硅碳负极硅粉行业之博迁新材研究报告

一、硅基负极：提升电池能量密度优势明显

（一）政策与材料技术双驱动提升电池能量密度

锂电池具有比能量大、循环稳定性高、自放电率小、无记忆效应和清洁无污染等突 出优势，是目前综合性能最好的二次电池体系，因而在动力、消费及储能等领域得 到了广泛的应用。锂电池主要由正极、负极、电解液、隔膜等部分构成，其中正负 极为活性材料，是能量存储的载体，提升正负极材料的克容量是提升电池能量密度 的直接途径。

电芯是一个电池系统的最小单元，电芯组成模组，模组组成电池包，这即是车用动 力电池的基本结构。系统能量密度是指单体组合完成后的整个电池系统的电量比整 个电池系统的重量或体积。因电池系统内部包含电池管理系统，热管理系统，高低 压回路等占据了电池系统的部分重量和内部空间，因此电池系统的能量密度与单体 能量密度相比较低。

近年来，新能源汽车产业及市场迅速增长，动力电池能量密度直接影响新能源汽车的续航里程，提升能量密度一直是动力电池的发展方向之一。国家层面非常重视这一方向的政策支持，正负极材料技术也不断取得新的突破。动力电池传统石墨负极 的理论克容量为372mAh/g，目前传统石墨负极已开发接近克容量上限，而硅材料的 理论克容量上限超其10倍，可达4200mAh/g，克容量优势明显，硅基负极有望成为 新一代负极材料。硅碳负极和高容量三元正极材料的首效能够匹配，是硅基负极的 重要发展方向之一。

1.政策驱动提升电池能量密度

中国政府为推动新能源汽车行业的发展，出台一系列政策支持提升动力电池能量密 度。

2017年3月《促进汽车动力电池产业发展行动方案》提出产品性能大幅提升是动力 电池发展的主要目标之一，到2020年动力电池单体比能量超过300Wh/kg，系统比能 量力争达到260Wh/kg，到2025年动力电池技术取得突破性进展，单体比能量达到 500Wh/kg。

2017年4月《汽车产业中长期发展规划》提出，到2020年动力电池单体比能量达到 300Wh/kg，力争实现350Wh/kg，系统比能量力争达到260Wh/kg，到2025年，动力 电池系统比能量达到350Wh/kg。（报告来源：未来智库）

2.材料技术驱动提升能量密度

（1）正极材料：三元材料前景广阔

为提升动力电池能量密度，锂电产业不断开发动力电池正极和负极新材料。正极方面，磷酸铁锂比容量较低，目前三元材料是往高比容量发展的路径之一。从三元电 池产量来看，三元的渗透率正在逐步的提高。

（2）负极材料：石墨材料开发接近克容量上限

提升负极材料比容量对提高能量密度同样具有重要意义。负极材料种类众多，主要 分为碳材料和非碳材料两大类，前者包括石墨化碳、无定形碳及碳纳米材料等（其 中石墨化碳包含天然石墨、人造石墨、复合石墨及中间相碳微球），后者包括钛基 材料、锡基材料、硅基材料及氮化物等。

不同负极材料性能差异明显，硅基负极材料在非碳材料中具备较高的比容量和较低的脱嵌锂电压，且储量丰富，具备大规模商业化应用前景。天然石墨和人造石墨是 目前市场上的主流负极材料，我国天然石墨储量极为丰富，成本较低，但未经改性 的天然石墨循环性能较差；人造石墨性能优于天然石墨，成本略高于天然石墨，性 价比更高。无定形碳材料包括硬碳及软碳材料，由于比容量较低，应用较少。非碳 材料中，硅基负极材料具有高比容量、环保和储量大等优点，是当前负极领域的研 究热点。

