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(chǎn)項目。該項目總投資120億元,規(guī)劃建設年產(chǎn)10萬噸硅碳負極材料、納米鎳粉、納米銅粉等生產(chǎn)線、高純納米粉體裝備制造生產(chǎn)基地及新材料技術研發(fā)中心。
作為結(jié)合了硅材料與碳材料兩者優(yōu)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(wěn)定性、緩解體積變化等優(yōu)異性能,這些特性使其在鋰離子電池中表現(xiàn)出色,尤其是在需要高能量密度和長循環(huán)壽命的應用場景中。
出貨量和市場規(guī)模穩(wěn)步增長
負極材料影響著電池的能量密度、充放電性能、循環(huán)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(chǎn)業(yè)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(wěn)定性,理論嵌鋰容量也較為理想,是當下商業(yè)化鋰離子電池的主要負極材料,長期占據(jù)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(chǎn)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(xiàn)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(guī)模穩(wěn)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(chǎn)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(fā)驗證;儲能314Ah產(chǎn)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(wěn)定增長。
雖然從2023年開始,我國硅基負極材料產(chǎn)能布局有顯著增長,2023年產(chǎn)能為29萬噸/年,2024年產(chǎn)能為56萬噸/年,目前公告已披露的硅基負極規(guī)劃產(chǎn)能約為140萬噸/年。但從產(chǎn)量來看,硅基負極材料尚處于小規(guī)模生產(chǎn)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(chǎn)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(yè)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(fā)展趨勢
未來,鋰電池負極材料可能會朝著以下六個方向發(fā)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(tǒng)石墨負極(372mAh/g)的10倍以上。將固態(tài)電池與金屬鋰負極結(jié)合,基于鋰負極的固態(tài)電池可以實現(xiàn)更高的能量密度,國內(nèi)已有企業(yè)發(fā)布的基于金屬鋰負極的固態(tài)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(chǎn)品需求呈現(xiàn)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(xiàn)電池快充性能,且低溫性能也得到顯著改善。
3.循環(huán)壽命延長
科研人員通過納米結(jié)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(jié)構穩(wěn)定性,延長了電池循環(huán)壽命,部分先進的硅碳負極材料電池循環(huán)壽命已能滿足多數(shù)應用場景需求。
4.成本降低
目前,石墨負極仍然占據(jù)主導地位,在2023年我國鋰電負極出貨結(jié)構中占比高達96.6%。石墨化是石墨負極諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(yè)都正努力降低石墨化的生產(chǎn)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(chǎn)能建設,減少了中間環(huán)節(jié)的成本,同時通過持續(xù)推進工藝優(yōu)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(chuàng)新工藝,成功降低生產(chǎn)成本,另外其在山西基地的電價僅0.3元/wh,低電價優(yōu)勢明顯;璞泰來通過新型工藝技術設備的逐步應用和產(chǎn)品結(jié)構的不斷優(yōu)化,改善了其石墨化環(huán)節(jié)的成本。
5.產(chǎn)業(yè)競爭格局優(yōu)化
一方面,產(chǎn)業(yè)集中度變高。 優(yōu)勢企業(yè)通過技術創(chuàng)新、規(guī)模擴張等,在市場中占據(jù)更大份額,一些競爭力較弱的企業(yè)逐漸被淘汰或兼并,使得產(chǎn)業(yè)內(nèi)資源向少數(shù)優(yōu)勢企業(yè)集中,提高了產(chǎn)業(yè)集中度。當前負極材料市場競爭激烈,資源正在向頭部企業(yè)集中,許多小企業(yè)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(yè)在規(guī)模、技術、客戶資源等方面具有明顯優(yōu)勢,出貨量持續(xù)增長。另一方面,產(chǎn)品形成差異化競爭格局。 企業(yè)為避免在同質(zhì)化市場中進行激烈的價格競爭,通過研發(fā)投入,在電池材料、電池結(jié)構、電池性能等方面形成獨特優(yōu)勢,推出具有差異化的產(chǎn)品,滿足不同客戶群體的需求。龍頭企業(yè)如貝特瑞、杉杉股份、尚太科技等通過加強研發(fā)創(chuàng)新和實施“差異化”產(chǎn)品戰(zhàn)略,業(yè)務規(guī)??焖偕仙?。其中,尚太科技預計其在2025年底的負極材料年產(chǎn)能將達到34萬噸/年;杉杉股份也正在進行產(chǎn)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(chǎn);貝特瑞作為國內(nèi)最早量產(chǎn)硅基負極材料的企業(yè)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(chǎn)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(chǎn),二期項目建成后總產(chǎn)能將達到16萬噸/年。中科電氣于2024年4月發(fā)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(fā)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(chǎn)研發(fā)基地的建設工作。
2024年以來,負極材料價格呈現(xiàn)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(yè)集中度提升、產(chǎn)能擴張放緩與需求增長、企業(yè)挺價情緒濃及產(chǎn)品“差異化”優(yōu)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(xiàn)“觸底反彈”態(tài)勢。
當前,鋰電池負極材料行業(yè)正處于快速發(fā)展階段,面對日益增長的市場需求和技術進步的雙重驅(qū)動,預計將繼續(xù)保持強勁的增長勢頭。未來幾年,鋰電池負極材料將繼續(xù)朝著高性能、低成本的方向發(fā)展,以滿足不斷增長的市場需求。技術創(chuàng)新和材料優(yōu)化將是繼續(xù)推動行業(yè)發(fā)展的關鍵因素。
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