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硅碳负极系列5-材料公司专家
金融民工1990
长线持有
2024-07-03 21:39:44 福建省

会议要点

1、硅碳负极材料的市场应用与发展

· 目前硅碳负极在消费电子领域的应用主要集中在手机上,去年主要在荣耀、华为和小米的旗舰机型上使用,每个手机的添加量大约为1克,负极添加比例为5%。去年下半年开始量产,全年用量约为六七十吨。今年上半年,所有手机品牌都开始使用该产品,并将其应用扩展到终端机型,添加比例也提升到10%左右,预计今年的用量将达到200吨。

· 动力电池领域的应用进展较慢,主要原因是验证周期长和材料产能不足。目前行业普遍的单批次产量在20公斤左右,无法满足汽车电池包的需求。此外,材料成本和批次间的稳定性也需要进一步优化。预计动力电池的大规模应用要到2025年底或2026年。

2、硅碳负极材料的供应与市场格局

· 目前手机用硅碳负极材料的供应商主要有三家:七十四、天幕和一家国内知名材料公司。天幕和该材料公司各占40%左右的市场份额,七十四占10%到20%。天幕主要供货给ATL,而该材料公司则供货给所有消费电子厂商,除了CATL以外。

· 在动力电池领域,宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、远景能源和蜂巢是主要的潜在客户。宁德时代目前进展较快,但还未完全定下来。比亚迪主要与该材料公司合作,亿纬锂能则在多条路线并行推进。远景能源和蜂巢也在测试和导入阶段。

3、硅碳负极材料的技术与成本

· 硅碳负极材料的毛利率在15%到40%之间,甚至可以接近50%。目前手机用硅碳负极的价格在70到80万元/吨。材料的成本主要由多孔碳和硅材料组成,当前成本大约在40万元/吨左右。未来随着规模化生产,制程成本有望进一步降低。

· 多孔碳的生产方法主要有两种:化学法和物理法。化学法涉及强酸强碱的使用,成本较高且不易大规模量产。物理法则利用水蒸气或二氧化碳造孔,技术难度较大但更适合大规模生产。该材料公司主要采用物理法,并已实现500公斤级设备的稳定生产。

4、硅碳负极材料的未来展望

· 硅碳负极材料在消费电子领域的渗透率预计将逐年提升,2024年有望达到20%,添加量也将增加到两克以上。长期来看,消费电子领域有望实现30%到40%的添加量,但需要技术上的进一步突破。

· 动力电池领域的应用前景广阔,但需要解决产能、成本和稳定性问题。预计到2025年底或2026年,硅碳负极材料将在高端车型和部分旗舰车型上实现大规模应用。未来的价格目标是控制在20万元/吨以内,以实现大规模量产。

5、行业竞争与技术路线

· 贝特瑞、深山和子晨是主要的竞争对手。贝特瑞主要走研磨法路线,技术上有一定积累,但未投入太多精力在气象硅碳上。深山内部问题较多,短期内难以赶上。子晨进展较快,预计一年内能追上。

· 行业内普遍从椰壳炭转向树脂炭,主要因为树脂炭在性能和一致性上更具优势。椰壳炭作为生物质材料,成本较低但难以控制形貌和孔径分布。树脂炭则可以通过后天设计孔结构,实现更高的性能和一致性。

Q&A

Q:目前硅碳负极材料在行业中的应用进展如何?

A:硅碳负极材料主要分为三种:研磨法硅碳、硅氧和气象沉积硅碳。研磨法硅碳最早量产,主要应用于圆柱电动工具电池,但其循环膨胀和容量问题限制了其在汽车上的应用。硅氧负极循环膨胀较小,已在汽车和无人机等领域开始应用。气象沉积硅碳材料成熟和量产较晚,主要集中在去年上半年,目前主要用于手机,并在其他领域进行测试和导入。

Q:硅碳负极材料在消费电子领域的应用情况如何?

A:在消费电子领域,特别是手机中,主要使用气象沉积硅碳负极材料。去年主要在荣耀、华为和小米的旗舰机型中使用,每部手机添加量约为1克,负极添加比例为5%。去年下半年气象沉积硅碳的总用量约为六七十吨。今年上半年,所有手机品牌开始使用该材料,并将其下放到终端机型中,添加比例也将提升到6%-10%。预计今年国产手机的渗透率可达10%,总需求量接近200吨。

Q:目前硅碳负极材料在手机领域的供应格局如何?

