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硅基负极系列1-CVD专家交流

会议要点

1. CVD硅碳负极技术与市场展望

成本与技术对比:CVD法在成本上未来不会高于传统的研磨法,且气相硅碳(硅碳负极材料)的性能无法与研磨法相比,因为其硅颗粒更细小(约2-3纳米),形成互嵌结构。

设备投资与规模效应:初始设备投资成本较高,但随着设备规模的扩大,未来资本开支有望显著下降。气相成熟设备及生产效率相关部分投资仍将较高,而粉碎分选等边际成本会降低。

设备选择与成本:回转窑和流化床是国内硅碳生产的两种主流设备,各有优劣。回转窑便于放大,安全性较高,但生产效率低;流化床生产效率高,但设备成本较高。

2. 硅基负极材料产业分析

硅基负极材料生产设备方面,目前效率更高的主要是苏州的牛姆特和维普,其开发速度领先半年到一年。

硅烷回转炉方面,国内擅长生产回转炉的厂家较少,主要是因为价格竞争引起的市场壁垒。

硅基负极材料生产流程中,多孔碳作为主料至关重要,而硅烷生产更适合化工行业,材料厂参与有较高安全风险。自建硅烷厂有潜在的成本优势,但同时面临较大的经营和审批风险。

3. 元力科技领跑多孔碳材料

多孔碳市场现状:原力科技在多孔碳领域处于行业前列,目前多家上市公司和小型科技企业都在开发有特色技术的多孔碳产品。

多孔碳的发展方向:短期内以椰壳基生物质碳为主流,长期看高分子树脂碳有成本下降并逐渐成为主流的潜力,预计到2026年后高分子树脂碳将更显优势。

硅碳负极材料的质量差异:高分子树脂碳性能潜力巨大,目前碳材料的差异性主要体现在容量、首次循环效率和循环性能上。

4. 跨层级供应链动态及成本探讨

电池厂商越过一级供应商直接与原材料供应商合作,寻求产业链上的新增长点和更严格的品质把控。

ATL注重前沿技术研发和产业化,不过分追求产业链控制,主要使用天目及仙桃等供应商的纯硅材料。

目前硅碳负极材料的价格因应用领域而异,3C数码能接受较高价格,而动力电池强调20万以下成本,短期内难以实现,但后年可能会降至此水平。

5. 硅基负极材料耗量及未来走向

目前气相沉积(CVD)过程中的硅碳原材料耗量约为1:1,收益率大约为80%,考虑到硅烷和多孔碳的利用率。

造成废料的风险因工艺而异,未来一年硅碳原材料耗量和止损率预计将保持稳定。

硅烷价格受光伏周期影响一度升高至二三十万一吨,但预计将回归12~15万一吨的正常水平。不同行业硅烷的价格由供需和成本动态决定,预计未来两年可能会降至15万一吨或以下。

Q&A

Q:CVD法在成本上会不会比研磨法高?

A:从未来的长期成本下降曲线来看,CVD法不会比研磨法高,甚至会更低。在性能上,研磨法无法与气相沉积(CVD)的硅碳负极材料相比。研磨法中硅颗粒的平均粒径达到了70~100纳米,而CVD方法可以将内部硅晶粒做到2~3纳米,形成的是纳米管状或类似结构,具有互连的孔洞,这在传导性上有明显优势。

Q:每1万吨硅碳材料大约需要多少资本开支?主要用到哪些设备?

A:目前的设备投入还在不断优化和降低过程中,初始投资会远大于后期投资。现阶段设备价格均在变化中,例如,单台20公斤的设备的主体部分的价格可以按65万计算,这还没有考虑配套的辅助设备,例如气柜、尾气处理等。平均每台的额外资本支出可能会有10多万,不过随着生产规模的扩大,集中处理会带来规模效应,有助于成本的进一步降低。

Q:流化床和回转炉这两种常用于CVD方法的设备,各自有什么优缺点?

