1月10日,湖北省襄陽市舉行2025年一季度重大項目集中開工活動,其中包括新塬科技高性能納米復合材料及設備制造生產項目。該項目總投資120億元,規劃建設年產10萬噸硅碳負極材料、納米鎳粉、納米銅粉等生產線、高純納米粉體裝備制造生產基地及新材料技術研發中心。
作為結合了硅材料與碳材料兩者優點的鋰電負極材料,硅碳負極材料具有高能量密度、良好的電化學穩定性、緩解體積變化等優異性能,這些特性使其在鋰離子電池中表現出色,尤其是在需要高能量密度和長循環壽命的應用場景中。
出貨量和市場規模穩步增長
負極材料影響著電池的能量密度、充放電性能、循環壽命和安全性能,在鋰電池中起著至關重要的作用。隨著技術的進步和產業的升級,負極材料的種類愈加豐富,可分為碳類和非碳類。其中,碳類包括天然石墨、人造石墨、中間相炭微球、硬碳、軟碳等,非碳類包括硅基材料(如硅碳負極材料)、鈦基材料、錫基材料、金屬鋰等。
石墨負極材料具有良好的導電性與化學穩定性,理論嵌鋰容量也較為理想,是當下商業化鋰離子電池的主要負極材料,長期占據90%以上的市場份額,但其嵌鋰容量的局限性,在一定程度上制約了電池的整體能量密度,較低的首次效率也對電池性能產生了一定的不利影響。硅基負極擁有更高的能量密度和更快的充電速度,其理論嵌鋰容量遠超石墨,但在充放電過程中,硅基負極的體積會出現較大變化,容易致使材料粉化,進而對電池的性能和使用壽命造成影響。
近年來,隨著新能源汽車等終端市場增長拉動,我國鋰電池負極材料市場需求增大,出貨量和市場規模穩步增長。2022年我國鋰電池負極材料出貨量約為137萬噸,同比增長90%;2023年出貨量為165萬噸,同比增長15.14%;2024年出貨量208萬噸,同比增長26%,其中人造石墨、天然石墨材料出貨分別為181萬噸、26萬噸。在細分產品方面,2024年4C人造石墨材料在動力電池領域放量,貝特瑞和杉杉股份加大了6C人造石墨材料的開發驗證;儲能314Ah產品市場占比超40%,使單GWh儲能鋰電池負極材料平均用量下降約3%。預計未來幾年,負極材料市場將保持20%以上的穩定增長。
雖然從2023年開始,我國硅基負極材料產能布局有顯著增長,2023年產能為29萬噸/年,2024年產能為56萬噸/年,目前公告已披露的硅基負極規劃產能約為140萬噸/年。但從產量來看,硅基負極材料尚處于小規模生產階段。2019—2023年間,我國硅基負極材料的出貨量分別為0.37萬噸、0.6萬噸、1.1萬噸、3.1萬噸和5.82萬噸。當前,硅基負極材料生產成本高且易膨脹的問題還在逐步攻克,多需要與石墨類負極材料復合使用,摻硅比例多在5%~10%。
目前我國鋰電池負極材料市場份額較為分散,2024上半年,我國鋰電池負極材料出貨量市場占有率前五名企業分別為貝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、中科星城、尚太科技,占比分別為21.6%、16.8%、9.9%、9.7%、8.8%。
6大發展趨勢
未來,鋰電池負極材料可能會朝著以下六個方向發展:
1.能量密度提升
新型負極材料如金屬鋰負極理論比容量高達3860mAh/g,是傳統石墨負極(372mAh/g)的10倍以上。將固態電池與金屬鋰負極結合,基于鋰負極的固態電池可以實現更高的能量密度,國內已有企業發布的基于金屬鋰負極的固態電池能量密度往往在400Wh/kg以上。
2.充放電速度加快
