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随着4680 大圆柱和快充技术等技术的迭代，动力电池对高能量密度的需求越来越高。硅基负极相比石墨负极具有更高的比容量，有望脱颖而出成为理想的下一代负极。本文将从负极材料基本知识、硅基负极性能优劣势、4680、麒麟电池高能量密度电池需求放量、核心公司梳理等方面阐述该行业投资机会。

一、 负极材料基本知识

锂电池负极材料在锂离子电池中起关键作用。其工作原理是：在充电过程负极材料中不断地与锂离子发生反应，将外部的功以能量的形式存储在电池中。在电池的放电过程中，锂离子从负极转移到正极，电池对外做功。因此，锂离子电池性能的提高在一定程度上取决于对负极材料性能的改善。

锂电池负极材料分为碳类材料和非碳材料，碳类材料包括天然石墨负极、人造石墨负极、石墨烯、碳纤维等。非碳基材料主要分为硅基及其复合材料、钛酸锂、合金材料等。

目前广泛使用负极材料是仍是石墨材料。但是商业化的石墨负极容量发挥已接近其理论比容量（372 mAh/g），限制其进一步的应用。而硅负极具有很高的理论比容量（4200 mAh/g，并且有较低的电化学嵌锂电位，快充性能优异，符合目前电池技术发展的需求。

二、为什么硅基负极性能如此好，没有大范围商用？

硅基负极如果想大范围商用，这些缺点必须解决好。

一点是：硅负极在充放电过程中存在巨大体积膨胀。这样会导致较差的循环寿命和不可逆容量。

第二点是：硅负极的首次充电效率较低。在锂离子电池首次充电过程中，有机电解液会在负极表面还原分解，形成固体电解质相界面(SEI)膜，不可逆地消耗大量来自正极的锂离子，造成首次循环的库仑效率偏低。现有的石墨材料有5%~10%的首次不可逆锂损耗，由于硅材料的表面积高于石墨，首次不可逆锂损耗达15%~35%。

目前主流解决方案，将硅负极与碳复合材料混合使用，原理上，碳负极材料具有良好的循环稳定性能和优异的导电性，且锂离子对其层间距并无明显影响，在一定程度上可以缓冲和适应硅的体积膨胀。同时硅与碳化学性质相近，二者结合紧密，改善硅系材料的导电性，还能避免硅碳颗粒在充放电循环中发生团聚。

硅基负极技术路线：硅碳复合材料与硅氧复合材料是硅基负极的主要技术路线。硅氧负极的综合性能较好，是下一代高比能硅基负极材料的选择。在硅氧负极中的Li+在SiO 中具有更高的扩散速度，表现出更好的倍率性能；同时，嵌锂过程中体积膨胀也显著小于硅碳负极，循环寿命更长。

三、特斯拉 4680、麒麟电池高能量密度电池需求放量 硅基负极迎来高光时刻

随着新能源汽车的发展，客户对续航时间、续航里程和轻量化提出更高要求。《中国制造 2025》明确了 2025 年电池能量密度达到 400Wh/kg，2030 年电池能量密度达到 500Wh/kg的远景目标。硅基负极材料相对石墨负极可以储存更多的锂离子，理论比容量可达（4200mAh/g），电池能量密度相对较高，从而有效提升续航时间及里程。

高端动力电池需求带动下，，硅基负极市场需求将快速提升。目前应用硅基负极的主要为4680 大圆柱电池以及长续航快充车型，硅基负极搭配能量密度较高的高镍三元正极优势更加突出。

大圆柱电池可以较好匹配高镍三元和硅基负极，大圆柱电池受力均匀、自动化程度高的特点能够有效缓解高镍三元热稳定性弱、易产气的劣势。对于硅基负极材料，其膨胀性较高限制了以往的大规模普及，而4680 的封装形式对体积膨胀的容忍度更高，可以有效帮助硅碳负极的普及。

除了特斯拉。国内很多头部厂商也纷纷布局大圆柱电池，松下、LG 化学均在推动4680 大圆柱电池配套设施建设；国内方面，宁德时代正加快研发节奏，规划了8 条4680 电池产线，共12GWh；比克动力于 2019 年开始研发大圆柱电池，预计 2023 年量产；亿纬锂能具备4680 的技术储备。国内企业将跟进布局 4680 电池，带动圆柱电池渗透率将进一步提升。将成为硅基负极增长催化剂。