A:流化床的生产效率高于回转炉,而回转炉则更容易放大生产,并且在放大过程中安全性较高。两种设备各有优势,所以很多公司会选择同时发展两种技术路线。在投资回转炉时,若放大到100公斤级别,设备的单价可以控制在100万以内。但是生产效率较低。相比之下,放大到100公斤级别的流化床设备可能需要200~300万投入,且高效率意味着更快的生产速度。

Q:化学气相沉积(CVD)中,流化床和回转炉设备是否属于定制化设备?哪些公司在这一领域技术较为成熟?

A:流化床和回转炉在化学气相沉积技术中确实较为定制化。目前较为成熟的设备供应商包括苏州的诺姆特,他们的设备技术相对先进,速度较快,还有苏州的维普正跟上来。一般来说,领先的公司能保持半年到一年的技术领先优势。而在传统的多晶硅和化工领域的大公司也在进入这一市场,预计将来发展速度会加快。另外,进入硅烷回转炉市场的能做得好的厂家不多,主要因为之前某家公司通过战略定价,为新进入者设置了较高的门槛。

Q:在硅碳负极材料的生产中,需要哪些原材料,以及生产工艺流程是怎样的?

A:在硅碳负极材料的生产中,多孔碳不是辅料而是主要原料,必要的原材料包括硅烷和多孔碳。大体生产工艺流程包括预处理、进入炉子与硅烷在一定温度下进行CVD反应、以及产出后的筛分、初次分选和包装等。整个过程大约有10多个具体工序,但主要流程集中在3至4步。

Q:公司是否会考虑自产硅烷和多孔碳?

A:目前硅碳负极材料的生产可以通过外采原材料来满足。关于自产,硅烷属于化工行业中的特气类,其生产对工艺管理的要求高于普通化工,而材料工业通常不适合管理这种特殊气体。自建硅烷厂涉及的投资规模极大,一旦产品市场打不开,硅烷厂可能会成为沉重负担。从安全和经济角度看,对于一个材料工厂来说,自建硅烷工厂是有很大风险的,并且审批流程漫长,投资动辄数亿,通常都是5000吨或8000吨的产能规模起步,所以需要非常慎重考虑。

Q:目前做硅烷技术比较好的上市公司有哪些?

A:由于我不太关注上市公司,我可以告诉你国内主要的硅烷厂商。这包括保利协鑫、天虹、天宏瑞科、河南硅湾科技、内蒙信阳和衢州中宁等。这些公司拥有稳定的产能,而新阳、中银、河南硅湾科技之外的其他公司主要是自用,比如保利协鑫和天虹瑞科主要用于生产颗粒硅,他们的硅烷产量大但基本不外售,都在自己的闭路循环中使用。

Q:目前多孔碳在市场上的情况,原力科技在其中扮演什么角色?

A:目前市场上,元力科技在多孔碳领域走在前面,他们的技术相对成熟,并且常与我们进行技术交流。尽管普斯达的产品初始试用没有特别出色的表现,但元力科技在多孔碳这一块相对有更多的机会。当然,市场上也存在一些小公司拥有特色技术且表现不错,但它们规模较小,不在我们此次讨论的焦点之中。

Q:硅烷与多孔碳结合使用时,对多孔碳的要求是什么?

A:目前看来,比较成熟且成本可控的首选是生物质碳。高分子聚合物树脂也是一个可选项,其成本有可能降低。在未来相当长的一段时间内,生物质碳和高分子树脂碳可能会并存。短期内,包括2024年到2025年,下游开发主要以椰壳为主。但是到2025年,预计高分子树脂碳的成本降低之后,会和生物质碳竞争,预计到2026年之后,高分子树脂碳可能将成为主导。

Q:就目前材料的性能而言,高分子树脂碳和生物质碳之间有差异吗?在材料的性能上,主要的匹配度挑战是什么?

A:从综合性能来说,高分子树脂碳是未来发展的重点。目前它的性能已经可以与生物质碳并驾齐驱,而且未来的成长潜力更加可观。目前已制造出的多孔碳,差异性主要表现在容量、首先性能以及循环性能上,我们会挑选最佳的产品以匹配硅碳负极的需要。

Q:在硅碳负极领域,各家公司目前存在哪些差异,哪些问题尚待解决?