目前人造石墨仍占负极材料市场主导地位，但传统石墨负极已接近理论克容量上限，硅基负极比容量优势明显，有望成为新一代负极材料。石墨材料凭 借性能较好、储量丰富及成本较低的优势一直占据负极材料市场主导地位。传统石 墨负极的理论克容量为372mAh/g，而硅材料的理论克容量超其10倍，可达 4200mAh/g。高容量正极材料（如高镍三元）逐渐批量，一定程度上也带动了硅基 材料的应用。

（二）硅基负极发展潜力较大

硅基负极制备工艺较为复杂，优势与局限性并存

在传统的石墨负极比容量的潜力已经得到充分挖掘的情况下，通过使用硅基负极材料来提高电池容量成为当前解决能量密度问题的重要措施之一。硅基负极储能机理 与金属材料类似，通过与锂离子的合金化和去合金化进行的，其充放电电极反应可 写作：Si+xLi++xe-→LiXSi。

与石墨负极相比，硅基负极具有很多优势硅基负极的优势为：

（1）理论比容量更高。石墨负极理论最大比容量为372Wh/kg，硅负极理论最大电 池比容量为4200Wh/kg（Li22Si5），硅材料是目前已知能用于负极材料理论比容最 高的材料

（2）安全性更好。硅的脱锂电位为0.4V，电压平台比石墨高，石墨负极电压平台接 近锂的析出电位，易产生锂枝晶刺破隔膜，导致电池短路，威胁电池安全。

（3）资源丰富，对环境友好。硅材料来源广，储量丰富，且对环境友好。

（4）性价比更高。据钜大锂电，采用硅负极材料的锂离子电池的质量能量密度可以 提升8%以上，同时每千瓦时电池的成本可以下降至少3%。

同时硅基负极在商业应用上也存在一些局限性，使其推广受限。

（1）体积变化明显，循环性能较差。较石墨而言，硅在高程度脱嵌锂的过程中伴随 着明显的体积变化，致使电池循环性能较差，寿命较短。与石墨的插层机理不同， 硅晶体呈现共价四面体的三维体相结构，通过与锂形成Li-Si合金的形式进行充放电。 Li-Si合金的体积膨胀率可达300%，强大的应力将造成硅颗粒的碎裂，从而从电极片 上脱落，造成电池循环稳定性的急剧下降和安全隐患的上升。

（2）SEI膜不稳定，使用寿命较短。当负极处于低电位时，有机电解质会在负极表面进行分解，分解产生的物质在电极表面沉积，形成固体电解质界面膜，即为SEI 膜。SEI膜可以有效地阻止电池副反应的发生，因此，SEI膜的机械强度、完整性、 电化学及热力学稳定性等是决定电池循环性能的关键。而硅负极表面的SEI膜会随着 硅体积的变化而发生破裂，新暴露在表面的硅在充放电过程中会继续生成新的SEI 膜。持续生长的SEI膜会不断地消耗来自正极的锂和电解液，最终导致电池的内阻增 加和容量的迅速衰减。

（3）首效较低。硅基负极材料普遍面临首效较低的困扰。首次库伦效率可衡量锂离 子电池充放电能力的高低，关系着产品能否投入使用。首效过低的原因主要有两个 方面：一方面，由于硅基自身巨大的体积膨胀导致在合金化过程中电极材料粉化， 使得大量Li+随着电极材料一起流失，造成严重的不可逆的Li+消耗；另一方面，在低 于1V的工作电压下，负极表面会形成SEI膜，不稳定的SEI膜会在电解液中破坏并形 成，导致锂离子持续不断消耗，且硅材料表面积过大，使得情况更加严重。

（4）导电性较差。相比于作为良导体的石墨，作为半导体的硅在常温下的电导率较 低。不佳的导电性导致电子在硅体相中的传输和锂离子的扩散受阻，硅负极的动力 学性能受到影响。具体表现为硅负极难以承受较大的充放电电流，电池的倍率性能 较差。

（三）应对硅基负极局限性的主要技术

为了应对纯硅负极材料在锂离子电池应用中存在的体积变化明显、SEI膜不稳定、首效较低及导电性较差的局限性，提高锂离子电池性能，锂电行业积极探索各种技术，目前的主要改进技术分为四个方面，分别是预补锂、配套改进、硅纳米化及硅基负极材料改性。