快充时代来临，促进硅基负极应用

新能车快充加速应用，高倍率快充与高电压平台加速渗透。宁德时代麒麟电池发布，4C 快充有望逐步落地。负极材料是实现快充的关键所在。目前正极材料对锂电池的快充影响不大，而负极材料对其影响较大，特别是析锂反应的问题。（什么是析锂反应？负极的嵌锂空间不足、锂离子嵌入负极阻力太大、锂离子过快从正极脱嵌但无法快速等量嵌入负极，还存在锂离子在负极上沉积为锂金属、而非嵌入负极的析锂反应。容易导致热失控）。硅基负极可有效改善普通石墨负极的析锂问题。

负极出货量快速增长，渗透率稳中有升，未来发展空间巨大：数据显示，2021年中国硅基负极材料在负极渗透率仅为1.4%，机构预测2025年硅基负极需求将达23.1 万吨。

储能，未来可期！

国家对新增光伏要求20%的储能配比要求，极大提高储能发展态势，预计未来储能电池将保持快速增长发展，2021年新增储能首次突破1.5Gwh，预计未来5年内年新增有望超过60GWh，市场规模有望突破千亿，成为拉动我国储能行业新的增长极！下面聊聊储能发展的几个观点：

1、我国储能发展几个关键词：大容量（增加单体电池容量）、大型化（化学储能越来越成主力军）、易回收（电池回收成为必然），数字化（所有产业必须得到数字化支撑）将成为电池储能发展主要方向；

2、我国储能市场集中度很高，NDSD、BYD以其电池产业优势处于国内绝对领先地位，合计占据国内市场的比重超过一半，CR8达到77%，NDSD、BYD两巨头在技术创新、规模经济、价格竞争和制造经验等因素的协同作战，把锂电池价格越搞越小，成本不断下降，电池系统单价从2017年的2.03元/Wh下降至2020年单价约为1.45元/Wh；

3、随着电池成本逐步下降，储能市场爆发式增长，2020年成为电池化学储能发展高速增长分水岭，新增电化学储能装机功率规模达到1.56GW，累计储能装机3.27Gw，市场呈现爆发式增长态势，2020年我国储能锂电池出货量逐年增长达到16.2GWh，同比增长70.53%；储能项目投运分布来看，中国、美国和欧洲三者合计占全球新增投运总规模的86%。其中，中国新增占比33%，储能电池出货量持续上升；

4、国内政策对新型储能支持力度加大、电力市场商业化机制建立、储能商业模式清晰、锂电池成本的持续下降，储能在电力系统中的应用场景广泛，可分为发电侧、 输配电侧和用电侧三大场景，我国储能电池行业装机数量占比在发电侧领域提升较快，2020年占比达到60.2%，用户侧的装机数量占比呈现下降态势，电网侧的装机数量占比为37.8%，2021年发改委能源局要求新增光伏电厂必须配备20%的储能设施；

5、储能电池上游主要为电池原材料，包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及导电浆料和结构件等，从锂电池的成本结构来看，正极材料的占比最大，为44%，其次是隔膜，占比为14%，负极材料占比为10%，导电浆料占比5%等，由于全球各领域锂电池需求大幅增长，高工锂电调研数据显示，2016-2020年，我国储能电池上游材料产量及出货量均呈上升态势。2020年，中国锂电正极材料出货量达到51万吨，同比增长26.24%;锂电负极材料出货量达到36.5万吨，同比增长35%;电解液市场出货25万吨，同比增长36.61%;锂电隔膜出货量达到37.2亿平米，同比增长36%；导电浆料（CNT）渗透率超过50%，2021产能将超20万吨，同比增长150%，预计2021～2025复合增长率超过60%；