A:目前在手机领域供应硅碳负极材料的主要有三家公司:74、天幕和我们公司。74占比10%-20%,天幕和我们各占40%左右。上半年天幕供应较多,下半年我们供应较多。我们公司主要向所有消费电子品牌供货,除了CATL外,其他品牌我们是唯一供应商。与OPPO有直接绑定,其他手机厂商则根据电芯供应商的选择使用相应的材料。

Q:硅碳负极材料的毛利率和售价情况如何?

A:硅碳负极材料的毛利率在15%-40%之间,甚至可达50%。目前在手机中的售价为70-80万元/吨。CATL的价格稍贵,但差距不大。

Q:硅碳负极材料对手机成本的影响有多大?

A:目前硅碳负极材料在手机中的添加比例为5%,每部手机用量约为1克,成本约为0.8元,对手机整体成本影响很小。这也是该材料可以卖得较贵的原因。未来,随着添加比例的提升,成本占比可能会有所增加,但仍然不会对手机整体成本产生显著影响。

Q:硅碳负极在消费电子和乘用车动力电池中的需求和添加量情况如何?

A:目前,硅碳负极在消费电子中的需求较高,预计可以实现100%的添加量。然而,在乘用车动力电池中,需求并不如消费电子高。技术层面上,短期内硅碳负极的添加量可以达到30%-40%,未来若要超过50%则需要技术上的重大突破甚至更换新材料。预计到今年年底,硅碳负极的添加量希望能达到10%,明年则希望提升至15%,每年增加约5%。

Q:硅碳负极的添加量对电池能量密度的影响如何?

A:虽然有些电池企业和终端在开发100%使用硅碳负极的电池,但能量密度的提升并不是线性增加的。例如,在10%的添加量下,压实密度可能达到1.75,而在100%添加时,压实密度可能降至1.2-1.4。因此,能量密度的提升并非与添加量成正比。

Q:硅碳负极在手机电池中的膨胀问题如何解决?

A:手机电池的膨胀主要受限于电芯的厚度变化。手机厂和电池厂之间需要进行权衡和谈判。最初,纯石墨体系下的电池膨胀控制在8%左右,逐渐放宽到10%。目前,使用硅碳负极的电池膨胀可以控制在12%以内。手机厂若愿意释放更多空间给电池膨胀,添加比例可以提高,但电池厂也需通过技术进步控制膨胀。

Q:材料厂如何控制电池膨胀?

A:电池膨胀有两种:初期膨胀和循环过程中带来的膨胀。初期膨胀主要由材料本身的膨胀引起,而循环过程中膨胀则由副反应和SEI增厚引起。控制膨胀的方法包括:改进材料界面结构,减少副反应;通过包覆技术提高稳定性;降低初期膨胀,例如通过优化颗粒内部结构,增加膨胀空间,减小硅颗粒尺寸等。

Q:明年消费电子领域对硅碳负极的需求和渗透率预期如何?

A:明年,更多的手机品牌将采用硅碳负极。预计国内五大手机品牌今年都会使用硅碳负极,而三星和苹果等国际品牌尚未开始使用。苹果计划在2026年采用硅碳负极,若进展顺利,可能在2025年提前使用。

Q:硅碳负极材料在手机中的渗透率和添加量如何变化?

A:今年硅碳负极材料在手机中的渗透率大约为10%,添加量在1到2克之间。预计明年渗透率将提高到20%,添加量也将增加到两克以上。整体需求量可能会达到四五百吨,比今年翻倍还多。

Q:硅碳负极材料在动力电池中的应用进展如何?

A:硅碳负极材料在动力电池中的应用进展较慢,主要原因有两个:一是验证周期较长,手机导入时间大约一年,而汽车需要两到三年;二是目前材料的产能和成本还不够,单批次产能普遍在20公斤左右,无法满足汽车电池包的需求。此外,批次之间的稳定性也需要进一步提升。预计动力电池的大规模应用可能要到2025年底或2026年。

Q:半固态电池中硅碳负极材料的添加比例是多少?