预补锂是采用预锂化技术，应对首效较低问题，干电极技术可配合预锂化，大幅降 低成本。

配套改进包括对粘结剂、电解液及添加剂等的改进，使之与硅基负极更好地配合， 降低其局限性。

硅纳米化充分利用纳米级硅的优势，应对硅颗粒膨胀和破碎问题，达到避免硅基负 极结构坍塌的效果，同时硅纳米化也是硅碳复合结构的基础。

硅基负极材料改性有3个方向，分别是硅碳复合、硅氧复合和硅合金，硅碳复合和硅 氧复合是行业发展的重要方向。

1.预锂化技术预锂化技术的原理是通过在负极预先加入少量的锂源来补充副反应和固体电解质界面（SEI）膜形成过程中消耗的锂，以提高首次循环的库仑效率和保持电池循环稳定 性，预锂化技术主要用于氧化亚硅材料。目前的预锂化技术有物理预锂、化学反应预锂和电化学预锂3种，电化 学预锂主要用于实验室。尽管目前硅基负极材料预锂化技术的研究取得了一定进展， 但对于能满足大规模实际应用需求的高库伦效率硅基负极材料的探索，仍处于起步 阶段。目前，各种结构设计已经可以解决首次循环中不可逆容量损失的问题，但商 业应用仍受到生产成本、工艺流程、环保和安全性等方面的限制。

2.配套改进：粘结剂、电解液及添加剂

改进硅基负极的配套材料也一定程度上减小硅基负极缺陷。

合适的黏结剂可以缓解硅负极循环过程中的体积膨胀，保护硅表面持续生成SEI 膜，维持电极结构稳定。传统的聚偏氟乙烯黏结剂是一种直链结构的聚合物，与电极材 料之间的黏结主要依靠较弱的范德华力。聚偏氟乙烯黏结剂难以承受硅负极充放电 过程中体积的变化所产生的巨大应力，导致电极材料与铜箔之间失去接触从而丧失 电化学活性。商业化硅负极通常采用具有丰富羟基和羧基等极性官能团的羧甲基纤 维素钠-丁苯橡胶和聚丙烯酸体系作黏结剂，能够与硅材料形成较强的化学键及三维 网络结构。

通过在电解液中加入添加剂旨在形成稳定致密的SEI膜以提高硅负极的循环稳定性。 电解质的作用是为锂离子在正负极之间的传输提供通道，液态电解质通常由六氟磷 酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯等组成。在硅负极的嵌锂过程中，电 解液中的溶剂分子与锂离子发生反应在电极表面生成SEI膜，连续的反应导致Li2CO3 和LiF的沉积，造成SEI 膜的反复破裂和再生，持续消耗电解液和活性锂离子，严重 影响电池的循环性能和倍率性能。在电解液中加入添加剂旨在形成稳定致密的SEI 膜以提高硅负极的循环稳定性。当前，对硅负极有效的添加剂主要有碳酸亚乙烯酯、 氟代碳酸乙烯酯、二草酸硼酸锂、丁二酸酐等。

3.碳纳米化

硅纳米材料表面的原子具有高的平均结合能，它们可以在体积膨胀的过程中更好地释放应力，有效地避免结构的坍塌。硅的纳米化结构主要分为: 零维球型结构、一 维纳米管结构或柱状结构、二维薄膜结构、三维微米硅。硅颗粒尺寸的大小对电池性能有较大影响，硅颗粒尺寸越小，电池循环性能越好。据郝浩博等的《锂离子电 池硅基负极材料研究与进展》，硅纳米颗粒在锂电池应用中的临界粒径为150 nm， 粒径大于150 nm 的硅颗粒在锂电池循环中容易出现断裂现象。（报告来源：未来智库）