A:目前大家使用的主要是生物质多孔碳,存在的差距包括容量、首先性能和循环性能上。未来将聚焦改进这些方面,目前仍在研究中,尚未有明确的解决方案。另外,高分子树脂碳也受到重视,但谁能在这一领域胜出,可能至少需要一年时间才能见分晓。

Q:C公司和A公司在硅碳负极方面的规划是怎样的?能够量化它们的进度吗?

A:确实,所有头部公司都在发展硅碳负极技术,每家的侧重点不同。C公司目前大概以每月2到5吨的进展来开发硅碳负极,主要供应动力电池市场。他们正朝着使用硅碳的曲线轨迹前进,现在正在等待生产设备放量带来的成本下降。比亚迪和Cat公司正在磷酸铁锂体系和三元电池体系中发展硅碳的应用。小米、华为、OPPO、vivo等手机厂家预计明年会推出使用硅碳的手机。动力电池方面,比亚迪和cat等公司的应用已经进入中试阶段。性能方面目前没有问题,但主要的挑战在于成本。目前,比亚迪已成功实现10%硅碳的应用,并在开发最高达到20%的应用。其他公司也在向这个方向努力。

Q:电池厂为什么会绕过一级供应商直接与二级供应商合作?

A:大型电池制造商如CAT有着像汽车制造商一样的工作风格,他们对供应链的掌握及可靠性要求很高。而像原力这样的公司愿意寻求新的增长点,表现得更为积极,所以他们会进行前期的洽谈。但未来能否成功,以及是否能推出更有竞争力的产品,都还有待观察。整个产业目前处于技术和成本的竞争节点上。

Q:ATL在供应链管理方面的策略是什么?

A:ATL的风格与国内其他电池公司不同,他们更关注实验室阶段的最新研究,并且将投资倾向于这些前沿技术,以促进它们的产业化。他们重视创新并始终站在技术的前沿,对于供应链的掌控没有动力电池制造商那么严格、深入,ATL在国内主要使用的供应商是74和天目仙桃。

Q:硅碳负极材料的当前价格及未来成本预期是怎样的?

A:三C数码产品行业对硅碳负极材料的成本不敏感,价格可达80万或60万一吨。动力电池行业则要求价格在20万以下,但目前和短期内做不到这一价格。接下来几年内价格预计会逐步降至此水平。另一方面,多孔碳材料的价格大约在10-17万至20万之间,而高分子树脂材料则更高,但随着规模的扩大,这些成本有很大的降低空间。生物质材料在量产后成本理论上可以降至7-8万,接近砍半。

Q:硅碳负极材料的使用比例在三C和动力电池行业是怎样的?

A:对于三C产品,比如手机电池,目前使用比例约为10%,部分厂家还在研究提高至15-20%。动力电池领域中,大圆柱形电池可能最终会使用20%的硅碳负极材料,而房型电池的目标使用比例是15%。当前市场上磷酸铁锂与三元的成熟体系是5-10%,但未来有望提高至更高比例。

Q:目前一吨气象法硅碳负极材料的原材料耗量是多少,包括硅烷和多孔碳的比例有多少?未来这个耗量的变化趋势如何?

A:目前使用气象法制备硅碳负极材料时,原材料的耗量接近1:1,硅烷和多孔碳的比例可能稍有不同,但整体来看,硅烷大概在0.6到0.7吨,多孔碳则在0.5吨左右。在这个基础上再考虑80%的收益率,即合格原料到成品质检的转化率。至于未来一年内,这个耗量比例和止损率基本稳定。

Q:怎么看未来硅烷的价格和产能供应情况?

A:过去一年硅烷价格受益于光伏行业的繁荣,价格飙升至二三十万一吨。但随着今年光伏需求的下滑和计划产能的释放,预计硅烷价格将回归到正常水平,大概在12到15万一吨。需要注意的是,硅烷的市场价格并不是完全浮动的,不同行业购买的价格会有所不同,例如在光伏行业可能卖到28万一吨时,液晶面板行业的价格可能仅有十几万一吨;而硅碳行业的价格在未来两年内,可能会稳定在15万左右。如果硅烷的产能建设快速增加的话,价格还有可能进一步降至12万一吨以内


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01月03日 21:26
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