A:半固态电池中硅碳负极材料的添加比例大约在15%到20%。液态电池上车时,添加比例预计在10%左右。

Q:100度电池包中添加10%硅碳负极材料的重量是多少?

A:在100度电池包中,添加10%的硅碳负极材料大约需要六到七公斤。

Q:动力电池中硅碳负极材料的售价和下游接受度如何?

A:动力电池大规模量产时,硅碳负极材料的售价需要接近石墨的六倍左右,即每吨20万元以内,才能被下游接受。初期应用主要在高端车型,对成本敏感度较低。

Q:目前硅碳负极材料的产能情况如何?

A:目前行业内普遍使用20公斤的炉子,月产能约20吨。我们公司是唯一一家大规模设备稳定生产和出货的企业,月产能约40吨。

Q:公司近期有扩产计划吗?

A:公司有扩产计划,现有两条生产线:一条20公斤的线,月产能9到10吨;另一条千吨级的线,月产能八九十吨。此外,公司正在建设年产8000吨的生产线,预计明年下半年投产。

Q:公司计划投产的2000吨生产线的具体情况如何?

A:公司计划在今年年底前投产一条2000吨的生产线,后续将根据市场需求逐步扩展。每条2000吨的生产线将作为一个标准模块,未来的扩产将通过增加这种标准模块的数量来实现。例如,1万吨的产能将需要五条2000吨的生产线,2万吨的产能将需要十条。

Q:2000吨生产线的设备成本大概是多少?

A:如果公司自己制造设备,2000吨生产线的设备成本大约在3000万到4000万元之间;如果外购设备,成本可能会增加到5000万到6000万元。因为生产工序相对简单,主要包括沉积包覆和一些常规的分级、储存和包装工序,所以固定资产投入不会很大。

Q:公司是否自行制造设备?

A:是的,公司自行制造设备。这是因为目前行业内的大型设备还不成熟,公司是第一家实现设备放大的企业。

Q:硅碳材料的成本控制情况如何?

A:目前硅碳材料的成本控制在15万元以内,具体取决于材料的质量和供应情况。生产成本包括材料成本、设备折旧、能耗和人员工资等。以2000吨的生产线为例,制程成本大概在六七万元左右。目前行业内的硅碳材料售价大约在70万元左右,毛利率约为40%,因此成本大约在40万元左右。

Q:硅碳厂商的直接下游客户是哪些?添加硅碳对电池负极的生产工艺有哪些影响?

A:硅碳厂商的直接下游客户主要是电池厂商。添加硅碳对电池负极的生产工艺有以下影响:首先,硅碳负极在制程中容易产气,特别是内部的纳米硅与水反应会产生氢气。解决办法是材料端的包覆要完整,减少裸露的纳米硅。其次,在工艺端需要不断抽真空以排除气泡,避免在涂布时产生过多气泡。此外,传统的石墨原浆工艺采用半干法,高剪切力可能会破坏硅碳材料的包覆层,因此需要对工艺进行调整以提高良率。

Q:硅碳负极材料的价格需要达到什么水平才能大规模应用?

A:硅碳负极材料的价格需要降到10万元左右才能大规模应用。目前归还的价格已经达到12万元,因此价格已经不是主要的制约因素。关键在于多孔碳的成本和研发摊销,这些才是影响硅碳材料大规模应用的主要因素。

Q:贝特瑞、深山等大厂追赶公司的技术需要多长时间?

A:贝特瑞、深山等大厂的技术追赶情况各不相同。深山由于内部管理问题,短期内追赶难度较大。贝特瑞由于路线选择和内部重视程度问题,可能需要一到两年时间。子晨则发展较快,预计一年内能追上公司的技术水平。

Q:除了价格,还有哪些因素会制约硅碳负极材料的产业化?

A:除了价格外,制约硅碳负极材料产业化的主要因素是制程端的成本问题。多孔碳的降本问题不大,但制程端的降本需要规模化和设备放大,这些是目前较大的挑战。

Q:公司对椰壳炭和生物质炭的态度如何?

