CVD硅碳用多孔碳产品概述

硅碳负极具有高首效,低成本等优势,但是过去膨胀力较大,影响了循环寿命改善主要是通过减小硅的尺寸至纳米级别进而减小材料膨胀影响,目前硅碳负极合成主要分为三种主流路线,分别为机械球磨法、高温热解法以及化学气相沉积法(CVD)。

机械球磨法将合适的硅源与碳源,利用球磨机对混合物进行球磨,完成后再进行烧结。机械球磨法将硅材料研磨至纳米级别,从而实现硅碳的均匀混合,可一定程度上解决循环问题。机械球磨法可以明显提高材料的电化学性能,工艺简单,可以大规模生产,但由于研磨过程中硅颗粒容易团聚,导致材料的循环性能欠佳。机械球磨法生产的硅碳负极也叫硅氧负极,本报告中不作为硅碳负极用多孔碳的下游应用对象。

CVD 法是通过多孔碳骨架来储硅,并通过多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌锂过程中的体积膨胀,因此膨胀率低,循环优异,并且碳骨架本身密度小质量轻,使得材料能量密度高。CVD 法硅碳负极搭配多孔碳基底,有效的改善了膨胀率和循环寿命问题,其性能领先、发展潜力较大,将成为下一代硅碳主流工艺路线。

CVD硅碳用多孔碳定义:

多孔碳为硅碳负极的碳骨架,具备比表面积高、微观形貌可控、孔洞结构丰富、导电性良好、稳定性高等优点,高比表面积使多孔碳能结合更多锂离子,为锂离子电池提供高容量。多维复杂的孔洞结构为锂离子提供了有效快速的扩散通道,具备良好的电化学性能。

CVD硅碳用多孔碳主流原材料有生物质、树脂基和焦基三种。三种路线中,生物质原材料为椰壳、竹子、稻壳、木屑、淀粉等,可再生;树脂原材料主要为酚醛树脂,生产工艺成熟、化学结构可控,孔隙的均一性和批次一致性更好,但由于原材料成本较高;生物质路线由于原材料价格相对树脂原材料便宜,树脂基单吨成本显著高于生物基多孔炭。石油焦基处于这两者的中间,综合了成本和强度。

多孔碳生产工艺核心为造孔工艺,主要通过水蒸气或碱活化造孔,即在高温惰性气体保护下,将活化剂与碳前驱体混合并发生造孔反应。一般需要利用高温(通常 800℃以上)先将碳前驱体碳化,然后再使用水蒸汽或者碱作为活化剂与碳前驱体反应,实现造孔反应。

全球主要生产商包括Kuraray、圣泉集团、福建元力股份、大潮炭能、中钢矿院、安泰创明、上海炭元、浙江阿佩克斯、金博股份、鑫森炭业、蚌埠吉孚力、深圳索理德、江苏浦士达环保等。2025年第一梯队厂商(圣泉、福建元力、大潮炭能、中钢矿院、安泰创明、深圳索理德)占有约 92.15% 的销量份额,未来随着产能释放和新进入者扩张,行业竞争格局将进一步加剧。

市场特征总结:

市场爆发式增长:新能源产业快速发展及高能量密度电池需求持续增长,推动全球CVD硅碳用多孔碳市场快速扩张。2025年中国市场已占全球总量约 95%,未来三至五年仍将保持高速增长。

技术差异显著:生物质、树脂基、焦基三大路线并行发展,树脂基路线比表面积高、性能稳定、一致性优良;焦基路线成本优势明显、规模化潜力大;生物质路线响应灵活、低成本。未来焦基及高孔容路线增长潜力最突出。

竞争格局清晰:市场由多家中大型企业主导,集中度适中,竞争激烈。国内龙头企业通过自研及联合开发建立技术壁垒,但市场并未被少数企业垄断,各企业产能差距有限。

应用场景差异化:动力电池是核心应用,占比 97% 以上;消费电子及其他应用份额较小,但增速显著(CAGR 40–50%),尤其在中高端和可穿戴设备领域具备潜在市场价值。

图.   CVD硅碳用多孔碳产品图片

根据 路亿市场策略(LP Information) 最新市场调研报告显示,2025年全球CVD硅碳用多孔碳市场规模大约为51.68百万美元,预计2032年达到1238百万美元,2026-2032期间年复合增长率(CAGR)为41.1%。

图.   CVD硅碳用多孔碳,全球市场总体规模

图.   CVD硅碳用多孔碳,全球市场规模,按产品类型细分,树脂基多孔碳于主导地位

就产品类型而言,目前树脂基多孔碳是最主要的细分产品,占据大约52.67%的份额。

图.   CVD硅碳用多孔碳,全球市场规模,就产品应用而言,目前动力电池是最主要的需求来源,占据大约96.00%的份额。

图.   全球主要市场CVD硅碳用多孔碳规模

供应链体系逐渐完善,中国占据全球主导地位

从产业链结构来看,CVD硅碳用多孔碳行业已经形成较为清晰的供应链体系。

从供应链结构来看,CVD硅碳用多孔碳行业已经形成较为完整的产业链体系。上游主要包括酚醛树脂、生物质材料、石油焦、活化剂以及高温炉、活化设备和CVD沉积设备等。其中,高温活化工艺是多孔碳制造的核心环节之一,主要通过水蒸气活化或碱活化方式形成复杂孔结构。由于整个生产过程对温度控制、孔径调节以及杂质控制要求较高,因此工艺能力和设备水平成为行业的重要技术壁垒。