4.硅碳负极材料改性

硅碳负极材料改性是从根本上尝试解决硅基负极的缺陷。

（1）硅碳复合结构硅碳复合结构是以碳作为分散基体，硅作为活性物质的新型负极材料。硅提供储锂容量，碳作为分散基体缓冲硅颗粒嵌脱锂时的体积变化，保持电极结构的完整性，并维持电极内部电接触。硅碳复合结构具备高容量及较好的电导率，碳层减少了裸 硅与电解液的直接接触，抑制了SEI膜重复生长，提升了电池性能。硅碳负极根据结 构的不同可分为包覆结构、负载结构、分散结构等。

包覆结构是在硅基材料的外层再包覆一层碳层作为保护层，用于缓冲循环过程中体积形变所产生的应力，同时还可以增加负极材料的电子电导和离子电导，促进锂离子在硅负极材料与电解液之间的传输。硅碳复合结构目前主要设计为核壳结构、蛋黄壳结构及多孔型结构等。

核壳结构是以硅为为核心，在硅颗粒表面复合一层碳层，碳包覆有化学气象沉积法 等多种制备方法。

蛋黄壳结构是与核壳结构最大的区别在于以硅作为蛋黄，碳层作为蛋壳，碳壳层与 硅颗粒之间存在一定的空隙，给硅的体积膨胀留有缓存空间，使硅能够自由地膨胀 和收缩，保证碳壳不会因为硅颗粒体积形变而破碎。

负载结构是硅颗粒或硅薄膜分散在碳纤维、碳纳米管、石墨烯等碳载体上，碳载体作为支架，提供电子离子通道。结构中含有大量碳材料，往往起到结构支撑的力学 作用，循环性能较好，但硅含量一般较低，可逆比容量较低。分散结构是硅碳元素 形成分子接触、高度均匀的复合物体系，可有效抑制硅的体积膨胀。

硅碳负极是硅基负极的重要方向之一。硅材料比容量高、电压平台低，被认为是下 一代高比能锂离子电池的负极材料，而硅的体积效应、SEI膜不稳定和导电性差是限 制其在高容量锂电领域进行商业化应用的最大障碍。为了兼顾能量密度和循环稳定 性，近年来科研工作者使用各种不同的硅原材料，包括零维硅纳米颗粒、一维硅纳 米管/硅纳米纤维、二维硅纳米薄膜和三维微米硅与不同的碳复合上展开了大量的研 究工作。

硅碳负极在体积缓冲 和导电网络结构设计方面取得了显著的成绩，硅碳复合材料的比容量、动力学特性 和循环稳定性均得到大幅提升，从量产的角度出发，零维纳米硅/碳复合材料和三维 微米硅/碳复合材料比较容易实现规模生产。

（2）硅氧复合结构

目前硅氧复合结构中比较成熟的技术路线是碳包覆氧化亚硅结构。目前氧化亚硅/石墨已进入产业应用阶段，成本较高，虽然首效相对较低，但循环性能相对较好，主要用于动力电池领域。硅 和二氧化硅作为原料，在高温条件下通过歧化反应形成氧化亚硅，另外要做表面碳 包覆，通过金属掺杂和预锂化提升首次效率。工艺的关键控制因素是力度控制，包 括元素掺杂，以及碳包覆层的调节，最终制备氧化亚硅和碳的复合材料。

（3）硅合金结

目前硅合金结构负极工艺难度较大，成本较高，还不能实现大规模生产。硅合金（SixMy，M为金属，x、y 为元素比例）主要分为两类：第一类合金中金属元素M不能嵌锂，主要用于提升硅 负极的导电性以及缓冲体积变化，主要包括Mg、Ni、Cu、Ti、Co 等金属元素；另 一类硅合金中，M为可以嵌锂的活性金属，除了可以发挥非活性元素M的功能外，还 能提供额外的容量，如Ge、Sn、Pb 等元素。硅合金结构可以有效解决硅基负极的 膨胀问题，但制备工艺复杂，且成本较高。