6、储能主要方式包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等，其中，电化学储能在电力系统中应用较为广泛，将成为储能产业主力军。电化学储能电池产业链分为上游原材料及设备、中游储能系统及集成、下游电力系统储能应用。储能电池上游的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及结构件等;上游的集成系统设备主要包括涂布机、搅拌机等。产业链中游主要为储能系统的集成与制造，对于一个完整的储能系统，一般包括电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)以及储能变流器(PCS)四大组成部分。产业链下游的应用场景主要发电侧、电网侧和用户侧的电力系统储能。2012-2020年，锂电池开始被广泛应用，由于磷酸铁锂电池具有相对较长的循环寿命、相对较好的安全性、相对较低的成本，预计在未来将是化学储能主流技术；

7、21世纪材料之王～CNT碳纳米管，由于碳纳米管优异导电导热性能，在储能电池将扮演重要角色，从目前看，锂电池导电浆料已开始大规模应用，碳纳米管导电浆料（CNT填料）渗透率已超过50%，2021产能将超20万吨，同比增长150%，预计2021～2025复合增长率超过60%，2025年预计超过用量将超60万吨，负极材料由于石墨材料克容量密度已接近极限372mAh/g，业界声音已呼吁使用硅碳负极材料，即用碳纳米管和硅料复合负极材料，硅材料有超好超高放电克容量为石墨10倍，克容量高达3500mAh/g，但材料膨胀率高，膨胀较大、循环性能差、导电率较低等缺陷，目前尚无法单独使用，现阶段必须与石墨负极材料混合使用，市场上衍生出了单质硅-碳负极、硅氧化物-碳负极、低维硅材料、硅合金等技术路线，最优组合就是硅碳复合材料，用碳纳米管复合硅基材料克容量高达3500mAh/g的硅碳负极材料应运而生，硅碳负极材料将为储能装机发展做出极大贡献。

电车、光伏和风电产业链条各环节：25年市场空间及相关标的，合25条产业和89家公司。

【电动车产业链】

1)锂矿(LCE)动力电池用，2400亿，赣锋锂业，天齐锂业，盐湖股份，盛新锂能，雅化集团，天华超净，融捷股份，中矿资源，永兴材料，西藏珠峰，川能动力，科达制造，藏格矿业，西藏矿业，西藏城投，金圆股份。

2)三元前驱体，1800亿，华友钴业，格林美，中伟股份，寒锐钴业，湘潭电化，红星发展，长远锂科。

3)电动车用镍，1440亿，华友钴业，盛屯矿业，中国一重。

4)电车和风机用稀土，1200亿，北方稀土，五矿稀土，盛和资源。

5)电车和风机用磁材，900亿，金力永磁，宁波韵升，正海磁材，中科三环。

6)电感，420亿，横店东磁，云路股份，铂科新材，龙磁科技，金田铜业。

7)PVDF，400亿，东阳光。

8)磷酸铁，400亿，华友钴业，金诚信。

9)石英，200亿，石英股份，菲利华。

10)连接器用铜合金，200亿，博威合金。

11)硅碳负极，300亿，方大炭素，硅宝科技。

12)新能源车用镁，150亿，云海金属，万丰奥威。

【装机(光伏和风电)产业链】

1)储能(包括燃料电池)，6000亿，攀钢钒钛，贵研铂业。

2)装机用铜，4000亿，紫金矿业，洛阳钼业，铜陵有色，西部矿业，江西铜业，云南铜业，中国黄金国

际，中国有色矿业，五矿资源。

3)风机用碳纤维，750亿，吉林碳谷，楚江新材，中复神鹰，光威复材。

4)风机用锌，625亿，驰宏锌锗，中金岭南。

5)电车用铝材，600亿，南山铝业，明泰铝业，立中集团，亚太科技，鼎胜新材，华峰铝业。

6)装机用线缆，500亿，万马股份。

7)光伏设备耗材，500亿，金博股份，天通股份。

8)锂电铜箔，400亿，嘉元科技，铜冠铜箔，海亮股份，诺德股份，江西铜业，超华科技。

9)光伏用金属硅，345亿，合盛硅业。

10)光伏用铝框，300亿，鑫铂股份，豪美新材。

11)光伏用银，250亿，盛达资源，银泰黄金。

12)电极箔，225亿，新疆众和，东阳光，海星股份。

13)异质结用钢，23亿，锡业股份。#股票#

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