中国粉体网讯 过去一年间，硅基负极领域，涵盖硅氧、传统研磨硅碳以及新型多孔硅碳等品类，发展势头迅猛。在消费电子端，其市场渗透率逐步提高；动力电池端，多个示范项目陆续落地实施。与此同时，产业链上下游企业积极响应，纷纷扩大产能。
然而，尽管有需求释放、性能提升以及产能爬坡等多重因素推动，硅基负极行业在发展过程中仍遭遇诸多阻碍与挑战，其背后的驱动逻辑亟待进一步梳理明晰。值得注意的是，与多年来市场的持续预期不同，硅基负极的规模化应用始终未能取得实质性突破。
硅基负极市场现状
掺硅比例受限
据业内人士透露，目前消费电子产品中硅基负极的实际掺硅比例仍然较低，通常在5%以下，即使是较为成熟的应用也仅达到8%左右，导致硅基负极在整体负极市场的渗透率仍处于个位数。动力电池的掺混比例可能达到10%，但对应技术仍未成熟。
需求错位
动力电池市场对硅基负极的需求拐点尚未真正到来。虽然上汽智己、广汽埃安等车企相继发布搭载硅基负极动力电池的示范车型，但大规模订单和实际出货量方面的信息披露仍然有限。此外，硅基负极的核心优势在于提升能量密度，而当前车企的关注重点更多集中在快充技术上，这在一定程度上造成了应用场景的错位。
供给能力不足
据相关调研，头部电池厂2024年的硅基负极需求量可达500吨级，而市场实际供给量不足100吨，主要原因是量产能力建设滞后。
硅基负极有效产能有限
随着市场需求的发展，硅基负极布局企业增多，相关项目加速落地，规模化生产提速。2019-2024年间，中国硅基负极材料行业市场规模从3.71亿元增长至85亿元以上。
目前，中国硅基负极材料行业的集中度相对较低，市场参与者众多且规模不一，主要参与者包括贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、壹金新能源等传统负极材料厂商，以及石大胜华、硅宝科技等为代表的硅材料厂商，凭借原材料优势切入硅基负极领域。
贝特瑞硅基负极材料覆盖硅碳、硅氧和新型气相硅三条路线，旗下硅碳负极材料已开发至超高容量第六代产品。据悉，其新型气相沉积法硅碳产品已获得全球多家主流动力客户的认可，包括宁德时代在内，预计2025年实现批量供应。截至目前，贝特瑞硅基负极有效产能达到5000吨。此外，贝特瑞还在宁波、印尼、摩洛哥布局了硅基负极项目，预计到2028年将形成约5万吨/年的产能。
杉杉股份硅基材料持续获得海内外客户认可，已实现批量供应。其中，硅氧产品已批量供应海外头部客户，并实现装车，同时攻克了二代硅氧低温循环难题，相关产品已导入海外头部电动工具企业；硅碳产品不断迭代，新一代硅碳产品在头部客户测试中保持领先，相关核心技术已获得美国、日本的专利授权。杉杉股份新型硅碳材料已实现量产出货，并在宁波硅基工厂后续规划中加大产能设计，进一步提升供应能力。杉杉股份宁波4万吨一体化硅基负极产能基地，一期产能已投产，且部分工序2024年12月已满产。
璞泰来硅碳负极产品已经向市场小批量出货，这些高性能的硅碳负极材料主要供应给下游的头部消费电子客户。璞泰来在安徽芜湖投资建设的硅基负极项目正在加速推进，预计在2025年上半年，首批硅碳负极产能将建成并投入生产；在四川紫宸，璞泰来的一期10万吨产能项目已经完成了工艺与设备的验证工作，部分产能已经基本完成试产并全线贯通。
壹金新能源拥有江西宜春、山西太原两大生产基地，不仅在国内建立了完整的研发和生产体系，还在欧洲、日韩等市场积极布局，与全球各大头部的电池厂商客户建立了长期深度合作关系。截至目前，覆盖新能源汽车、消费电子、无人机、eVTOL等多个高增长行业，进入多家头部企业的供应链。
石大胜华第一批硅基负极设备已投产，2025年1月底具备5000吨的产能。产品已实现百公斤订单出货，并在海外达成首批1%订单，与头部公司达成合作意向，预计在2025年动力电池领域占据一定供应地位。
硅宝科技2024年新型硅碳产品取得吨级突破，随着3000吨/年产能建设推进，硅宝科技正重点扩产预镁硅氧和新型硅碳产品，加速硅碳负极在高端电池市场的商业化进程。
但是业内多个已公开的万吨级项目尚未落地。
例如，贝特瑞的4万吨硅基负极项目虽已完成主体建设，但截至2024年中报仍在进行设备安装；兰溪致德一期500吨锂电池硅碳负极材料项目已于2021年7月投产，但二期3000吨项目暂无公开信息更新；天目先导在许昌规划了6万吨产能，而其在建的常州6条产线项目原计划于2024年11月导入设备，目前投产情况不明。
综合来看，目前硅基负极已经落地的有效产能并不多，主要集中在贝特瑞、杉杉股份等企业，合计不超过5万吨，大部分企业的布局仍处于技术积累、产品验证、产能建设阶段。
硅基负极成本问题