硅基负极目前仍然存在产业化难题，一是循环性能低于石墨负极，有待进一步提高； 二是生产成本较高，降本势在必行。

二、产业链各企业硅碳负极最新进展

硅碳负极提升动力电池能量密度的优势明显，加之与高容量三元正极材料的首效能 够匹配，是硅基负极的重要发展方向之一，商业化应用潜力较大。硅碳负极材料企 业处于产业链的上游，中游为电池厂，下游为整车厂，整条产业链都极为重视硅碳 负极的研发与应用，硅碳负极商业化进程在加速推进。

（一）上游负极材料企业

负极材料主要影响动力电池的首次效率、循环性能等，是动力电池重要的原材料之 一，约占动力电池总成本的15%。

全球锂电池负极材料行业集中度高，主要集中在中国和日本。从全球竞争格局看，

国内市场上，近几年，国内负极材料出货量随着电池出货量快速增长不断提高，

硅碳负极材料作为新一代的高容量负极材料，潜在的市场空间广阔，上游现有石墨 类负极企业和一些纳米级材料企业、化工企业纷纷入局，各家企业硅碳负极技术均有所进展。

（二）中游电池厂

从全球动力电池市场看，2020年中国电池企业市场份额全球第一。

中国电池企业出货量有望持续提高。除背靠庞大中国内需市场，海外动力电池需求 继续提振。2020年中国动力电池企业已经陆续启动对国际车企的供应，2021年起随 着孚能科技供应戴姆勒，其他如蜂巢能源、欣旺达等企业的海外订单进入规模化供 应准备阶段，将有望共同推动中国企业出货量的持续提高。

海外市场方面，松下位列龙头，LG化学和SKI积极拓展客户资源。松下长期位列海 外电池企业龙头，配套客户主要是丰田和特斯拉，尤其受益特斯拉销量带动。而LG 化学和SKI积极拓展欧洲客户，逐步突破顶级汽车品牌供应链—— LG化学在与通用、 福特深入合作的同时，积极切入大众、奥迪、戴姆勒等欧系车企的合作，客户结构 明显丰富；SKI配套韩国本土车企起亚，新增客户戴姆勒、大众即将起量。（报告来源：未来智库）

锂离子电池按封装类型分类可分为圆柱、方形和软包，由于拥有先发优势，圆柱电池是技术最成熟的封装形式。自1991年索尼推出首个商业化锂电池以来，至今圆柱 锂电池的发展历史已30年，工艺较为成熟，主要在日韩企业中较为流行，国内也有 部分厂商生产。其采用传统卷绕工艺，型号较为统一，自动化程度较高。方形电池 在国内普及率较高，可以根据产品尺寸进行定制化成产，因此型号较多，工艺较难 统一。软包锂电池在封装上不同于圆柱和方形采用钢制或铝制硬壳的方式，它采用 铝塑膜，其在消费电池中占比很高，但在动力电池的应用上技术不如圆柱和方形成 熟。

圆柱在材料兼容性、安全性、一致性等方面有突出优势。圆柱单体本身材料力学性 能较方形和软包有先天优势，其能够得到较高的弯曲强度；且圆柱体的比表面积大， 单体散热效果较好。在能量密度方面，圆柱单体电芯能量密度较方形高，成组效率 方面仍有优化空间。在应用高镍方面，圆柱与高镍兼容性最好，而方形和软包由于 单体容量大，高镍材料的不稳定性将被放大，应用难度较大。在安全性方面，圆柱 电池的密封性较软包好，不易发生漏液现象；且由于圆柱电芯之间采取并联的形式， 单个电芯受损，容易控制，对整体的影响相对有限，一定程度上保障安全性。在一 致性方面，大批量生产的圆柱电芯表现最好，整体性能较优。在成本方面，由于技 术成熟度高，单体圆柱电芯单Wh成本较方形和软包低。整体来看，圆柱电池在应用 高镍体系、安全性、一致性等方面具有明显优势。

