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硅基负极技术走向何方

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概述

2022年08月08日发布

每周一谈:新型储能独立市场地位主体明确

根据GGII近期发布的调研报告,2022年上半年中国锂电负极材料出货量54万吨,同比增长68%。其中,循环性能好人造石墨为主要负极产品,上半年市场占比85%,而天然石墨市场占比为15%;

硅基负极当前存在的主要问题为体积膨胀和导电性差。

硅基负极材料理论比容量高,但是在充放电过程反复脱嵌锂导致的体积膨胀远高于石墨;

极高的膨胀加剧了结构和界面的不稳定性,造成离子利用率的损失:机械应力导致硅颗粒粉化、脱落,与导电剂或箔材失去接触;不可逆的固态电解质膜(SEI膜)在界面持续生长,阻抗增大;Si/C基和SiO基为主要的技术方向,二者在应用领域和功能性上有所不同。

硅碳基结构层为石墨层,碳含量更高,膨胀相对较小,但是硅晶尺寸大于硅氧基,且压实密度相对较低;

硅氧基结构相对稳定,循环性能强于硅碳基,且克容量相对较高,但首次库伦效应低于硅碳(硅碳克容量1300mAh/g,首效接近85%90%;硅氧克容量12001700mAh/g,首接近效76%~90%);

从材料层面,硅基材料关注的关键指标如下。

硅晶尺寸小且分布均匀;

包覆层的连续、均匀、致密和稳定;

复合结构应该可以有效地缓解吸纳膨胀,且具备较强的电化学稳定性;

电极生产加工性好,容易分散;除了材料层面的技术升级,还应关注电池配套体系层面的改性措施。

导电剂对硅基负极性能也存在影响,硅基负极的膨胀也会促使导电网络的破坏,因而需要构建一个长程的导电网络;

粘结剂在电极工艺上起到粘结箔材和活性颗粒,分别提供剥离力和内聚力的作用,新型PAA与其他材料形成交联粘接剂体系是主要的发展方向;

通过调控电解液提高硅基负极的循环稳定性,出发点是对副反应加以抑制。

投资策略

关注硅基负极技术领先单位贝特瑞(835185)和杉杉股份(600884);以及碳纳米管导电剂细分领域龙头天奈科技(688116)。

市场回顾

电力设备行业本周跑赢大盘,涨幅为-2.62%,在申万31个一级行业中,排名第19;个股方面,电池版块涨幅前五个股分别为:南都电源(29.10%),星云股份(15.06%),声光电科(9.99%),德方纳米(9.75%),孚能科技(7.24%);跌幅前五个股分别为杭可科技(-8.71%),先惠技术(-8.71%),壹石通(-9.49%),振华新材(-10.84%),博力威(-12.18%)。

风险提示

下游需求释放不及预期;上游原材料价格波动。

理工酷提示:

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