硅基负极高生产成本已成为其商业化进程中的关键阻碍。除原材料本身价格不菲外，复杂的制备工艺进一步推高了成本。例如，制备过程中的高温处理、精密设备使用等，都增加了额外的费用支出。而且，当前硅基负极生产规模相对较小，难以实现规模经济，导致单位成本居高不下。高成本使得硅基负极在市场竞争中处于劣势，许多电池厂商出于成本考虑，对大规模应用持谨慎态度。若要推动硅基负极商业化，降低生产成本迫在眉睫。
硅碳负极的生产工艺主要包括纳米化法和化学气相沉积（CVD）法。其中纳米硅制备工艺复杂，设备价格高，综合导致生产成本高；CVD法除了设备价格高外，主要材料多孔碳和硅烷气的单价也很高。
如果硅碳负极中硅碳的质量比为1比1，生产一吨这样的硅碳负极大约需要0.5到0.6吨多孔碳和0.6到0.7吨硅烷。目前，硅碳负极的关键难点在于多孔炭的技术验证周期较长以及成绩供应的精确控制，这影响了产品的品质稳定性与降本可行性。此外，生物基多孔碳是主流技术，尽管树脂基多孔碳在品质上还可以，但由于成本较高，通常作为辅助技术使用。
生物基多孔碳的主要原材料包括椰壳、核桃壳、淀粉、秸秆和竹子等。其中，椰壳和核桃壳因其来源广泛、易于大规模收集而被广泛应用。面对未来硅碳负极大规模生产时的原材料供应问题，许多企业正在开发新的工艺，如化石燃料基的煤机或滤清机工艺，以应对潜在的供应短缺。
硅氧负极的首次库伦效率较低，对容量、能量密度、循环寿命造成一定影响。因此需要采用预锂化等技术对其进行改性处理，增加了成本支出。
从长期市场占有率角度看，硅氧方案可能在一定程度上会被硅碳方案替代。然而，由于硅氧方案也有其独特优势和必要性，因此不会被完全替代。
据3月市场数据显示，球磨法硅碳负极平均报价26万元/吨，CVD法硅碳负极平均报价88万元/吨；硅氧负极平均报价11万元/吨，预锂化硅氧负极平均报价51万元/吨。而同期高端人造石墨平均报价不超过6万元/吨。
所以，相较于传统的石墨负极，硅基负极的价格相对高出很多，急需各企业及相关机构攻克技术工艺难题，完成降本。
待解决难题
首先，硅在实际应用中具有很大缺陷，主要是因为硅负极的电导率较低；其次，在锂化过程中伴随着巨大的体积变化，体积膨胀能达到400%，硅在长期循环过程中会承受不住体积形变产生的应力导致硅负极粉化、脱落，巨大的体积变化会使极片整体松散，导致硅负极与集流体之间失去接触，还会导致硅材料表面的SEI膜反复地破裂和生成，导致容量快速衰减。
在锂离子电池中，硅基负极的储锂机制不同于碳基负极。硅由于其储锂机制被划分到合金类负极，硅的充放电过程其实就是硅与锂离子之间的合金化和去合金化过程。在450℃时，硅的锂化过程会生成四个不同的锂硅合金相（Li12Si7、Li7Si3、Li13Si4、Li22Si5）。在常温下，这些相生成的电压平台并没有显示出来，而是呈现出一个缓慢地降低的很长的一段电压平台。因此，1个硅原子最多可以与4个锂离子结合，这也是硅负极具有4200mAh g-1如此高的理论比容量值的原因。在充放电的过程中，较多的锂离子一直在反复地嵌入和脱出硅负极，导致它的体积膨胀和收缩比碳材料要多的多，体积变化高达300%。
此外，硅基负极的体积效应还带来了一系列的副作用。首先，巨大的体积变化会在硅颗粒内部产生了无法释放的内应力，这将导致硅颗粒之间进行相互挤压，甚至是硅颗粒的破裂。其次，还会造成SEI膜的破裂，导致SEI膜的不稳定生长。越来越厚的SEI膜会增加锂离子的消耗和阻碍锂离子的传输，影响电池的实际容量和循环性能。然后，在多圈的循环后，硅电极的结构将遭到破坏，由于活性物质开始出现粉化现象，它与集流体之间的界面性能逐渐变差，所以最终从集流体上脱落下来，失去了电接触。
所以，硅基负极材料的难题可以概括为：一是如何克服半导体硅因本征电导率较低导致大功率放电性能差的问题；二是如何抑制因充放电过程中较大程度且各向异性的体积变化引发的一系列问题。
小结
据相关研究院所预测，预计到2030年，全球硅碳负极材料的需求量将达到8万吨以上，对应的市场规模将突破百亿元级别。这一发展趋势不仅体现了硅基负极材料在提升电池能量密度方面的独特价值，也反映了其在推动全球能源转型中的战略地位。硅基负极实现商业化面临技术瓶颈突破、成本下降、市场需求拉动等多方面因素影响，从当前发展态势来看，其在部分领域已逐步开启商业化进程，但全面商业化仍需时间。
参考来源：
2024年中国硅基负极材料市场情况年度总结.鑫椤资讯
“硅基负极龙头”贝特瑞业绩缩水，董事长违规炒股.中国经营报
硅基负极专家会.老司机驾新车
顾岚汇. 固态锂离子电池高容量硅基负极制备及其界面研究
王婧妍. 高比容量锂金属、硅负极的界面改性及其电化学性能研究
中国粉体网、中商产业研究院、起点研究院、高工产业研究院
（中国粉体网编辑整理/苏简）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
