作者/星空下的烤包子

编辑/菠菜的星空

排版/星空下的炒肝

去年的锂电圈，当所有人的目光都聚焦在正极磷酸铁锂和三元锂的装机好戏时，负极的玩家们也在悄悄努力，力图惊艳所有人。

这惊艳众人的武器，就是硅基负极材料。

概括地讲，负极企业积极研究下一代负极材料的原因无非就两点，一方面是下游动力电池出货量受新能源汽车销量的猛增，前途一片大好（近五年负极材料复合增长率达到40%），玩家们都想用差异化的材料，抢占负极的下一块高地。另一方面就是随着动力电池的能量密度要求越来越高，石墨对电池能量密度提升的贡献已经接近天花板。

天花板一来，剩下的就只能是内卷了。所以玩家们必须寻找新的出路。

这不，产业化的脚步就是这么迅速。美国Amprius近日就宣布，第一批硅碳负极材料锂电池率先问世，能量密度远超特斯拉的Model3（高了73%）。

硅碳负极问世（界面新闻）当然了，了解马斯克的人就知道，他绝对不是坐以待毙、任由玩家超越的人。我们团队曾经介绍过特斯拉的圆柱电池（详见锂电黑科技加速负极革命，狂人马斯克再造传奇？一文）。提到这个电池，大家的第一反应可能是它是大号的电池，但是这电池背后，殊不知也使用的是硅基负极材料。硅碳负极电池量产（新浪财经）你看向的只是蓝蓝的天空，但马斯克看向的是浩瀚的宇宙。话说回来，硅基负极材料真的就那么完美无缺吗？在新一代负极材料的道路上，都有哪些玩家在迎难而上、拼命向前呢？今天笔者就带你一探究竟。

01

锻长板、补短板

毕竟是新一代的负极材料，这里就多介绍两句（也为下文埋个包袱）。

负极材料作为电池的四大天王之一（正负极、电解液、隔膜），其比容量（单位重量活性物质所能放出的电量）对提高电池能量密度起着至关重要的作用。我们曾无可厚非地认为负极材料就是石墨（人造石墨的比容量是~mAh/g）。确实，去年石墨负极地出货量比例超过了98%。

负极材料分类（《锂离子电池基础科学问题（Ⅷ）——负极材料》）而硅基负极呢？目前硅基负极的比容量较人造石墨高出了约mAh/g，且硅的储量也很大，安全性会更好（不容易出现锂枝晶导致电池短路）。在石墨负极比容量达到界限的情况下，硅基负极找到了弯道超车的机会，据报道，它对电池能量密度的提升在8%以上。长板既然已经很明确了，能不能产业化就看技术的短板是不是致命了。其实，硅碳负极也不是第一天出现的。90年代日本就成功研制了以石油焦为负极的锂离子电池。这之后的二十多年里，这项技术也没有走出实验室的大门。所以它的问题在哪里呢？现在又有什么解决方法呢？

1

一充放电，就膨胀

硅在充放电时，由于硅晶体是正四面体结构（石墨是层状结构），所以更容易膨胀，膨胀率可达到%。这会让电池变得更加不稳定。谁也不想让自己心爱的座驾成为一颗定时炸弹。如何破解呢？硅纳米化结构是个不错的选择，这样膨胀过程中可以更好释放应力，避免破碎。硅膨胀示意图

2

首次循环效率较低

我们一般用首次库伦效率（简称首效）衡量锂离子电池充放电能力的高低。且随着硅含量的提升，首效越来越低。这就好比跷跷板的两端，你得找到一个平衡。这种平衡的方法就是预补锂，即在负极中预先加入少量的锂，来补充副反应和固体电解质界面（SEI）膜形成过程中消耗的锂，这就能提高首效。预补锂的作用（中国知网）打个简单的比喻，就好比请客中怕重要的客人不够吃，你索性就多点几个菜，未雨绸缪以防万一，总比亡羊补牢要好。

02

未来有多美，竞争有多残酷？

既然硅碳负极的问题一点一点正在被解决和优化，这就意味着产业化的道路离我们越来越近。目前，各大玩家主要将硅碳掺到石墨中，混合使用。

从各机构的预测中，硅碳负极的渗透率拐点将从年开始，到了年预计的出货量将达到2.2万吨（这个数据在年才有0.6万吨），70%的复合增长率，你不心动吗？

硅碳负极出货量预测（GGII）笔者觉得，能给出这种高增长的预测，必然是行业玩家的共同努力铸就的。下游的整车厂中，也开始对这种技术的前景逐步看好。特斯拉走在产业化最前列。国内玩家比如国轩高科（）Wh/Kg的电芯已经首次应用了硅负极，同时具备吨硅碳负极的生产能力。广汽（）埃安AionLX采用海绵硅负极片电池技术，续航超过公里。蔚来也在电池技术上使用了硅负极。动力电池技术路径（天风证券）产业链上下游供给和需求的相匹配，才是形成产业良性循环的充分必要条件。下游认可，技术突破，优点突出，让上游的负极玩家们开始安心加速产业化进程。比如现有石墨负极的代表贝特瑞（）（目前国内市占率第一，出货量7.5万吨）、璞泰来（）、杉杉股份（）等均开始谋求转型。当然了，还有像刚才讲到的国轩高科这种电池企业也开始向上游延伸。除此之外，还有玩家以再上游硅材料企业的身份切入，比如硅宝科技（019）、石大胜华（）、新安股份（）等等。分蛋糕之势愈演愈烈。布局硅碳负极的国内玩家（公司公告）最后，我们以贝特瑞、璞泰来、硅宝科技和博迁新材（积极开发上游纳米硅粉的研发与推广）为例，分析一下各家的财务表现。从ROE（净资产收率）三因子分解来说，可以看出硅宝科技的ROE呈现逐年增加的趋势，主要是源于其净利率的上升，再背后的逻辑是年有机硅原材料的价格上涨，导致其成本上升。贝特瑞的ROE持续下降，直到去年下游需求大幅增加后，业绩才有了好转，从股价就可见一斑。玩家ROE汇总目前来看，随着一些追求黑科技的下游玩家们纷纷开始装载硅碳负极，让其产业化之路越来越平坦。如果一切顺利，不出现黑天鹅事件，不出意外其他整车厂也会逐渐效仿，明年或许就是量产之年。(

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