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平衡成本與性能成為硅碳負極產(chǎn)業(yè)化焦點。
剛過去的2024年12月，硅碳負極相關(guān)投擴產(chǎn)動態(tài)頻頻。12月28日，深圳索理德新材料永州基地投產(chǎn)，本次索理德永州基地投產(chǎn)項目為硅碳負極多孔碳，一期產(chǎn)能千噸級。
12月27日，矽立科新能源（上海）2萬噸硅碳負極材料一體化項目落戶內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，項目總投資42億元。該公司是一家專注于CVD硅碳負極材料及其原材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。12月25日，安徽清能碳再生公司多孔碳及硅碳負極材料一體化項目進行第一次環(huán)評公示。公示信息顯示，二期多孔碳及硅碳負極材料一體化項目投資3.2億元，規(guī)劃硅碳負極材料年產(chǎn)能500噸，多孔碳材料2000噸。
12月8日，蚌埠吉孚力新材料年產(chǎn)5000噸多孔碳自建廠房破土動工，預(yù)計2025年6月投入生產(chǎn)。該項目總投資2.5億元，生產(chǎn)物理法活化椰殼基多孔碳，產(chǎn)品將用于超級電容碳與硅碳負極骨架。12月，四川長虹新材料梓潼經(jīng)開區(qū)納米硅碳項目實現(xiàn)量產(chǎn)。該公司此前在2023年底建成年產(chǎn)1000噸硅碳負極材料及年產(chǎn)20噸金屬鋰負極材料生產(chǎn)線，主要布局“化學(xué)研磨”、“原位多級包覆”、“產(chǎn)品高效應(yīng)用”核心技術(shù)，重點布局生產(chǎn)1200到2000mAh/g容量規(guī)格的納米硅碳產(chǎn)品。
銀硅（宜昌）科技有限公司年產(chǎn)2000噸硅碳負極新材料項目在新進展消息中稱，預(yù)計近期正式開工，并在2025年一季度實現(xiàn)投產(chǎn)。除了上述硅基負極新項目信息，石大勝華新材料此前2022年落戶四川眉山的年產(chǎn)3萬噸硅基負極材料項目也在2024年12月有了新變化，將項目原本計劃的第三代硅氧負極材料產(chǎn)線改換為硅碳負極材料生產(chǎn)線，改換方向后，產(chǎn)線工藝流程縮短、設(shè)備投入減少，據(jù)企業(yè)介紹，綜合節(jié)省設(shè)備投資近億元。
活躍的投擴產(chǎn)信息背后，即有硅碳負極產(chǎn)業(yè)化加速的積極信號，也有著目前產(chǎn)業(yè)化節(jié)點對進一步降本的焦慮。2024年，硅碳負極已成為APPLE、華為、小米、VIVO等全球手機大廠的共同選擇，已在汽車、eVTOL、電動工具等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)出貨的半固態(tài)電池、圓柱電池等高比能電池也對硅碳負極張開需求缺口。
但從市場滲透情況看，硅碳負極產(chǎn)業(yè)化相比預(yù)期走得更為保守，其產(chǎn)業(yè)化矛盾尤其表現(xiàn)在成本上。
一方面，近期投擴產(chǎn)項目中，索理德、安徽清能、蚌埠吉孚力都規(guī)劃了用于硅碳負極的多孔碳材料項目。從多孔硅碳bom成本來看，硅烷與多孔碳占據(jù)材料的成本大頭，分別占比約50%、35%。硅烷的主要應(yīng)用領(lǐng)域為光伏，其價格很大程度由光伏行業(yè)供需決定。2024年硅烷價格走勢呈現(xiàn)出一定的波動和下降。
另外，因硅烷氣體屬于危險氣體，運費成本占了硅烷氣體成本的30%，為縮減這一項成本，也有硅碳負極企業(yè)通過自建硅烷產(chǎn)能已實現(xiàn)降本。更容易、更切實、降本空間同樣大的是實現(xiàn)多孔碳降本。多孔碳普遍在20萬以上，高性能產(chǎn)品甚至可達30萬以上，成本較高。
技術(shù)路線上，樹脂路線性能優(yōu)越但降本困難，生物質(zhì)路線成本較低但性能需提升。并且能夠批量量產(chǎn)的企業(yè)并不多，目前產(chǎn)能多在百公斤級，相比市場需求，多孔碳的供應(yīng)能力欠缺。同時，產(chǎn)品還存在價格高、一致性差等問題。其中，蚌埠吉孚力新材料的物理法活化椰殼基多孔碳，是有著較大降本空間的生物質(zhì)制備路線，這是目前業(yè)內(nèi)積極嘗試的一種降本方法。另外，新增投擴產(chǎn)硅碳負極項目中，也能看到市場對納米硅碳與多孔硅碳兩種技術(shù)路線的搖擺。
在四川長虹的項目中，就有這兩種技術(shù)路線的身影。納米硅碳路線通過硅粉納米化與碳復(fù)合實現(xiàn)，成本相對較低，但面臨納米尺度控制、分散性及碳包覆等技術(shù)難題。其優(yōu)勢在于成本效益和一定的性能表現(xiàn)，尤其在進一步的技術(shù)優(yōu)化后，有望降低成本并提升性能。
多孔硅碳路線則采用硅烷沉積技術(shù)，直接將硅烷沉積到多孔碳中，生成納米硅并進行碳包覆，技術(shù)難度更大，涉及特種設(shè)備選型、安全性及高成本等問題。但多孔硅碳在性能上可能更具優(yōu)勢，尤其在目前eVTOL、新能源汽車、電動工具等對高比能有訴求的應(yīng)用場景下。
有觀點認為，未來，兩種路線有可能會形成類似當下天然石墨和人造石墨格局，未來誰能平衡好成本與性能，誰就能占據(jù)更大市場份額。但值得注意的是，在固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化熱潮中，業(yè)內(nèi)加大對鋰金屬負極電池的探索，并不乏新產(chǎn)品推向市場，硅碳材料要想在高比能電池配套負極中占得一席之地，或應(yīng)該加快產(chǎn)業(yè)化步伐。
