由上汽集團、張江高科和阿里巴巴集團共同打造的智己汽車將于今日13：30發布高端智能純電動汽車品牌，并全球首發兩款量產定型車。

新車將搭載上汽與寧德時代共同開發的采用“摻硅補鋰電芯”技術的電池，最大續航里程超1000公里，新車預計今年四季度實現量產交付。

雖然“摻硅補鋰”聽起來有些陌生，但同時包含“硅”和“鋰”兩大關鍵詞的電芯工藝，幾天前已在蔚來的固態電池中出現過，即“無機預鋰化碳硅負極”。再追溯至去年特斯拉前夕，眾多機構和業內人士均推測特斯拉將推出“預鋰化”技術以及“碳硅負極”。

那么，“摻硅補鋰”到底是什么？對于動力電池來說，“摻硅補鋰”的作用和必要性何在？在受到巨頭矚目后，這一工藝是否將成為未來動力電池發展的一大主要方向？又會給產業鏈和相關公司帶來什么樣的巨大改變？

為什么要“摻硅”？

從定義來說，此次智已汽車推出的“摻硅補鋰”技術與蔚來固態電池所用的“無機預鋰化碳硅負極”并無本質上的差異，其實質均為提高負極中硅的含量，同時增加鋰的含量，來彌補因硅含量提升而導致的電池在充放電過程中鋰損耗的提高。

為了更好地解釋其中的技術邏輯，我們首先回到最源頭的問題，為什么負極一定要“摻硅”？

據了解，鋰離子電池容量取決于正極材料的活性鋰離子以及負極材料的可嵌脫鋰能力。基于水桶的短板效應，過去提升鋰電池體系整體能量密度的研發方向集中在正極材料的攻關，隨著NCM、NCA等正極材料普及應用，以及特斯拉對于無鈷的不倦追求，正極材料的能量密度有了長足的提升。

與此相對的是，目前商用化更為普遍的、采用碳（石墨）為主要材料的負極，其比容量已經接近極限，為了滿足新能源汽車高續航里程要求，提高電池的整體能量密度，開發新型的鋰電負極技術迫在眉睫。在這其中，硅材料脫穎而出，被認為是碳負極材料的理想替代產品。

資料顯示，硅材料的質量比容量最高可達4200mAh/g，遠大于碳材料的372mAh/g，是目前已知能用于負極的材料中理論比容最高的材料。同時因其低嵌鋰電位、低原子質量、高能量密度，并且硅材料環境友好、儲量豐富、成本較低。

為什么要“補鋰”？

第二個問題，為什么一定要“補鋰”？事實上，“補鋰”的必要性正是建立“摻硅”的基礎上，與硅材料作為鋰電池負極應用中出現的先天缺陷及實際應用瓶頸有著密切的關系：

第一，硅材料在反應中體積變化高達320%，遠大于現有的碳材料12%的體積變化，這種嚴重的體積膨脹和收縮，會造成材料結構的破壞和機械粉碎，導致在循環過程中電極材料粉化、活性物質與集流體之間失去電接觸，引起容量快速衰減，電極表現出較差的循環性能；

第二，在鋰離子電池首次充電過程中，有機電解液會在負極表面還原分解，形成固體電解質相界面（SEI）膜，永久地消耗大量來自正極的鋰離子，造成首次循環的庫侖效率（ICE）偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度，而硅材料的表面積高于石墨，會損失更多的鋰離子（15%-35%）。

正是為了解決碳負極材料SEI膜造成的容量損失，目前通行的方法是通過負極材料的預鋰化，簡單來說，就是通過預鋰化對電極材料進行提前補鋰，抵消形成SEI膜所造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總容量和能量密度。

目前行業重點發展的是采用鋰箔補鋰和金屬鋰粉（SLMP）補鋰。其中金屬鋰箔的效果則更加突出，預鋰化后可以將硅碳負極的首次庫倫效率從73.6%提升至94.9%，也就是降低了80.7%的負極首次不可逆容量，可能成為未來主要的預鋰化方式。

而SLMP是用碳酸鋰等對鋰粉進行鈍化處理后的粉末，對負極進行預鋰化處理后，可以降低 40%的負極首次不可逆容量。值得一提的是，特斯拉此前收購的Maxwell公司，其干電極生產工藝理論上非常適合SLMP預鋰化，從而有望促進硅碳負極材料產業化進程。

產業鏈兩大環節將受益

最后，也是投資者最為關心的問題？“摻硅補鋰”究竟會給產業帶來什么樣的影響？又有哪些公司會因此受益？

光大證券分析師李偉峰2020年4月10日報告認為，超高鎳化三元材料+硅碳負極將成為鋰電池未來發展主流方向。安信證券分析師齊丁2021年1月11日報告也指出，蔚來“半固態電解質”的應用，將強化硅碳負極預鋰化甚至金屬鋰負極的應用趨勢，以及高鎳化趨勢。

產業鏈角度，李偉峰認為，硅碳負極材料商業化將提升金屬鋰的需求預期。另據天風證券分析師楊誠笑2020年3月1日報告測算，若預鋰化在動力電池中滲透率達到100%，則每年動力電池的需求中8%-15%需要以金屬鋰的方式提供。

此外，在碳硅負極上已先行布局的負極相關公司，也有望受益于“摻硅補鋰”技術的發展。《科創板日報》結合券商研報，并通過投資者互動對產業鏈相關公司及其碳硅負極研發情況整理如下：

中國寶安（000009）：子公司貝特瑞現有硅基負極生產線已投產，屬于行業內最早將硅碳負極材料實現商業化的企業之一，截至2020年4月現有硅碳規劃產能為3000噸/年，將根據市場情況和客戶需求安排產能。 公司客戶包括寧德時代。

中科電氣 （300035）：公司在硅基負極材料已進行多年的持續研發投入，對硅碳和硅氧等硅基負極材料技術皆有研究和儲備，目前已建設完成中試產線，進行成品試生產。

翔豐華 （300890）：公司硅碳負極處于中試階段，并已具備了產業化基本條件，產品性能指標已達到行業內龍頭企業的水平。

硅寶科技 （300019）：2019年，公司完成中試放大并建成產能50噸/年的硅碳負極材料中試生產線，同時，公司“高比容量鋰離子電池硅/碳復合負極材料”通過四川省經濟和信息化廳組織的成果鑒定，鑒定結論為國際先進水平。公司作為鋰電負極材料行業的新進者，瞄準行業高端的硅碳負極材料。目前，公司已送樣多家電池廠商進行共同開發，將根據與廠商的合作進度放量生產。

杉杉股份（600884）：公司目前已建成一條中試產線。受下游市場導入和需求發展尚需一定過程影響，2019年出貨占比不高，對公司業績無重大影響。
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