2024年全球動力電池4C快充產品需求呈現逐年增長的趨勢,預計2024年市場占比將達到10%。例如,貝特瑞的快充材料可以在10分鐘左右實現電池快充性能,且低溫性能也得到顯著改善。
3.循環壽命延長
科研人員通過納米結構設計、特殊的碳包覆技術等手段有效增強了硅碳負極材料的結構穩定性,延長了電池循環壽命,部分先進的硅碳負極材料電池循環壽命已能滿足多數應用場景需求。
4.成本降低
目前,石墨負極仍然占據主導地位,在2023年我國鋰電負極出貨結構中占比高達96.6%。石墨化是石墨負極諸多生產環節中成本最高的工序,約占總成本的50%左右。多家石墨負極材料企業都正努力降低石墨化的生產成本,如杉杉股份云南30萬噸/年石墨負極材料通過一體化產能建設,減少了中間環節的成本,同時通過持續推進工藝優化改進,大幅降低石墨化成本;尚太科技通過在石墨化前引入焙燒工序 這一創新工藝,成功降低生產成本,另外其在山西基地的電價僅0.3元/wh,低電價優勢明顯;璞泰來通過新型工藝技術設備的逐步應用和產品結構的不斷優化,改善了其石墨化環節的成本。
5.產業競爭格局優化
一方面,產業集中度變高。 優勢企業通過技術創新、規模擴張等,在市場中占據更大份額,一些競爭力較弱的企業逐漸被淘汰或兼并,使得產業內資源向少數優勢企業集中,提高了產業集中度。當前負極材料市場競爭激烈,資源正在向頭部企業集中,許多小企業因無法承受成本壓力和技術門檻而逐漸退出市場。頭部企業在規模、技術、客戶資源等方面具有明顯優勢,出貨量持續增長。另一方面,產品形成差異化競爭格局。 企業為避免在同質化市場中進行激烈的價格競爭,通過研發投入,在電池材料、電池結構、電池性能等方面形成獨特優勢,推出具有差異化的產品,滿足不同客戶群體的需求。龍頭企業如貝特瑞、杉杉股份、尚太科技等通過加強研發創新和實施“差異化”產品戰略,業務規模快速上升。其中,尚太科技預計其在2025年底的負極材料年產能將達到34萬噸/年;杉杉股份也正在進行產能擴張,其北蘇二期10萬噸/年負極材料項目將在2025年底逐步投產;貝特瑞作為國內最早量產硅基負極材料的企業之一,其硅碳負極材料比容量在2000安時/克以上,硅氧負極材料比容量達1500安時/克以上。
6.海外布局加速
貝特瑞在印尼的年產8萬噸/年負極材料一體化項目(一期)已于2024年8月建成投產,二期項目建成后總產能將達到16萬噸/年。中科電氣于2024年4月發布公告稱,擬新設全資子公司間接投資設立摩洛哥項目公司,實施10萬噸/年負極材料一體化基地項目。璞泰來于2023年5月發布公告稱,擬通過全資子公司璞泰來(新加坡)有限責任公司在瑞典投資設立紫宸科技(瑞典)有限責任公司,開展瑞典10萬噸/年負極材料一體化生產研發基地的建設工作。
2024年以來,負極材料價格呈現下滑趨勢并在低位徘徊,整體價格接近底部。人造石墨(低端)價格從21000元/噸降至16500元/噸,降幅21.43%。在負極材料行業集中度提升、產能擴張放緩與需求增長、企業挺價情緒濃及產品“差異化”優勢等利好因素的加持下,2025年負極材料市場價格預計將呈現“觸底反彈”態勢。
當前,鋰電池負極材料行業正處于快速發展階段,面對日益增長的市場需求和技術進步的雙重驅動,預計將繼續保持強勁的增長勢頭。未來幾年,鋰電池負極材料將繼續朝著高性能、低成本的方向發展,以滿足不斷增長的市場需求。技術創新和材料優化將是繼續推動行業發展的關鍵因素。
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