中国粉体网讯 《中国制造2025》中明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。
随着消费者对新能源车型续航里程等要求的进一步提升，在4680大圆柱电池市场需求逐步扩张的趋势下，高镍三元+硅基负极高能量密度产品体系也迎来了发展期。
硅基负极产能逐渐释放
早在2020年9月，硅基负极便获得业界关注。
彼时，特斯拉发布了4680电池。这款电池没有采用占据绝大部分锂电池负极市场份额的石墨负极，而是选择了能量密度更高的硅基负极。
原因在于，目前电池体系的石墨类负极材料接近理论比容量上限，以硅碳负极和硅氧负极为主的硅基负极材料的理论比容量，是石墨类负极材料的10倍以上，受到越来越多人的关注。不过一开始硅基负极并不被看好，“2021年以前，很多投资机构对硅负极材料是否具备大规模产业化的条件持怀疑态度，到2021年大家才逐渐意识到硅负极材料在本体性能及最终产品性能上实现了重大进步。”兰溪致德创始人房冰表示。
感知到市场的水温，一些在该领域有所研究的教授和科学家们，也选择投身其中。此前硅碳负极赛道的创业公司并不多，但在2022年下半年，就冒出了十多家创业公司，大部分创始人是从大学或科研院所出来创业。而嗅到商机的投资机构也是踏破了企业的门槛，抢着送钱。
据统计，2022年我国硅基负极复合后出货量为1.6万吨，随着电动汽车终端快充趋势带动，以及46系大圆柱电池的放量，硅基负极需求将显著增加，有望迎来规模级产能释放。预计2023年硅基负极复合后出货有望超2.7万吨，同比增速有望超65%。
硅基负极材料出货量（万吨）（来源：公开资料整理）
三元材料高镍化趋势明显
近年来磷酸铁锂因为成本低、循环性能良好、安全性高等因素，市场份额快速增长，并反超三元材料。尤其伴随着消费补贴的退坡，三元材料高能量密度而拥有的补贴优势已经完全消失，而三元材料生产成本高于磷酸铁锂，没有了补贴，生产厂商考虑到成本会更青睐于磷酸铁锂。
为了在竞争中不被淘汰，技术迭代成为三元材料发展的必然。产业新周期下，电池能量密度、安全性能等方面要求愈发严苛，同时随着锂电原材料价格跳涨，降本增效呼声渐高，倒逼锂电材料体系革新。在此情况下高镍化、高电压化、单晶化成为三元材料未来的发展趋势。
2022年中国三元材料出货量64万吨，同比增长47%。产品结构层面，三元8系及以上高镍材料占比上升至第一，占比达42.6%，较2019年12.5%提高近2.5倍；三元5系及以下材料市场占比下降至不足4成。
2023年1-3月，国内三元材料产量为12.5万吨，同比下滑1.8%，不过高镍材料（含NCA、9系）产量达到7.1万吨，同比增长34.2%，在这情况下，高镍材料单月渗透率渗透率在3月达到60.3%，创下历史新高记录，高镍化持续推进下，9系材料（含NCMA）出货渗透率同样稳步提升。
目前，三元8系已经大规模应用，9系电池也已经在路上。一个显著信号是，包括松下、LG新能源、三星SDI、SKI等日韩电池巨头，都已经宣布即将量产甚至已经量产镍含量90%的新型电池产品，这意味着高镍动力电池即将进入9系时代。目前国内头部三元前驱体企业和正极材料企业都在积极研发Ni90/NCMA前驱体和正极材料，但绝大部分都还处于小试或中试阶段，还不具备大规模量产供货的能力。
高镍三元+硅基负极，未来豪华电动汽车的标配？
为攀登高能量密度高峰、挑战快充速度，众多主流电池厂商纷纷采用高镍正极搭配硅基负极方案。
近日，德国某豪华品牌一款车型电池包在中汽研进行了整包安全法规认证测试。该电池包采用的电芯来自蜂巢能源，材料体系为高镍三元+硅负极，电芯能量密度达到260Wh/kg。此前，蜂巢能源发布的纳米网硅负极材料，可支持4C快充。
在今年4月的中央企业新能源论坛上，力神电池宣布将推出4695大圆柱电池，采用高镍三元搭配硅碳负极，能量密度高达280Wh/Kg，能够满足1000公里汽车续航；15min快充及10年80万公里的高端新能源汽车应用要求。
宁德时代当家王牌技术产品麒麟电池一直备受业内瞩目。今年4月，作为宁德时代麒麟电池的全球量产首发车型，极氪汽车的纯电中大型MPV极氪009车型正式交付。该车型搭载的麒麟电池采用了高镍正极、硅基负极电芯，能量密度可达255Wh/kg，支持5分钟快速热启动及10min充电80%。
全球首家将硅碳复合材料作为电池负极材料并实现商业应用的电池企业，孚能科技曾宣布计划采用高镍正极+硅碳负极材料，打造300-400Wh/kg的产品体系。系统容量覆盖80KWh-150KWh，适用于当前主流车型及续航里程的需求。
比克电池早在2015年就量产了高镍三元811+含硅负极的18650电芯，公司认为高镍三元正极配合石墨+硅负极的大圆柱电池会成为豪华车标配。
参考资料：
1、电池中国CBEA，《就是这个材料！动力电池巨头争相布局》
2、投中网，《上百家VC排队送钱，敲不开创始人“大门”》
3、国联证券，《锂电池行业专题报告：4680量产带来锂电材料新机遇》
（中国粉体网编辑整理/长安）
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