2024年锂电行业报告：硅碳：密度提升显卓能快充革新展新篇

请务必阅读正文之后的免责条款部分规模的不断扩大，追求长续航和补能效率一直是消费者关心的核心问题和产业发展的方向。高压快充技术作为提升充电效率的重要手段，缓解用户里程焦虑；这些技术可大大提升用户对新能源汽车的接受度和满意度，成为行业技术发展的必然趋势。和充电电压平台（0.5V）较高，有助于提升电池的能量密度和快导致产气严重，循环衰减较快等问题，制约了其商业化发展；新型硅积膨胀，可以保持电极界面的稳定性，大幅提高硅负极的循环寿命，在技术上取得了质的突破。家企业开始扩产新型硅碳；风险资本纷纷跟进，投资新型硅碳赛道；能的快速落地，新型硅碳有望加速放量，商业化元年开启。成为产业技术发展的新方向。负极龙头企业凭借规模优势、技术储备多样，成本控制优异，有望优先受益，建议关注相关标的：贝特瑞，极材料的核心原料，是硅颗粒的物料来源，成本占比颗粒起到抑制膨胀、传输导电的作用，是影响硅碳负极性能的关键材其极片导电添加剂单壁碳纳米管有望受益，建议关注相关标-2%资本货物资本货物资料来源：Wind请务必阅读正文之后的免责条款部分2/22 4 4 5 8 8 9 4.投资建议 4 5 5 7 8 8 8 8 9 9 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 6 9 请务必阅读正文之后的免责条款部分4/22汽车安全事故频发，行业重点从单纯追求能量密度转向关注电池安全性与成本控制技术路线开始多元化发展以满足用户多元化需求，其中高压快充成为行业确定性较图1：动力电池发展历程资料来源：GGII，政府官网，国元证券研究所优解。将电压平台从400V提升到800V甚至更高的水请务必阅读正文之后的免责条款部分图2：400V与800V高压系统结构差异性图3：800V高压平台快充技术资料来源：佰事汽车，国元证券研究所资料来源：均胜电子，国元证券研究所表1：部分已发布及待发布的支持800V高压快充车型///////////请务必阅读正文之后的免责条款部分/资料来源：公司官网，国元证券研究所流”电池，其电芯能量密度达到300Wh/kg；巨湾技研研发XFC极表2：动力电池企业快充产品类型丰富多样理想汽车与宁德时代基于麒麟架构对锂离子电池的微观传输速率进行了系/基于800V高压平台研制的全新一//采用XFC极速电池技术，在300-1000伏整车电压平台范围内均可实现XFC极速充电，实现了最高8C极速充电，支持6分钟0-80%SOC。/采用飞叠热复合技术和自主研发的第三代磷/短刀电池/题/请务必阅读正文之后的免责条款部分Omnicell全能电池具备6C快充能力，可实现电动汽车充电5分钟续航300公里。///////资料来源：高工锂电，各公司微信公众号，国元证券研究所幅缩短，并有可能引发燃烧、爆炸等安全问题。快充速率决定着单位时间电极横截面脱嵌锂离子的多寡。高能量密度通常意味着电资料来源：言质有锂，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分负极材料市场蓬勃发展，人造石墨仍占据主流地位。我国负极材料在全球产业链中球市场份额提升至94.1%；负极材料目前最主流的是天然石墨和人造石墨两大类，图5：2023年我国锂电池负极材料出货量结构占比图6：2019-2023年我国锂电池负极材料出货量（万吨）14.1%3.4%/82.5%w人造石墨w硅基负极材料w其他1801501209060300出货量YOY20192020202120222023100%80%60%40%20%0%资料来源：EVTank，中商产业研究院，国元证券研究所资料来源：EVTank，石墨时讯，国元证券研究所碳包覆是以沥青等作为包覆原料与石墨颗粒混合经炭化在石墨表面形成无定型碳包的剥落，降低快充对石墨材料的破坏。