硅基负极是锂电池负极材料从“石墨时代”迈向“硅时代”的关键。东莞证券报告指出，硅基负极理论比容量高达4200mAh/g，超过传统石墨材料10倍，可提升锂电池能量密度20%-50%。2024年中国硅基负极出货量约7万吨，在负极材料中占比仅3.3%，提升空间巨大。快充车型密集上市、大圆柱电池量产在即、固态电池产业化加速——三大新型电池趋势共同指向硅基负极的需求爆发，而碳纳米管（尤其是单壁碳纳米管）是最契合硅基负极的导电剂，有望迎来同步高速增长。
硅基负极——高比容量与快充性能的“理想负极”
传统石墨负极的理论比容量为372mAh/g，目前实际产品已达360mAh/g，基本触及天花板。而硅材料的理论比容量高达4200mAh/g，超过石墨10倍。“硅基负极+高镍正极”的组合可为锂电池带来20%-50%的能量密度提升，在提高动力电池能量密度方面有巨大应用潜力。
电池快充性能同样取决于负极。石墨材料的嵌锂过程较慢，且对锂电位（0.05V）过低，大电流充电时易析锂，存在安全隐患。硅基负极对锂电位高于传统石墨负极（约0.3-0.5V），能有效解决析锂问题，实现快充性能。2024年中国硅基负极出货量约7万吨，在整体负极材料中占比3.3%，与2023年持平。随着技术成熟和成本下降，硅基负极渗透率有望加速提升。
三大新型电池趋势共同推动硅基负极需求
趋势一：快充车型密集上市。2022年800V高压快充车型在B级及以上车型渗透率约5%，2023年升至约15%，2024年超30%。搭载高压快充功能的车型售价进一步下沉至20万元起。具有高倍率性能的硅基负极更适配快充车型，快充车型的快速发展将推动硅基负极的加快应用。
趋势二：大圆柱电池放量在即。4680大圆柱电池采用“高镍正极+硅碳负极”组合，能量密度可达300Wh/kg。特斯拉、宝马等车企明确需求，全球主要企业46系列大圆柱电池产能规划已超500GWh，2025年有望逐步放量。大圆柱电池将成为硅基负极应用的重要增长点。
趋势三：固态电池发展加速。固态电池对高能量密度的要求，正促使负极材料从传统石墨向高比容量硅基负极迭代。国内半固态电池产业化进程已开启，2024年出货量约5GWh。EVTank预计2030年全球固态电池出货量将超600GWh，在整体锂电池中渗透率约10%。硅基负极为固态电池优选负极，将直接拉动需求。
碳纳米管——最契合硅基负极的导电剂
硅基负极存在导电性差、体积膨胀率高（最大可达300%）、循环寿命低（仅300-500次）等缺陷，需要高性能导电剂来提升性能。碳纳米管（特别是单壁碳纳米管）是最契合硅基负极的导电剂，原因在于：
导电性能优异：碳纳米管的一维结构更容易搭建有效导电网络，可弥补硅基负极导电性差的问题。单壁碳纳米管的导电效率更是超过多壁碳纳米管10倍。
弹性高、机械性能强：单壁碳纳米管的弹性是多壁碳纳米管的3-10倍，能够提高硅基负极材料结构的稳定性，在外力作用下结构不易破坏，有效缓解膨胀应力。
比表面积大、中空结构优：碳纳米管被认为是解决硅基负极膨胀性的最优材料，能够缓解硅基负极在充放电过程中体积变化的应力，减少材料坍塌、提高循环寿命。
硅基负极放量对碳纳米管的弹性测算
假设2025年硅基负极出货量达12万吨（占负极约5%），按碳纳米管在硅基负极中添加比例5%计算，对应碳纳米管需求约6000吨。若2030年硅基负极出货量达50万吨（占负极约15%），添加比例提升至8%，对应碳纳米管需求约4万吨。碳纳米管导电剂市场有望随硅基负极渗透率提升而获得数倍增长弹性。
硅基负极的放量节奏直接影响碳纳米管的需求斜率。快充、大圆柱、固态电池三大趋势共振下，硅基负极出货量有望在2025-2027年进入加速期，碳纳米管作为必需辅材将同步受益。
硅基负极出货量及碳纳米管需求测算| 年份 | 硅基负极出货量（万吨） | 负极占比 | 碳纳米管添加比例 | 对应碳纳米管需求（吨） |
|---|
| 2024 | ~7 | 3.3% | ~3% | ~2100 |
| 2025E | ~12 | ~5% | ~5% | ~6000 |
| 2027E | ~25 | ~8% | ~7% | ~17500 |
| 2030E | ~50 | ~15% | ~8% | ~40000 |