A:目前行业普遍转向树脂类多孔碳,主要原因是椰壳炭在成本和性能上存在局限性。椰壳炭的形状和孔径分布难以控制,导致性能不佳。此外,生物质材料一致性差,难以实现大规模量产的一致性控制。相比之下,树脂类多孔碳在性能和成本控制上更具优势。

Q:天幕和海外友商在多孔碳路线上的选择是什么?

A:天幕选择的是椰壳炭路线,而海外友商则选择了树脂类多孔碳路线。

Q:天目公司在多孔碳的生产上是否会切换到其他方法?

A:天目公司目前在多孔碳的生产上主要依赖外购,即使他们转向数字碳,仍然是外购的。关键步骤在于多孔碳的开发和生产,如果不是自己开发的,竞争力会受到影响。

Q:多孔碳的生产难度如何?

A:多孔碳的生产有两种方法:化学法和物理法。化学法涉及强碱强酸的使用,难度较大。我们主要采用物理法,用水蒸气或二氧化碳进行造孔,这种方法不需要化工经验,但技术难度更高。物理法的技术要求更高,但不需要化工背景。

Q:友商能否采用类似的物理法生产多孔碳?

A:友商能否采用物理法生产多孔碳取决于他们的背景和积累。物理法需要高温热处理的经验,而化学法则需要化工经验。我们在高温热处理方面有积累,所以能做好。友商能否做好,取决于他们的积累在哪方面。

Q:碱活化方法是否适合大规模量产?

A:碱活化方法不适合大规模量产。首先,碱的用量非常大,其次,需要大量盐酸中和,最后处理氯化钾、氯化钠等副产物也很麻烦。大规模量产时,这些问题会导致可实现性很低。

Q:大规模量产指的是多大的规模?

A:大规模量产指的是上千吨的规模。比如一年生产几千吨的碳,需要用到几万吨的碱和盐酸,这在实际操作中是不可行的。

Q:公司在动力电池领域的合作情况如何?

A:目前我们与宁德时代的合作进展较快,因为他们最初选择了成本更低的椰壳炭路线,但还未完全定下来。宁德时代也在测试其他供应商的产品。此外,我们还与泰和新材、亿纬锂能等公司合作。亿纬锂能的项目预计2025年上车,远景能源的项目预计2026年上车。蜂巢与长城、宝马的合资公司光束汽车的电动版mini已经使用了我们的硅碳负极,下一代产品将在2026年大规模使用。

Q:多孔碳的价格是多少?

A:椰壳多孔碳的价格在10到15万元之间,各家公司有所不同。硅碳负极的价格在20到30万元之间较为合理。

Q:硅碳负极的成本大概是多少?

A:硅碳负极的成本大约在15万到20万元之间。

Q:碳包硅的路线是否有前途?

A:碳包硅的路线不太现实。硅颗粒需要非常小且分散均匀,多孔碳结构能实现这一点,而碳包硅难以做到。即使实现了碳包覆,电池端的应用也存在问题,反应活性强且分散性差。

Q:贝特瑞的研磨法硅碳负极如何?

A:研磨法硅碳负极已经接近极限,容量提升有限。虽然在实验室中可以达到1800mAh/g,但实际应用中不稳定,难以大规模用于车载和消费电子,主要适用于圆柱电池。

Q:单纯的纳米硅路线是否可行?

A:单纯的纳米硅在实验室中表现良好,但与实际商业化应用脱节。大规模使用时,电池电解液的分散和活性问题难以解决,因此不太可行。

Q:袁丽公司在椰壳炭方面的进展如何?

A:袁丽公司在椰壳炭方面表现不错,正在开发树脂,但尚未量产。他们与宁德时代和华为等终端厂商合作,未来有可能成为第三家量产负极材料的厂商。

Q:公司使用的负极材料是什么?

A:目前使用的是碳负极,采用CVD化学气相沉积法,原材料为乙烯,而不是固相碳化的沥青。

Q:在制程端放大规模时会遇到什么问题?

A:放大规模的主要问题是安全性。百公斤以上的炉子调试过程中出现过多次安全事故。此外,设备放大会导致均匀性和一致性问题,温场和热场难以控制。目前,公司已解决了500公斤规模的安全问题,现有100公斤和500公斤两种类型的设备。

 


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