图7：二次造粒负极材料SEM图图8：碳包覆提高负极材料的导电性资料来源：王纪威《二次造粒石墨对锂离子电池性能的影响》，国元证券研究所资料来源：粉体网，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分表3：天然石墨、人造石墨与硅碳复合材料性能对比好差差资料来源：中国汽车工业信息网，凯金能源招股说明书，国元证券研究所0V，在大倍率快充时，极易发生析锂。根据硅负极的充放电曲线，其充放电平台在图9：负极石墨的充放电曲线图图10：硅负极的充放电曲线图资料来源：日月辰官网，国元证券研究所资料来源：姚丛《硅碳负极材料的制备，储锂性能及预锂化研究》，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分极表面剧烈的变化，易引起表面SEI膜的破裂池快速衰减。图11：硅碳负极充放电过程快速膨胀资料来源：史剑《锂离子电池硅碳负极材料的结构设计与应用研究》，国元证券研究所艺上采用纳米化和碳包覆的方式来改善其性能。第一代工艺是采用研磨法制备硅碳氧的路线主要是在材料的嵌脱锂过程中通过化学反应使硅氧材料中的单质硅粒径控多孔碳内部的微孔来缓冲硅嵌锂过程中的体积请务必阅读正文之后的免责条款部分图12：不同类型硅碳负极制备工艺路线资料来源：石墨时讯，国元证券研究所负极的膨胀，电极材料与电解液的界面保持表4：不同类型硅碳材料性能对比高资料来源：电池世界在线，炭素邦，国元证券研究所材料的克容量是石墨的5倍，再加上多孔硅请务必阅读正文之后的免责条款部分图13：新型硅碳成本构成多孔硅碳前驱体多孔炭硅烷气体w其他资料来源：粉体圈，国元证券研究所图14：小米14Ultra金沙江电池图15：特斯拉4680电池资料来源：公司官网，国元证券研究所资料来源：特斯拉电池日，国元证券研究所产业化的重大技术革新，未来发展空间巨大；根据高工锂电数据显示，请务必阅读正文之后的免责条款部分图16：我国2020-2030年硅碳负极出货量预测（万吨）5020202021资料来源：GGII，国元证券研究所开始商业化生产，SCC55TM在内阻、循环、首效等方面性能大幅度提升。公司获得了包括保时捷、ATL、光石、BASF、微软等公司的投资，并分别在华盛顿、韩国扩建产能，以满足未来的市场需求。图17：Group14科技资料来源：石墨时讯，国元证券研究所资料来源：公司官网，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分表5：硅碳负极供应商融资情况D轮/碳佳科技加速布局中试产线，推进产品量格龙新材料A+轮公司加速硅基负极等产品的量产碳什科技两个生产基地的设备采购以及补A+轮二期产线建设，适当扩大硅基负科技成果转化基金跟投高性能锂电新材料的研发、产线//资料来源：高工锂电，鑫椤资讯，国元证券研究所表6：主要材料企业硅负极产能杉杉股份请务必阅读正文之后的免责条款部分金硅科技Amprius资料来源：石墨时讯，国元证券研究所新型硅碳作为电池环节的中游材料，需要采用和石墨相复合的方式来制备锂电负极图19：新型硅碳产业链框架图资料来源：高工锂电，锂电前沿，国元证券研究所后端的气固分离，因此对流化床设备则要求极高的密闭性和高气压以实现小颗粒的请务必阅读正文之后的免责条款部分开发出超过100kg/炉的设备，并采用多台20kg/炉设备联用以提升生一致性，但相关设备的验证、改进及工艺优图20：化学气相沉积装备结构图图21：化学气相沉积炉资料来源：付祥南《化学气相沉积法制备硅碳复合负极材料的研究进展》，国元证券研究所资料来源：晨华科技官网，国元证券研究所图22：回转窑结构图图23：回转窑工艺流程图资料来源：碳达峰智能制造，国元证券研究所资料来源：SMM负极石墨，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分性质优良的特点。