硅碳负极材料行业发展趋势研究与未来前景预测报告（2024-2031年）》显示，快充时电流比较大容易产生极化，当负极电位低于0V时，就容易发生析锂现象；石墨负极整体电位较低，充电末期电位接近0V，在大倍率快充时，极易发生析锂。根据硅负极的充放电曲线，其充放电平台在0.3-0.5V左右，整体高于石墨负极材料。因此，在充电过程中锂离子优先嵌入硅，然后在石墨层间嵌入锂，掺硅整体提高负极的平均电位，从而降低发生析锂的概率，利于电池的快充。
目前，800V高压快充基本覆盖B级及以上车型，2022年800V高压快充车型在B级及以上车型市场渗透率在5%左右，2023年多家车企推出800V高压快充车型，如比亚迪、理想、小鹏、蔚来、吉利、智己、阿维塔、广汽、合创、极星、北汽等，全年800V高压快充车型在B级及以上车型市场渗透率有望达到15%。由此可见，高压快充车型渗透率快速提升，推动硅碳负极材料行业需求上升。
部分已发布及待发布的支持800V高压快充车型
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车企 |
车型 |
快充效率 |
上市时间 |
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比亚迪 |
海狮07EV |
/ |
2024年5月 |
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仰望U8 |
/ |
2023年9月 |
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汉EV |
/ |
2024年9月 |
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|
海豹 |
/ |
2024年8月 |
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理想 |
MEGA |
12min500km |
2024年3月 |
|
小鹏 |
X9 |
10min300km |
2024年1月 |
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G6 |
10min300km |
2023年6月 |
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|
蔚来 |
子品牌阿尔卑斯NT3 |
/ |
/ |
|
子品牌乐道L60 |
/ |
2024年5月 |
|
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奇瑞 |
智界S7 |
5min215km |
2023年11月 |
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星纪元ES |
/ |
2023年12月 |
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吉利 |
极氪007 |
/ |
2023年12月 |
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银河E8 |
5min180km |
2024年1月 |
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智己 |
智己LS6 |
15min570km |
2023年10月 |
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智己L6 |
12min400km |
2024年5月 |
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小米 |
SU7 |
5min220km；15min510km |
2024年3月 |
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阿维塔 |
阿维塔12 |
/ |
2023年11月 |
|
广汽 |
昊铂SSR |
/ |
2023年10月 |
|
昊铂HT |
15min425km |
2023年10月 |
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合创 |
合创V09 |
1s1km |
2023年10月 |
|
极星 |
Polestar5 |
5min160km |
/ |
|
北汽 |
阿尔法T5 |
10min260km |
2023年12月 |
资料来源：观研天下整理
3、新型硅碳负极材料优势明显，未来前景可期
不过，硅碳负极材料在充放电发生合金化的过程中会发生剧烈的膨胀与收缩，同时负极表面剧烈的变化，易引起表面SEI膜的破裂，导致消耗大量活性锂离子，引起电池快速衰减，所以工艺上采用纳米化和碳包覆的方式来改善其性能。例如，CVD气相沉积硅碳路线即新型硅碳，其核心是通过低成本生产的多孔碳骨架来储硅，并通过多孔碳内部的微孔来缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀，从而改善其循环性能。
不同类型硅碳材料性能对比
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类别 |
传统硅碳负极 |
预锂化硅氧负极 |
新型硅碳 |
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制备工艺 |
球磨 |
热处理 |
CVD |
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结构特征 |
硅≥50nm；颗粒空隙缓冲 |
硅≤5nm；硅酸锂缓冲 |
硅≤10nm；多孔空隙缓冲 |
|
克容量 |
容量低，≤650mAh/g |
容量较高，≤1450mAh/g |
容量高，≥1750mAh/g |
|
首效 |
较高 |
低，需要预锂化 |
高 |
|
循环性能 |
循环性能差，≤500cls |
循环性能好，≥1000cls |
循环性能好，≥1200cls |
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缺点 |
粒径较大，且容易引入杂质，纯度较低，且粒径分布不能有效控制 |
氧化亚硅在充放电过程中会生产Li2O等非活性物质，导致SiOx材料首次效率较低（约70%） |
规模化生产一致性难度较大 |
|
优势 |
工艺简单 |
循环稳定性有较为明显改善 |
膨胀率低，循环优异。同时由于生产流程短，设备少，理论成本低 |
资料来源：观研天下整理
4、资本纷纷涌入，新型硅碳企业百花齐放
与此同时，多个资本纷纷涌入，为硅碳负极企业提供充足的资金支持，加速新型硅碳技术研发和市场拓展的步伐。以碳什科技为例，从2022年7月成立起，企业在8个月便完成天使轮和天使+轮融资，仅天使轮融资金额便达到数千万元。
我国硅碳负极供应商融资情况
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企业名称 |
融资日期 |
融资进度 |
投资方 |
融资额度 |
资金用途 |
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兰溪致德 |
2024-07 |
D轮 |
尚颀资本 |
/ |
高能量密度锂电池复合材料领域的研发、生产及销售 |
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碳佳科技 |
2023-03 |
Pre-A轮 |
IDG资本独家投资 |
数千万元 |
加速布局中试产线，推进产品量产与商业化 |
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格龙新材料 |
2023-05 |
A+轮 |
星航资本（领投），毅园资本，五源资本、百度风投等跟投 |
数千万美元 |
公司加速硅基负极等产品的量产交付 |
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碳什科技 |
2023-04 |
天使轮 |
由险峰长青领投，同创伟业、顺为资本跟投 |
数千万元 |
建立苏州母公司及研究院 |
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2023-07 |
天使+轮 |
同创伟业领投，险峰长青、顺为资本、华方资本跟投 |
数千万元 |
两个生产基地的设备采购以及补充运营资金 |
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江门和创 |
2023-08 |
天使轮 |
千乘资本领投，源来资本跟投 |
数千万元 |
产品迭代、实验条件扩充、现有生产设备的量产放大等 |
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物科金硅 |
2023-08 |
A+轮 |
吉利共创和清流资本领投，同创伟业作为老股东持续追加投资 |
数千万元 |
二期产线建设，适当扩大硅基负极产能，完善技术迭代，实现最新型硅碳定型及吨级量产。 |
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索理德 |
2024-1 |
A轮 |
控股东海和中信建投追投，江峡绿色基金和兴湘科技成果转化基金跟投 |
数亿元 |
高性能锂电新材料的研发、产线建设、补充流动资金等 |
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格源 |
2024-01 |
天使轮 |
襄禾资本、武岳峰科创联合领投，麟阁创投跟投 |
过亿元 |
/ |
|
2024-09 |
Pre-A轮 |
麟阁创投持续投资、天堂硅谷跟投 |
|||
|
苏州纽姆特 |
2024-03 |
A轮 |
千乘资本领投 |
千万元级 |
/ |
资料来源：观研天下整理（WYD）
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