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在全球能源轉型的大背景下，電池技術的革新成為了推動電動汽車及儲能產業(yè)發(fā)展的核心動力。

硅基負極材料憑借能量密度優(yōu)勢，正逐漸成為未來負極材料的升級方向，而CVD法硅碳負極更是以其獨特的技術突破，為這一領域打開了廣闊的市場空間。 

01、硅基負極：能量密度

傳統(tǒng)石墨負極的理論能量密度為372mAh/g，當前應用中的石墨比容量已逼近極限。與之形成鮮明對比的是，硅負極理論能量密度高達4200mAh/g，作為已知可用于負極材料中理論比容最高的材料，硅負極在提升單體電芯容量方面潛力巨大，有望大幅提升電池的能量密度，為高能量密度電池的發(fā)展帶來新的曙光。 

然而，硅材料在實際應用中面臨著兩大棘手問題：膨脹與導電性。硅在脫嵌鋰過程中，體積會急劇膨脹至原來的3倍以上，這會導致活性物質在充放電循環(huán)中粉化脫落，SEI膜無法穩(wěn)定存在，進而使電池容量快速衰減，循環(huán)性能惡化。

圖為：博億CVD法硅碳負極解決方案

同時，硅的低電導性限制了其容量的充分發(fā)揮，體積變化還會破壞活性物質與導電劑、粘結劑的接觸，進一步降低導電性，且硅表面的SEI膜厚且不均勻，對電池整體比能量產生負面影響。 

為解決這些問題，硅基材料納米化以及與碳材料復合成為了主要的技術路徑。

硅基材料與碳復合形成的結構，能夠利用石墨材料緩沖Si材料在循環(huán)過程中的體積變化，從而提高硅負極材料的循環(huán)性能和倍率性能。目前，硅基負極主要以硅碳及硅氧兩種形式，在一定程度上緩解了硅膨脹問題。 

02、硅基負極的發(fā)展歷程與挑戰(zhàn)

此前，硅基負極以球磨法硅碳負極與硅氧負極為主流。球磨法工藝相對簡單，易于量產，它通過砂磨機將合適的硅源與碳源研磨至納米級別，實現硅碳均勻混合，在一定程度上改善了循環(huán)問題。 

但在研磨過程中，硅顆粒極易團聚，導致材料循環(huán)性能難以達到理想狀態(tài)。而硅氧負極則通過在材料嵌鋰脫鋰過程中，使SiOx與Li反應生成粒徑在5nm以下的單質硅，有效解決了膨脹問題。 

圖為：博億CVD法硅碳負極解決方案中的稱重計量工序

不過，這一過程會消耗大量鋰離子，致使硅氧負極首效僅為75%左右，遠低于石墨的95%。若采用預鋰化技術解決首效問題，硅氧負極整體成本將大幅攀升至接近100萬元/噸，性價比大打折扣。 

03、CVD法硅碳負極：技術突破與市場機遇

CVD法硅碳負極的出現，為上述難題提供了創(chuàng)新性的解決方案。其核心技術是通過多孔碳骨架儲硅，并利用多孔碳內部空隙緩沖硅嵌鋰過程中的體積膨脹，這使得材料膨脹率低、循環(huán)性能優(yōu)異。

同時，碳骨架密度小、質量輕，進一步提升了材料的能量密度。不僅如此，CVD氣相沉積硅所需生產流程較短，隨著硅烷價格下降、利用率提升以及氣相沉積設備的放大，理論成本還有進一步降低的空間。 

圖為：博億CVD法硅碳負極解決方案惰性氣體充入置換倉畫面

從市場應用來看，消費市場已率先為CVD法硅碳負極打開局面。但自2024年起，CVD硅碳負極開始在高端手機機型上大規(guī)模應用，預計2025年滲透率將提升至25%以上。

目前硅基負極在消費電池中的摻雜比例約為6%，未來有望提升至10%以上。 在動力領域，硅碳負極初期應用于圓柱電池。特斯拉21700電池采用了球磨型硅碳負極方案，但由于球磨法難以滿足動力電池的高性能要求，隨著4680大圓柱電池在2025年起量，以及海外三元方向電池對更高性能負極材料的需求增加，CVD法方案成為了新的選擇。 

圖為：博億CVD法硅碳負極材料在氣相沉積爐中發(fā)生的變化

國內電池廠將在2025年率先應用CVD法硅碳負極，這將促使市場需求規(guī)模迅速擴大。

預計2025年全球CVD硅碳負極銷量將達0.15萬噸，到2030年，隨著滲透率提升和成本下降，全球需求有望飆升至8萬噸左右。

 04、主流廠商布局與產業(yè)前景

面對CVD法硅碳負極的巨大潛力，主流廠商紛紛加速在這一路線的布局。

目前，硅基負極產能仍以硅氧及球磨法硅碳為主，但CVD法產能已在規(guī)劃之中。

海外Group14已實現量產，天目先導、蘭溪致德等初創(chuàng)公司具備千噸級產能，貝特瑞、璞泰來等傳統(tǒng)負極材料巨頭也陸續(xù)跟進。 

圖為：博億CVD法硅碳負極材料在包覆爐中的畫面

當前硅碳負極售價較高，在40萬元/噸以上，主要原因是多孔碳成本占比較高，且生產設備多為20公斤級。但從長遠來看，隨著100kg設備的大規(guī)模應用以及多孔碳原材料成本的降低，硅碳負極售價有望降至20萬元/噸以內。 按照10%的添加比例計算，單噸負極成本提升不足2萬，電池成本提升0.015元/wh以內，成本可控性增強，將進一步提升產品性價比，帶動產業(yè)需求放量。 

在原材料方面，硅碳負極的發(fā)展將帶動多孔碳、單壁碳管及PAA等原材料市場的增長。 

圖為：博億CVD法硅碳負極解決方案

其中，多孔碳作為硅碳負極的核心原材料，其造孔技術和產品設計直接決定了硅碳負極的性能，行業(yè)壁壘較高。

預計到2030年，硅碳負極需求達8萬噸，對應市場空間130億元，多孔碳需求約4萬噸，按價格降至13萬元/噸計算，對應市場空間可達50億元，硅烷預計對應4萬噸需求，對應16億元市場空間。

單壁碳管粉體添加比例預計達0.2%左右，2030年對應1300噸以上需求，對應33萬噸漿料。 

圖為：博億CVD法硅碳負極解決方案中的空氣置換倉畫面

CVD法硅碳負極憑借其在性能和成本上的雙重優(yōu)勢，正站在電池材料技術變革的風口浪尖。

隨著技術的不斷成熟、市場應用的逐步拓展以及產業(yè)鏈上下游的協同發(fā)展，CVD法硅碳負極有望重塑電池負極材料市場。