从国内市场来看，2017-2019年圆柱电池装机量占比快速下降，2020年有所回暖。 此外，宁德时代和比亚迪两家以方形为主 的电池龙头厂商份额的快速提升进一步挤压圆柱的市场空间。2020年受国产特斯拉 需求的强劲带动，圆柱电池有所回暖，份额提升至9.7%。

从全球市场来看，圆柱电池装机量份额稳定。

特斯拉model3带动需求，圆柱电池市场高度集中。2020年前三季度中国圆柱动力 电池装机量约5.83GWh，同比增长87%。其中，排名前十企业合计约5.82GWh，LG 化学凭借配套国产特斯拉model3圆柱21700电池占据高达80%的装机份额。

近年来，国内市占率排名靠前的动力电池企业纷纷布局硅基负极领域，在研发和商业化生产上取得进展。其中，亿纬锂能和比克电池走在行业前列，目前已掌握采用 硅基负极的4680电池样品制造工艺，并披露了未来新型电池产业化的时间规划；国 轩高科、蜂巢能源、力神电池也已经成功初步研发出硅基负极技术，并持续投入资 源以推出更高性能的电池；宁德时代和华为均已具备硅基负极相关专利。

国外方面，传统动力电池龙头企业日本松下和韩国LG、三星SDI、SKI、科技型初创企业美国安普瑞斯、Solid Power、以色列StoreDot和跨界做电池的新能源汽车制造商特斯拉均在硅基负极研发及产业化应用上取得了里程碑式的进展。

（三）下游整车厂

硅基负极的应用可帮助电动汽车突破续航里程的瓶颈，自特斯拉率先宣布这项技术 将会运用在Model Y之后，国内外整车厂商接二连三或自研或与电池厂合作，选择把 硅基负极动力电池作为新车型研发的重要发力点。其中，国产广汽埃安、智己和蔚 来、美国特斯拉即将在明年或已经整车交付，德国保时捷则正处于研发初期阶段。

三、4680 电池：引领电池新变革

2020年9月，特斯拉在电池日活动上首次推出直径46mm、高80mm的新型动力电 池——4680圆柱电池，在能量密度、成本与安全性之间找到一个新的最优平衡点。 4680电池设计性能在上一代2170电池基础上实现巨大飞跃，其能量和功率分别是 2170电池的五倍和六倍，续航里程相较提升54%，单位成本降低56%。按贡献因素 拆分，负极材料改进、正极材料改进、电池结构再设计和车电一体分别为续航里程 提升贡献20%、4%、16%和14%；为单位KWh生产成本降低贡献5%、12%、14% 和7%。

（一）技术革新：高性能、低成本、更安全

1. 硅基负极：打破电池能量瓶颈

特斯拉在电池日上提出，硅基负极将代替传统石墨材料配置在4680电池上，相较上 一代2170电池，此举预计可为新型电池贡献20%里程提升与5%成本缩减。硅在地 壳中储量丰富、成本低廉且锂容量比石墨多9倍，是电池负极的理想材料。使用硅基 材料作为电池负极，可在控制成本的基础上较大程度提升电池能量密度，打破目前 石墨负极面临的比容量瓶颈。

然而，由于硅基负极在嵌锂过程中会产生严重的体积膨胀，在完全嵌锂的情况下， 硅负极的体积可膨胀至原来的三倍，导致SEI膜脱落与多次加厚，使电池循环性能及 库伦效率严重恶化。目前电池厂商解决的硅膨胀问题的工艺技术主要包括硅氧结构、 硅碳复合结构和硅纳米管，生产成本相对高昂，难以满足硅材料在电池中商业化应 用的需求。

特斯拉另辟蹊径，使用未加工的工业硅作为原材料，将高弹性的离子聚合物作为粘 合剂涂覆在硅表面，最大限度控制硅材料的膨胀现象，使其重塑为坚固的网络结构。 据特斯拉测算，当前市面上主流的硅氧结构、硅碳复合结构和硅纳米管生产成本分 别为6.6$/KWh, 10.2$/KWh与100$/KWh以上，而特斯拉硅材料制备工艺成本仅为 1.2$/KWh，使硅基负极生产费用大幅降低。将改良的生硅加入石墨负极来制备硅基 负极，可实现降本增效的目的，为硅基负极的商业化普及提供了重要前提条件。