根据孔径大小，多孔碳材料通常分为微孔型（<2nm）、介孔型图24：多孔碳材料的特点图25：多孔炭材料微观形貌资料来源：高端碳材料，国元证券研究所资料来源：粉体网，国元证券研究所表7：多孔碳制备方法硬模板法硬模板法 模板法 模板法 资料来源：粟婉婷《木质素基多孔碳材料的制备与应用的研究进展》，国元证券研究所利用地处闽北临近全国最大种植面积毛竹林的区域优势，提高硬碳原材料供应稳定请务必阅读正文之后的免责条款部分模化放量，公司多孔碳业务有望受益。表8：元力股份主要产品介绍破碎颗粒炭超级电容炭黏结力和强度较高，耐酸性好，耐碱性和耐迅速吸附密封包装内的水分、化学性质稳定硬碳负极硅碳负极资料来源：元力股份官网，公司公告，国元证券研究所电路、复合材料等新能源和新材料行业有着广泛应用。硅烷气市场规模较小，2022图26：2022年硅烷气市场格局图27：硅烷气应用领域24.9%24.9%51.1%24.0%n硅烷科技兴洋科技w其他资料来源：兴洋科技招股说明书，硅烷科技公告，国元证券研究所资料来源：兴洋科技招股说明书，国元证券研究所请务必阅读正文之后的免责条款部分1万吨/年，建设期为2023年至2024年。一期项目建成达产后，将产生60业务，实现产业链条协作和互利共赢。图28：硅烷科技营业收入情况图29：硅烷科技归母净利润情况86420营业收入（亿元）YOY20202021202220232024Q1-Q350%40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%3.5 32.5 21.5 0.50归母净利润（亿元）YOY20202021202220232024Q1-Q3140%100%60%20%-20%-60%资料来源：iFinD，国元证券研究所资料来源：iFinD，国元证券研究所新型硅碳负极材料因其高倍率、高能量密度以及理论成本较低的特点，成为产业技术发展的新方向。负极龙头企业凭借规模优势、技术储备丰富多样，成本控制优异，有望优先受益，建议关注贝特瑞，璞泰来；以及新切入硅碳负极材料的企业：硅宝科技。硅烷气是硅碳负极材料的核心原料，是硅颗粒的物料来源，成本占比高达50%以上，有望充分受益于新型硅碳产业的爆发，建议关注相关标的：硅烷科技、兴洋科技、和远气体，多氟多（中宁硅业请务必阅读正文之后的免责条款部分股价涨幅相对基准指数介于5%与15%之间行业指数表现相对基准指数介于-10%~1股价涨幅相对基准指数介于-5%与5%之间备注：评级标准为报告发布日后的6个月内公司股价（或行业指数）相对同期基准指数的相对市场表现，其中A股市场基准为沪深300指数，香港市场基准为恒生指数，美国市场基准为标普500指数或纳斯达克指数，新三板基准指数为三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的北交所基准指数为北证50指数。作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本人承诺报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业操守和专业能力，本报告清晰准确地反映了本人的研究观点并通过合理判断得出结论，结论不受任何第三方的授意、影响，特此声明。根据中国证监会颁发的《经营证券业务许可证》（Z23834000国元证券股份有限公司具备中国证监会核准的证券投资咨询业务资格。证券投资咨询业务是指取得监管部门颁发的相关资格的机构及其咨询人员为证券投资者或客户提供证券投资的相关信息、分析、预测或建议，并直接或间接收取服务费用的活动。证券研究报告是证券投资咨询业务的一种基本形式，指证券公司、证券投资咨询机构对证券及证券相关产品的价值、市场走势或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研究报告，并向客户发布的行为。本报告由国元证券股份有限公司（以下简称“本公司”）在中华人民共和国境内（台湾、香港、澳门地区除外）发布，仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。若国元证券以外的金融机构或任何第三方机