根據數據顯示，2018-2021年純電新能源汽車(chē)最高續航里程分別為565km/660km/706km/840km/1008km。動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，其能量密度決定了電動(dòng)汽車(chē)的一次充電續航里程，目前掣肘鋰離子電池的核心問(wèn)題在于安全性能以及電池容量，因此在電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展過(guò)程也是動(dòng)力電池的能力密度不斷提成的過(guò)程。
　　從鋰電池工作原理來(lái)看：在充電過(guò)程中，鋰離子從正極材料中分離，經(jīng)過(guò)電解液嵌入至負極材料中。與此同時(shí)，電子由負極材料運動(dòng)至正極材料。由于負極材料具有較多的微孔，因此到達負極的鋰離子將嵌入至微孔中，鋰離子可嵌入負極材料的數量越多，電池的充電容量越高。在放電過(guò)程中，鋰離子從負極材料中脫離，經(jīng)過(guò)電解液嵌入至正極材料。負極的鋰離子此時(shí)嵌入至正極材料的鋰離子數量越多，電池的放電容量越高。
　　可見(jiàn)負極材料對于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有較大的影響。
　　從提高能量密度的角度考慮：
　　正極材料方面，技術(shù)突破較早，已從早期的鈷酸鋰、錳酸鋰材料升級為磷酸鐵鋰材料和三元材料，尤其是當前的三元材料離理論極限還有空間，這個(gè)局面中短期不會(huì )改變。
　　電解質(zhì)方面，當前鋰離子電池的電解質(zhì)為液態(tài)電解質(zhì)，存在易泄漏、熱穩定性差、電池內部短路引起起火爆炸等一系列安全隱患，因此具有安全性高、能量密度大、循環(huán)性能好、工作溫度范圍寬、回收方便等優(yōu)點(diǎn)的固態(tài)電解質(zhì)成為近幾年資本追逐的風(fēng)口，未來(lái)幾年將會(huì )出現突破。
　　負極材料方面，由于具有成本及循環(huán)穩定性等多種優(yōu)勢，石墨類(lèi)負極是目前最為常用的鋰電池負極材料。而當前商業(yè)化的石墨負極比容量已接近其理論最大值，成為鋰離子電池容量的短板，限制了鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，開(kāi)發(fā)新型高容量負極材料是發(fā)展高比能鋰離子電池的一個(gè)重要研究反向。
　　鋰離子電池
　　負極材料
　　鋰電池負極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨類(lèi)、石墨烯、無(wú)序碳。目前鋰離子電池中應用較多的是石墨類(lèi)負極材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基負極材料、鈦酸鋰負極材料等。硅基負極材料中可以分為SiO負極材料、硅碳負極材料、硅基合金負極材料。
　　人造石墨主角地位難撼動(dòng)，硅基負極逐漸登上舞臺
　　根據華經(jīng)研究院統計，2021年全球負極廠(chǎng)商名義總產(chǎn)能110萬(wàn)噸，其中中國負極廠(chǎng)商總產(chǎn)能達94萬(wàn)噸，占比85%。據高工鋰電統計，2021年中國鋰電負極出貨量達72萬(wàn)噸，其中天然石墨及人造石墨出貨量合計達70.6萬(wàn)噸，占比超過(guò)98%。根據各公司公告，2021年主流負極材料上市公司璞泰來(lái)、貝特瑞、杉杉股份、中科電氣、翔豐華產(chǎn)能分別為15.00/14.47/12.00/6.64/3.50萬(wàn)噸。
　　產(chǎn)業(yè)競爭格局
　　負極行業(yè)高度聚集，國內競爭格局逐步走向“四大多小”。從全球競爭格局來(lái)看，2021年貝特瑞、璞泰來(lái)、杉杉股份市場(chǎng)占比分別為14.3%/11.9%/11.7%，且市場(chǎng)份額相對較為穩定。2021年中國占全球負極材料市場(chǎng)的比重為86.10%，遠高于其他國家。從國內競爭格局來(lái)看，國內競爭格局略微有所變化，“四大多小”趨勢逐步明顯。2021年貝特瑞、璞泰來(lái)、杉杉股份、凱金能源占比分別為21%/12%/12%/11%。凱金能源占比逐步向第一梯隊靠近。
　　硅基負極材料的優(yōu)勢與機遇
　　從克容量來(lái)看，硅基負極擁有絕對優(yōu)勢。石墨負極理論克容量為372mAh/g，硅基負極理論克容量可高達4200mAh/g。商業(yè)化石墨類(lèi)負極容量360-365 mAh/g，已經(jīng)接近理論上限，硅基負極成為下一代負極材料主力軍。因此硅基負極的應用可提升動(dòng)力電池的能量密度，提升新能源汽車(chē)的續航里程。
　　快充車(chē)型紛至沓來(lái)，硅基負極高倍率性能傲視群雄。隨著(zhù)消費者對于補能時(shí)長(cháng)要求的提高，縮短補能時(shí)長(cháng)是發(fā)展新能源汽車(chē)發(fā)展需要解決的問(wèn)題。從供給端來(lái)看，已有多家車(chē)企已經(jīng)或即將推出800V的快充車(chē)型。為綜合電力設備商了提升電池的充放電效率，就需要使用高倍率的電池。高倍率電池一般指的是連續放電能力≥3C的鋰離子電池，鋰離子電池是一種充電高倍率電池，它主要依賴(lài)鋰離子在正極和負極之間移動(dòng)來(lái)工作。因此具有高倍率性能的負極材料將提高鋰電池的充放電能力。
　　大圓柱電池推出，負極材料膨脹率容忍度提高。硅先天不如石墨穩定，因此在充放電的過(guò)程中膨脹率極高。一般碳基負極在嵌鋰反應中體積的膨脹不超過(guò)10%，而硅基則高達300%，從而引發(fā)SEI膜破損等副反應，導致電池容量衰減。大圓柱電池帶動(dòng)硅基負極材料需求上漲主要原因為：1）圓柱電池體積更大。硅基負極在充放電的過(guò)程中膨脹率極高，大圓柱電池綜合電力設備商的體積較大，為硅的膨脹預留了一定的空間，減少了膨脹所帶來(lái)的影響；2）大圓柱電池表面為弧形。硅基負極的膨脹時(shí)多個(gè)方向可以分攤膨脹壓力，因此對于硅基負極的膨脹容忍度更高。
　　此外硅基負極材料還具有嵌鋰電位低、放電平臺穩定、儲量豐富等優(yōu)勢，因而成為最有望取代石墨負極的材料之一。根據GGII統2018/2019/2020/2021年我國硅基負極出貨量分別為0.25/0.37/0.6/1.1萬(wàn)噸，分別同比增長(cháng)56%/48%/62%/83%。