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又是硅基負極!小米快充“黑科技” 與特斯拉、蔚來的不一樣在哪?

來源:科創板日報 瀏覽次數:2741 發布日期:2021-03-27

本周五(26日),小米手機宣布,小米11Ultra首發超級快充硅氧負極電池。小米方面表示,小米率先將新能源汽車的電池技術應用于手機,通過負極增加納米級硅材料,帶來10倍于石墨的理論克容量。

去年以來,以蘋果為代表的消費電子大廠,大舉進軍造車領域,在這其中,小米雖然近期才正式官宣造車,但所受關注并不比競爭對手低。就在硅氧負極電池發布當天,小米與長城汽車聯手造車的傳聞一度使其股價大幅波動。

需要指出的是,此次雖然僅是將新能源汽車充電技術應用至手機上,但從某一程度上,也讓小米秀出了“肌肉”,證明其在電動車技術核心領域——鋰電池早有儲備。

硅基負極再成技術核心 硅氧、碳硅區別在哪?

根據小米方面的介紹,該快充技術的創新點在于負極增加納米級硅材料,大幅提高理論克容量,而這也是近年來,鋰電池行業技術革新的一大重要方向之一。對于投資者來說,硅基負極也并不陌生。

就在去年的特斯拉電池日前夕,特斯拉在官網劇透的硅納米線電池負極材,一度被認為是電池日的最大噱頭;今年1月,蔚來與廣汽前后腳發布的“150kwh固態電池包”以及“石墨烯電池”,其技術核心同樣基于硅基負極。

資料顯示,目前商業化負極材料主要為石墨類碳負極材料,其理論比容量僅372mAh/g,嚴重限制了動力鋰電池的進一步發展。硅基負極是理論性能最高的材料體系,理論比容量4200mAh/g,是石墨的11倍。

值得注意的是,從小米快充技術的命名——“硅氧負極”來看,雖然其本質同樣為硅基負極,但其與特斯拉、蔚來、廣汽新技術中主要采用的“碳硅負極”,實則代表了硅基負極的兩種發展路徑。

據新時代證券分析師開文明2020年6月16日報告整理,硅基負極材料制備方法多,且較石墨的制備工藝更復雜,產品尚未達到標準化。目前,碳包覆氧化亞硅、納米硅碳是商業化程度最高的兩種硅基負極材料,兩者優缺點對比如圖所示:

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從商業化角度來看,目前較好的碳包覆氧化亞硅碳產品搭配石墨到450-500m Ah/g容量后使用,已經可以做到在鋼殼電芯中循環1000-2000周,在軟包電芯中循環500-1000周。

對于納米硅碳,目前商業化的軟包電池和方形鋁殼電池對膨脹依然非常敏感,以致納米硅碳材料仍然較難使用在這類電池上。目前納米硅碳材料的主要應用領域仍是在圓柱鋼殼電池中,以18650和21700型號為代表。

中國科學院成都有機化學研究所謝正偉博士去年3月接受行業媒體采訪時曾表示,碳硅負極的循環壽命還比較低,所以一般都用于3C電池。而硅氧負極則主要用于動力電池方面,目前貝特瑞、杉杉、特斯拉都是用硅氧負極。

兩者對比來看,謝正偉認為,兩種路線都有很前途,其中硅氧負極比容量高,作為電池性能比較適中,但碳硅負極的循環壽命能達到1000圈后,加上首次充放電效率強,也會很有前景。

硅基負極成電池性能突破關鍵 國內龍頭已量產供貨

從整個硅基負極產業的發展勢頭來看,新時代證券上述報告指出,近年來隨著下游動力電池的行業對高能量密度負極材料需求的增長,硅基負極材料未來將快速增長。

根據高工鋰電預測,到2022年硅基負極材料需求量將達到2.2萬噸,2019-2022年年復合增長率高達 80%。當前穩定量產硅基負極價格介于10-12萬元/噸,價格按照5%年降計算 ,到2022 年,硅基負極材料市場空間有望超20億。

中金公司分析師李璇2020年9月8日報告則認為,硅基負極是動力電池性能提升的重要材料之一,但其核心技術難點在于控制硅材料膨脹對結構的損壞,以及技術壁壘高、硅納米化成本高、產業化程度低等缺點。

需要指出的是,硅碳負極材料在我國的發展尚處于初級階段,實際應用還比較小眾,市場總體產量較小。根據高工產研統計,2019年我國硅基(包括硅碳和硅氧)負極材料出貨量僅3700噸,在負極材料中的滲透率約1.4%。

公司層面來看,根據高工鋰電調研,國內能夠量產的企業不超過3家。其中只有貝特瑞能夠大批量供貨,且已進入了松下的供應鏈,間接供應特斯拉。

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國內其他廠商處于研發或者小批量量產階段:杉杉股份硅碳負極產品實現小規模量產供貨,2017年底產能約4000噸/年;正拓能源2017年實現量產,產能4000噸/年;斯諾2017年硅碳負極材料實現小批量供貨。

另據中金公司上述報告分析,硅基負極是動力電池能量密度提升的關鍵材料,預計未來在電動車領域的應用有望穩步提升。建議關注兩條主線:

1)有能力推進硅材料負極發展,并獲得市場份額的龍頭公司。關注:杉杉股份、璞泰來;2)硅碳負極電池規模應用的配套材料,高電壓電解液與添加劑。推薦:新宙邦;提高機械性能與電導率的碳納米管。

標簽:  小米快充
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