随着全球电动车市场持续扩张，消费者对续航里程的焦虑正逐步转向对充电效率的担忧。传统石墨负极材料在经过多年发展后，其能量密度已逼近理论极限，难以满足未来电池技术的需求。

在这场能量密度的攻坚战中，硅碳负极作为最现实的替代方案，正被宁德时代、比亚迪、LG化学等头部电池厂商加速导入其动力电池体系。

突破瓶颈：硅碳负极的技术革新

硅碳负极的核心优势源自于硅材料极高的理论比容量——高达4200mAh/g，这是传统石墨负极（372mAh/g）的十倍以上。简单来说，硅原子能够容纳的锂离子数量远超碳原子。

然而，硅材料在充放电过程中存在致命弱点：高达300%的体积膨胀，这会导致电极结构粉化，电池循环寿命急剧下降。

正如气球吹得太大容易破裂，纯硅负极在几次充放电后就会失效。

纳米化和复合结构设计成为解决这一难题的关键。杉硅碳负极通过气相纳米化技术将硅颗粒尺寸控制在纳米级，同时在硅表面构建三维网络的“纳米级铠甲”。

这种设计既抑制了结构崩塌，又打通了锂离子传输的“高速通道”。

在产业化方面，CVD（化学气相沉积）法因其能够通过多孔碳骨架有效缓冲硅颗粒的膨胀应力，正成为硅碳负极的主流工艺路线。

东吴证券分析指出，CVD法硅碳负极通过多孔碳骨架来储硅，膨胀率低，循环性能优异。

预锂化技术则是另一项提升硅碳负极实用性的关键技术。通过锂箔补锂等预锂化手段，可将硅碳负极的首效从70%提升至90%，显著减少了活性锂的损耗。

这意味着电池在初次充放电循环中就能保持更高的容量。

多孔碳材料作为硅碳负极的关键组成部分，其性能对最终产品的性能起着决定性作用。

目前主流的原材料有树脂法和生物质法两种，其中树脂法成本较高但性能优异，生物质法成本较低但性能难以满足高端需求。

头部布局：电池巨头的技术路线图

宁德时代在硅碳负极领域的专利布局呈现出系统性和全面性。2025年3月，宁德时代申请了一项包括碳材料和附着于碳材料表面的催化材料和/或亲锂材料的负极活性材料专利。

这些材料有助于提高电池的快充性能。

更为重要的是，宁德时代采取了绑定龙头、共筑生态链的战略。据报道，宁德时代已深度绑定全球动力电池龙头，联合开发快充负极、复合集流体，并锁定了璞泰来2025年硅碳负极订单的50%产能。

比亚迪则选择了另一条技术路径——全链条自研。2025年3月，比亚迪发布了划时代的超级e平台，推出闪充电池。

该电池从正极到负极，全方位构建起超高速离子通道，将电池内阻降低50%，充电电流做到1000A，充电倍率达到10C。

在全球视野下，日韩企业的技术路线同样值得关注。LG化学在2025年3月宣布量产无前驱体正极材料，不需要单独制造前驱体，直接通过烧结定制设计的金属而制成正极材料。

这种工艺不仅改善了低温功率等性能，还大幅减少了前驱体开发时间。

从全球竞争格局看，中国在全球硅碳负极产业中已成为核心聚集地，形成了以长三角、珠三角和成渝地区为主的三大集群。

而海外市场则以日韩（昭和电工、浦项化学）和美国（Group14、Sila）为主导，聚焦树脂基多孔碳和高端动力电池应用。

产业化进程：从实验室到量产

硅碳负极的产业化进程在消费电子领域已率先取得突破。各大手机厂商在自家电池技术中大范围采用硅碳负极，目前搭载硅碳负极的机型已经下降到1千元价位。

中信证券在研报中指出，从2024年起，CVD硅碳负极在荣耀、华为、VIVO、OPPO等高端手机机型上大规模应用，预计2025年渗透率将进一步提升至25%以上。

2025年将成为CVD硅碳负极放量元年，全球总出货有望达0.15万吨。

动力电池领域的需求也在快速崛起。据预测，2025年将迎来爆发拐点，动力电池需求激增将带动硅碳负极出货量突破2万吨，CVD法产品占比将超过60%。

特斯拉4680电池量产（2026年规划100GWh）、宝马第六代电池投产（硅含量15%）成为核心驱动力。

产能布局方面，中国头部企业已率先行动。贝特瑞作为国内硅基负极龙头，是国内最早进行硅碳负极研发和量产的公司，2024年底具有硅基负极产能0.6万吨。

杉杉股份的宁波4万吨一体化硅基负极基地一期也已投产，成为行业内最先落地的硅碳负极有效产能之一。

供应链重塑：新材料与新机会

硅碳负极的兴起正在重塑电池材料供应链，催生了一系列新材料需求。其中，多孔碳作为与硅碳负极匹配度极高的新材料，正经历从0到1的突破。

多孔碳对最终硅碳负极的性能起关键性作用，行业壁垒较高。

在原材料方面，硅烷是硅碳负极的另一重要原材料。受益于光伏行业调整，硅烷价格从2023年的25万元/吨降至2025年的8万元/吨。

这使得硅碳负极单吨成本下降5-10万元，大幅加速了产业化进程。

单壁碳纳米管和新型粘结剂PAA是提升硅碳负极性能的关键辅助材料。单壁碳纳米管由于直径小、长径比大，具有很好的柔性，与硅基材料有良好的电接触。

而PAA则能与硅形成类似固体电解质界面（SEI）的包覆层，显著改善硅基负极的循环性能，减轻膨胀影响。

这些新材料领域已涌现出一批领先企业。天奈科技的单壁碳管产能24年底达20吨，同时正在筹建美国1万吨和欧洲3000吨碳管浆料项目。

茵地乐作为行业首家主营PAA类锂电水性粘结剂的企业，其PAA产品已成功导入众多主流客户。

前景展望：挑战与机遇并存

尽管硅碳负极前景广阔，但其仍面临一系列技术挑战。膨胀率仍高达20%-50%，量产成本高出石墨20倍。

同时，在长循环稳定性（目标2000次）和快充性能（20分钟充至80%）方面仍需同步提升。

国内外技术差距也不容忽视。在硅含量方面，国内现状为5%-15%，而国际领先水平（以Group14为例）已达20%-30%（预锂化后）。

在循环寿命方面，国内为1000次（80%容量保持），国际领先水平则达1500次（90%容量保持）。

市场前景方面，预计到2030年，全球硅碳负极需求将达30万吨，对应市场空间1500亿元，年复合增长率68%。

固态电池的商业化（预计2030年渗透率15%）将进一步打开天花板，硅碳负极在500Wh/kg高能量密度电池中成为标配。

降本路径也已明确：硅烷气价格有望进一步下降，多孔碳成本通过生物质原料替代可下降40%。