中游:多孔碳生产企业

当前全球CVD硅碳用多孔碳市场仍以中国企业为主导,主要厂商包括圣泉集团、福建元力股份、大潮炭能、中钢矿院、安泰创明、深圳索理德、上海炭元、浙江阿佩克斯、金博股份以及Kuraray等。中国市场目前占全球需求约95%,不仅拥有完整的新能源产业链,同时具备动力电池和新能源汽车市场规模优势,因此产业协同能力明显领先。尽管行业集中度较高,但目前尚未形成绝对垄断格局。第一梯队企业合计市场份额约92.15%,不过各企业之间产能差距并不悬殊。未来随着新进入者扩产以及下游需求持续释放,行业竞争预计将进一步加剧。

下游:动力电池需求占据绝对主导

从应用结构来看,动力电池仍是最核心需求来源,占比超过96%。

新能源汽车高续航需求持续推动高能量密度电池渗透率提升,而硅碳负极作为提升电池能量密度的重要方向,正在逐步进入产业化应用阶段。

除动力电池外,消费电子、无人机、AI终端以及可穿戴设备等领域,也正在逐步导入硅碳负极材料。

特别是在高端消费电子市场,超薄化、快充化以及长续航需求不断提升,为硅碳材料打开新的应用空间。

全球市场格局:亚洲主导,欧美加速布局

中国市场:产业化推进速度全球领先

中国已经成为全球CVD硅碳用多孔碳产业核心区域。

主要原因包括:

新能源汽车市场规模全球第一

动力电池产业链完善

硅碳负极产业化推进速度快

本土材料企业扩产积极

下游客户验证周期相对较快

当前国内头部负极厂商正在加速推动硅碳负极量产,部分产品已经进入高端车型供应链。

与此同时,多孔碳企业也在持续扩充产能,行业整体进入产业化放量阶段。

日韩市场:关注高端性能路线

日韩企业在高端电池材料领域技术积累深厚,对硅碳负极关注较早。

不过,由于日韩市场对产品一致性与安全性要求较高,因此导入节奏相对谨慎。

未来随着高端车型续航需求进一步提升,日韩市场对高性能多孔碳材料需求预计将持续增长。

欧洲北美:本土化供应链需求提升

在全球新能源产业链重构背景下,欧美地区正在推动本土电池供应链建设。

受《通胀削减法案(IRA)》以及欧洲本地化政策影响,欧美企业正在加快布局本土负极材料及硅碳产业链。

虽然当前欧美市场规模仍明显低于中国,但未来在高端动力电池领域存在较大增长潜力。

市场增长驱动因素分析

当前全球CVD硅碳用多孔碳市场快速增长,核心驱动力主要来自新能源汽车行业对于高能量密度电池需求的持续提升。随着新能源汽车市场竞争不断加剧,整车企业对于续航能力和快充性能提出更高要求,而硅碳负极凭借更高的理论容量,逐渐成为下一代动力电池的重要技术方向。

与此同时,4C、5C高倍率快充技术快速发展,也进一步推动硅碳材料渗透率提升。相比传统石墨体系,硅碳负极在快充性能方面具有明显优势,因此受到头部电池企业重点关注。

除动力电池外,高端消费电子市场同样为行业带来新增需求。AI手机、AR/VR设备、智能穿戴以及超薄笔记本等产品,对于高能量密度电池需求持续增加,也为硅碳负极及多孔碳材料打开新的应用空间。

此外,随着负极厂商、电池厂商以及材料企业联合开发不断推进,硅碳负极产业化速度明显加快,行业整体良率、稳定性以及成本控制能力也正在逐步改善。

行业面临的主要挑战

虽然行业前景广阔,但当前CVD硅碳用多孔碳市场仍面临一定挑战。

1、成本仍然偏高

相比传统石墨负极体系,硅碳负极整体制造成本仍明显较高。

尤其是树脂基多孔碳,对原材料、设备及工艺要求较高,成本压力较大。

2、产业化良率有待进一步提升

由于硅碳材料体系复杂,对孔结构、一致性以及沉积工艺要求较高,因此规模化生产仍存在一定难度。

3、下游验证周期较长

动力电池行业对于材料安全性和循环寿命要求极高。

新材料导入通常需要较长验证周期,因此行业短期放量节奏可能存在阶段性波动。

4、技术路线仍存在不确定性

当前不同企业在硅碳路线、硅含量以及孔结构设计方面仍存在较大差异。

未来行业最终主流路线仍有待市场进一步验证。

未来市场发展机遇

从长期来看,CVD硅碳用多孔碳仍具备较大的成长空间。

高硅含量趋势带来更大需求

未来随着硅含量不断提升,多孔碳材料的重要性将进一步增强。

高孔容、高稳定性以及高压实密度产品有望成为市场重点发展方向。

固态电池产业发展带来新增量

未来固态电池、高镍体系以及锂金属电池等新型技术路线,也可能进一步提升对高性能硅碳材料需求。

国产替代空间持续扩大

当前部分高端材料仍依赖海外技术。

随着国内企业工艺水平不断提升,国产替代进程预计将进一步加快。

海外市场本土化机会增加

欧美电池产业链正在加速重构,本土供应链建设需求提升。

对于具备技术能力与规模化优势的中国企业而言,未来海外市场拓展空间较大。

整体来看,CVD硅碳用多孔碳行业正处于产业化爆发前夜。

随着新能源汽车、高端消费电子以及储能市场快速发展,高能量密度电池需求持续提升,硅碳负极有望逐步进入大规模应用阶段。

作为硅碳负极核心基础材料,多孔碳的重要性正在快速提升。

未来行业竞争将不仅体现在产能规模,更体现在孔结构设计、压实密度、一致性控制以及产业链协同能力等方面。

对于材料企业而言,谁能够率先实现高性能、低成本以及规模化稳定供应,谁就有望在下一轮锂电材料竞争中占据领先位置。

原文来自邦阅网 (52by.com) - www.52by.com/article/220257

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