1月10日,湖北省襄阳市举行2025年一季度重大项目集中开工活动,其中包括新塬科技高性能纳米复合材料及设备制造生产项目。该项目总投资120亿元,规划建设年产10万吨硅碳负极材料、纳米镍粉、纳米铜粉等生产线、高纯纳米粉体装备制造生产基地及新材料技术研发中心。
作为结合了硅材料与碳材料两者优点的锂电负极材料,硅碳负极材料具有高能量密度、良好的电化学稳定性、缓解体积变化等优异性能,这些特性使其在锂离子电池中表现出色,尤其是在需要高能量密度和长循环寿命的应用场景中。
出货量和市场规模稳步增长
负极材料影响着电池的能量密度、充放电性能、循环寿命和安全性能,在锂电池中起着至关重要的作用。随着技术的进步和产业的升级,负极材料的种类愈加丰富,可分为碳类和非碳类。其中,碳类包括天然石墨、人造石墨、中间相炭微球、硬碳、软碳等,非碳类包括硅基材料(如硅碳负极材料)、钛基材料、锡基材料、金属锂等。
石墨负极材料具有良好的导电性与化学稳定性,理论嵌锂容量也较为理想,是当下商业化锂离子电池的主要负极材料,长期占据90%以上的市场份额,但其嵌锂容量的局限性,在一定程度上制约了电池的整体能量密度,较低的首次效率也对电池性能产生了一定的不利影响。硅基负极拥有更高的能量密度和更快的充电速度,其理论嵌锂容量远超石墨,但在充放电过程中,硅基负极的体积会出现较大变化,容易致使材料粉化,进而对电池的性能和使用寿命造成影响。
近年来,随着新能源汽车等终端市场增长拉动,我国锂电池负极材料市场需求增大,出货量和市场规模稳步增长。2022年我国锂电池负极材料出货量约为137万吨,同比增长90%;2023年出货量为165万吨,同比增长15.14%;2024年出货量208万吨,同比增长26%,其中人造石墨、天然石墨材料出货分别为181万吨、26万吨。在细分产品方面,2024年4C人造石墨材料在动力电池领域放量,贝特瑞和杉杉股份加大了6C人造石墨材料的开发验证;储能314Ah产品市场占比超40%,使单GWh储能锂电池负极材料平均用量下降约3%。预计未来几年,负极材料市场将保持20%以上的稳定增长。
虽然从2023年开始,我国硅基负极材料产能布局有显著增长,2023年产能为29万吨/年,2024年产能为56万吨/年,目前公告已披露的硅基负极规划产能约为140万吨/年。但从产量来看,硅基负极材料尚处于小规模生产阶段。2019—2023年间,我国硅基负极材料的出货量分别为0.37万吨、0.6万吨、1.1万吨、3.1万吨和5.82万吨。当前,硅基负极材料生产成本高且易膨胀的问题还在逐步攻克,多需要与石墨类负极材料复合使用,掺硅比例多在5%~10%。
目前我国锂电池负极材料市场份额较为分散,2024上半年,我国锂电池负极材料出货量市场占有率前五名企业分别为贝特瑞、杉杉股份、江西紫宸、中科星城、尚太科技,占比分别为21.6%、16.8%、9.9%、9.7%、8.8%。
6大发展趋势
未来,锂电池负极材料可能会朝着以下六个方向发展:
1.能量密度提升
新型负极材料如金属锂负极理论比容量高达3860mAh/g,是传统石墨负极(372mAh/g)的10倍以上。将固态电池与金属锂负极结合,基于锂负极的固态电池可以实现更高的能量密度,国内已有企业发布的基于金属锂负极的固态电池能量密度往往在400Wh/kg以上。
2.充放电速度加快
2024年全球动力电池4C快充产品需求呈现逐年增长的趋势,预计2024年市场占比将达到10%。例如,贝特瑞的快充材料可以在10分钟左右实现电池快充性能,且低温性能也得到显著改善。
3.循环寿命延长
科研人员通过纳米结构设计、特殊的碳包覆技术等手段有效增强了硅碳负极材料的结构稳定性,延长了电池循环寿命,部分先进的硅碳负极材料电池循环寿命已能满足多数应用场景需求。
4.成本降低
目前,石墨负极仍然占据主导地位,在2023年我国锂电负极出货结构中占比高达96.6%。石墨化是石墨负极诸多生产环节中成本最高的工序,约占总成本的50%左右。多家石墨负极材料企业都正努力降低石墨化的生产成本,如杉杉股份云南30万吨/年石墨负极材料通过一体化产能建设,减少了中间环节的成本,同时通过持续推进工艺优化改进,大幅降低石墨化成本;尚太科技通过在石墨化前引入焙烧工序 这一创新工艺,成功降低生产成本,另外其在山西基地的电价仅0.3元/wh,低电价优势明显;璞泰来通过新型工艺技术设备的逐步应用和产品结构的不断优化,改善了其石墨化环节的成本。
5.产业竞争格局优化
一方面,产业集中度变高。 优势企业通过技术创新、规模扩张等,在市场中占据更大份额,一些竞争力较弱的企业逐渐被淘汰或兼并,使得产业内资源向少数优势企业集中,提高了产业集中度。当前负极材料市场竞争激烈,资源正在向头部企业集中,许多小企业因无法承受成本压力和技术门槛而逐渐退出市场。头部企业在规模、技术、客户资源等方面具有明显优势,出货量持续增长。另一方面,产品形成差异化竞争格局。 企业为避免在同质化市场中进行激烈的价格竞争,通过研发投入,在电池材料、电池结构、电池性能等方面形成独特优势,推出具有差异化的产品,满足不同客户群体的需求。龙头企业如贝特瑞、杉杉股份、尚太科技等通过加强研发创新和实施“差异化”产品战略,业务规模快速上升。其中,尚太科技预计其在2025年底的负极材料年产能将达到34万吨/年;杉杉股份也正在进行产能扩张,其北苏二期10万吨/年负极材料项目将在2025年底逐步投产;贝特瑞作为国内最早量产硅基负极材料的企业之一,其硅碳负极材料比容量在2000安时/克以上,硅氧负极材料比容量达1500安时/克以上。
6.海外布局加速
贝特瑞在印尼的年产8万吨/年负极材料一体化项目(一期)已于2024年8月建成投产,二期项目建成后总产能将达到16万吨/年。中科电气于2024年4月发布公告称,拟新设全资子公司间接投资设立摩洛哥项目公司,实施10万吨/年负极材料一体化基地项目。璞泰来于2023年5月发布公告称,拟通过全资子公司璞泰来(新加坡)有限责任公司在瑞典投资设立紫宸科技(瑞典)有限责任公司,开展瑞典10万吨/年负极材料一体化生产研发基地的建设工作。
2024年以来,负极材料价格呈现下滑趋势并在低位徘徊,整体价格接近底部。人造石墨(低端)价格从21000元/吨降至16500元/吨,降幅21.43%。在负极材料行业集中度提升、产能扩张放缓与需求增长、企业挺价情绪浓及产品“差异化”优势等利好因素的加持下,2025年负极材料市场价格预计将呈现“触底反弹”态势。
当前,锂电池负极材料行业正处于快速发展阶段,面对日益增长的市场需求和技术进步的双重驱动,预计将继续保持强劲的增长势头。未来几年,锂电池负极材料将继续朝着高性能、低成本的方向发展,以满足不断增长的市场需求。技术创新和材料优化将是继续推动行业发展的关键因素。
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