2. 正极材料：高镍无钴，多元发展路线并行

4680电池正极材料根据汽车性能需求进行差异化配置。在适配长时间循环寿命电池 的车型里，继续使用铁锂作为正极材料；在需求单次长续航里程的车型里，选用镍 锰作为正极材料；在主打承重与高性能的Semi与Cybertruck上，将采用高镍作为正 极材料。通过最大程度提升镍在正极材料中的占比、逐渐去钴化，并使用新的涂层 与掺杂剂，4680电池将在正极材料上产生15%的降本空间。

3. 无极耳结构：赋能安全驾驶和快速充电

电动汽车自燃问题和充电速度慢是许多电动车潜在消费者的主要顾虑。极耳是从电 芯中将正负极引出来的金属导电体。电池充放电时，电子从正极极耳流向负极极耳， 其流经路径与电池内阻成正比，流经宽度与电池内阻成反比，而电池内部损耗功率 与内阻的平方成正比，因此极耳接触面积越大，极耳间距越短，电池输出功率越高。 4680电池采用突破性无极耳结构设计，取消电池充放电过程中发热最显著的凸起极 耳，成倍增大电流传导面积、将电流传导距离缩短至原来的1/5、降低电池内阻，最 大限度地改善了电池组的热失控蔓延问题，增强电动汽车的被动安全保障。

同时，无极耳结构还帮助电池实现更高的充放电功率和更快的充电效率。以色列快充公司StoreDot更是于今年9月1日公开表示，公司已经成 功研发出充满电只需要10分钟的4680电池，其充电速度几乎可与燃油车加油比肩。（报告来源：未来智库）

4. 干电极技术：助力打造高效生产线

无极耳电芯技术路径的实现，底层逻辑支撑是干电极技术传统。传统电极制作的湿 法工艺需要充分混合正负极金属材料粉末与粘合性溶剂，把浆料涂在电极集电体 上并干燥，最终将其压制成膜，形成片状电极基板。其中，制备浆料时用到的溶剂 有毒需回收、纯化和再利用，且电极涂覆机器价格高昂，导致电极制造成本高居不 下。2018年，特斯拉以2.18亿美元收购超级电容制造商Maxwell，瞄准彼时正处于 研发阶段的干电极技术。2020年的电池日上，特斯拉表示将干电极工艺运用在 4680电池的生产环节。这套工艺完全省去了繁复制浆、涂覆、烘干等流程，直接将粉末混合并擀磨成电极薄膜，生产所需能源及场地仅为传统湿法工艺的1/10， 大幅度降低生产成本、提高生产效率。

（二）特斯拉 4680 电池量产在即，全球电池巨头纷纷入局

目前，特斯拉汽车搭载的动力电池全部由松下、LG化学和宁德时代供应。近年来， 特斯拉先后收购了电池公司Maxwell、Hibar Systems和Silion，在德克萨斯、柏林 兴建超级工厂，以实现自产动力电池的目标。随着特斯拉在4680电池上大展拳脚， 全球电池行业被掀起蝴蝶效应，包括日本松下、LG能源、三星SDI和比克电池、亿 纬锂能在内的国内外企业纷纷加入4680电池研发浪潮。

特斯拉：预计明年量产4680，Model Y首次搭载

自去年电池日提出4680概念起，特斯拉新电池技术攻克、样品生产到量产应用的进 展一直备受瞩目，重要时间节点梳理如下：今年Q2季报公示，加利福尼亚工厂生产 的4680电池的性能和寿命已经成功得到验证，质量和产量处于可行水平，工作重点 是改进制约生产产量的10%的制造工艺，以实现大规模批量生产。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）