作者/星空下的烤包子
編輯/菠菜的星空
排版/星空下的炒肝
去年的锂電圈，當所有人的目光都聚焦在正極磷酸鐵锂和三元锂的裝機好戲時，負極的玩家們也在悄悄努力，力圖驚豔所有人。
這驚豔衆人的武器，就是矽基負極材料。
概括地講，負極企業積極研究下一代負極材料的原因無非就兩點，一方面是下遊動力電池出貨量受新能源汽車銷量的猛增，前途一片大好（近五年負極材料複合增長率達到40%），玩家們都想用差異化的材料，搶占負極的下一塊高地。另一方面就是随着動力電池的能量密度要求越來越高，石墨對電池能量密度提升的貢獻已經接近天花闆。
天花闆一來，剩下的就隻能是内卷了。是以玩家們必須尋找新的出路。
這不，産業化的腳步就是這麼迅速。美國Amprius近日就宣布，第一批矽碳負極材料锂電池率先問世，能量密度遠超特斯拉的Model 3（高了73%）。
矽碳負極問世（界面新聞）
當然了，了解馬斯克的人就知道，他絕對不是坐以待斃、任由玩家超越的人。我們團隊曾經介紹過特斯拉的4680圓柱電池。提到這個電池，大家的第一反應可能是它是大号的18650電池，但是這電池背後，殊不知也使用的是矽基負極材料。
矽碳負極電池量産（新浪财經）
你看向的隻是藍藍的天空，但馬斯克看向的是浩瀚的宇宙。
話說回來，矽基負極材料真的就那麼完美無缺嗎？在新一代負極材料的道路上，都有哪些玩家在迎難而上、拼命向前呢？今天筆者就帶你一探究竟。
一、鍛長闆、補短闆
畢竟是新一代的負極材料，這裡就多介紹兩句（也為下文埋個包袱）。
負極材料作為電池的四大天王之一（正負極、電解液、隔膜），其比容量（機關重量活性物質所能放出的電量）對提高電池能量密度起着至關重要的作用。我們曾無可厚非地認為負極材料就是石墨（人造石墨的比容量是310~370mAh/g）。确實，去年石墨負極地出貨量比例超過了98%。
負極材料分類（《锂離子電池基礎科學問題（Ⅷ）——負極材料》）
而矽基負極呢？目前矽基負極的比容量較人造石墨高出了約580mAh/g，且矽的儲量也很大，安全性會更好（不容易出現锂枝晶導緻電池短路）。在石墨負極比容量達到界限的情況下，矽基負極找到了彎道超車的機會，據報道，它對電池能量密度的提升在8%以上。
長闆既然已經很明确了，能不能産業化就看技術的短闆是不是緻命了。
其實，矽碳負極也不是第一天出現的。90年代日本就成功研制了以石油焦為負極的锂離子電池。這之後的二十多年裡，這項技術也沒有走出實驗室的大門。是以它的問題在哪裡呢？現在又有什麼解決方法呢？
1、一充放電，就膨脹
矽在充放電時，由于矽晶體是正四面體結構（石墨是層狀結構），是以更容易膨脹，膨脹率可達到300%。這會讓電池變得更加不穩定。誰也不想讓自己心愛的座駕成為一顆定時炸彈。
如何破解呢？矽納米化結構是個不錯的選擇，這樣膨脹過程中可以更好釋放應力，避免破碎。
矽膨脹示意圖
2、首次循環效率較低
我們一般用首次庫倫效率（簡稱首效）衡量锂離子電池充放電能力的高低。且随着矽含量的提升，首效越來越低。這就好比跷跷闆的兩端，你得找到一個平衡。這種平衡的方法就是預補锂，即在負極中預先加入少量的锂，來補充副反應和固體電解質界面（SEI）膜形成過程中消耗的锂，這就能提高首效。
預補锂的作用（中國知網）
打個簡單的比喻，就好比請客中怕重要的客人不夠吃，你索性就多點幾個菜，未雨綢缪以防萬一，總比亡羊補牢要好。
二、未來有多美，競争有多殘酷？
既然矽碳負極的問題一點一點正在被解決和優化，這就意味着産業化的道路離我們越來越近。目前，各大玩家主要将矽碳摻到石墨中，混合使用。
從各機構的預測中，矽碳負極的滲透率拐點将從2023年開始，到了2025年預計的出貨量将達到2.2萬噸（這個資料在2020年才有0.6萬噸），70%的複合增長率，你不心動嗎？
矽碳負極出貨量預測（GGII）
筆者覺得，能給出這種高增長的預測，必然是行業玩家的共同努力鑄就的。下遊的整車廠中，也開始對這種技術的前景逐漸看好。特斯拉走在産業化最前列。國内玩家比如國軒高科（002074）210Wh/Kg的電芯已經首次應用了矽負極，同時具備500噸矽碳負極的生産能力。廣汽（601238）埃安 Aion LX采用海綿矽負極片電池技術，續航超過1000公裡。蔚來也在電池技術上使用了矽負極。
動力電池技術路徑（天風證券）
産業鍊上下遊供給和需求的相比對，才是形成産業良性循環的充分必要條件。
下遊認可，技術突破，優點突出，讓上遊的負極玩家們開始安心加速産業化程序。比如現有石墨負極的代表貝特瑞（835185）（目前國内市占率第一，出貨量7.5萬噸）、璞泰來（603659）、杉杉股份（600884）等均開始謀求轉型。當然了，還有像剛才講到的國軒高科這種電池企業也開始向上遊延伸。除此之外，還有玩家以再上遊矽材料企業的身份切入，比如矽寶科技（300019）、石大勝華（603026）、新安股份（600596）等等。
分蛋糕之勢愈演愈烈。
布局矽碳負極的國内玩家（公司公告）
最後，我們以貝特瑞、璞泰來、矽寶科技和博遷新材（積極開發上遊納米矽粉的研發與推廣）為例，分析一下各家的财務表現。從ROE（淨資産收率）三因子分解來說，可以看出矽寶科技的ROE呈現逐年增加的趨勢，主要是源于其淨利率的上升，再背後的邏輯是2018年有機矽原材料的價格上漲，導緻其成本上升。貝特瑞的ROE持續下降，直到去年下遊需求大幅增加後，業績才有了好轉，從股價就可見一斑。
玩家ROE彙總
目前來看，随着一些追求黑科技的下遊玩家們紛紛開始裝載矽碳負極，讓其産業化之路越來越平坦。如果一切順利，不出現黑天鵝事件，不出意外其他整車廠也會逐漸效仿，明年或許就是量産之年。
而投資投的就是預期，布局要趁早。記住，永遠不要當擊鼓傳花的最後一棒。
注：本文不構成任何投資建議。股市有風險，入市需謹慎。沒有買賣就沒有傷害。