新型硅碳负极企业需要自备硅烷产能吗？结论可能有点出乎意料

对新型硅碳负极企业来说，是否要自建硅烷产能？在哪里建设硅碳负极产能？是非常重要的战略决策。对硅烷厂家来说，当前硅烷供不应求、价格高企，是否可以趁机扩大产能以争取更大的利益？也是非常重要的战略考量。

因此，我们从之前的硅碳负极行业分析中节选了一小部分，整理成了这篇小文章。

引言

Group14所开创的多孔碳纳米硅沉积技术，凭借其卓越的产品性能，为硅基负极企业打开了新思路，激发了新型硅碳企业的蓬勃发展，国内众多企业纷纷响应，新型硅碳企业如雨后春笋般涌现。

在Group14的技术路线中，硅烷与多孔碳扮演着至关重要的色。硅烷在多孔碳内部发生热裂解，进而沉积成纳米硅。因此，硅烷作为硅源，多孔碳则作为碳骨架和膨胀缓冲，共同构成了这一技术的核心要素。近期硅烷价格的飙升及供应紧缺的态势，促使部分新型硅碳企业开始考虑自建硅烷产能，以确保供应链的稳定。

然而，对于是否自建硅烷产能的问题，硅碳行业内部却存在两种截然不同的观点。有人认为自建硅烷产能可以保障供应稳定并控制成本，是新型硅碳企业发展的必由之路；也有人认为硅烷与硅碳分属不同领域，企业应将精力专注于硅碳技术和工艺的研发，而非投资于硅烷产能的建设，以免分散研发精力并造成资金浪费。

经过深入研究和分析，我得出的结论超出了自己最初的预期。现将这一分析过程与大家分享，希望能为您带来启发或帮助。

硅烷，特气领域的新星，照亮多个高科技领域

硅烷是由硅和氢两种元素组成的一大类化合物，其化学通式为Si_nH2_n+2，实际上涵盖了众多物质。但在常见的语境中，我们所说的“硅烷”通常特指甲硅烷（化学分子式为SiH₄）。这种特殊的化合物被誉为“流动的、纯净的硅”，因为它能够通过热解反应高效地生成高纯度的硅。

这种高纯度特性以及其在生产过程中的精细控制能力，使得硅烷在众多高科技领域中占据了不可替代的地位。作为特种气体和重要的硅源，硅烷在晶硅太阳能电池、平板显示器以及半导体行业中都发挥着至关重要的作用。特别值得一提的是，在新型硅碳负极材料的生产领域，硅烷更是成为了不可或缺的原材料之一，其通过热裂解沉积形成的纳米硅颗粒是新型硅碳技术的核心。

硅基负极，锂电行业的新希望和新挑战

随着锂电行业对能量密度要求的不断提高，传统的石墨负极材料和高镍三元正极材料已经逐渐接近其性能极限。在这样的背景下，硅基负极材料因其巨大的潜力而备受瞩目，被市场公认为下一代的主流负极材料。

硅材料的高温理论容量高达4200mAh/g，是石墨的11.3倍。这一特性为锂电池的能量密度提供了巨大的提升空间，使得硅基负极成为了最具潜力的下一代负极材料。此外，硅基负极的脱嵌锂电位(～0.4V vs. Li/Li+)略高于石墨(～0.05V vs.Li/Li+)，从而有效避免了充电时可能出现的表面析锂现象，降低了电池短路的风险，显著提高了电池的安全性。

图1：不同负极材料的理论容量对比

然而，尽管硅基负极材料的优势明显，它也面临着一系列严峻的挑战。其中最主要的问题是其高达300%的膨胀率，这可能导致材料在循环过程中发生粉化和开裂，从而失去导电接触。此外，硅基负极在充放电过程中还会持续生成SEI膜（固体电解质界面膜），这也是一个需要解决的重要问题。

图2：硅基负极的体积膨胀带来了一系列的问题，成为量产应用的障碍

Group14的硅碳负极技术：硅基负极的革命性进步与量产挑战

硅基负极行业的发展就是持续地寻找上述问题的解决方案，并在解决部分问题的同时引入了新问题的持续进化过程。

膨胀率太高？一个自然而然的想法是研磨成纳米级硅颗粒，于是催生了第一代研磨硅。只是研磨很难将粒径降低到100纳米以下，因此膨胀问题并未得到根本解决。于是，行业进一步探索，通过将部分硅替换为膨胀率较低的硅氧，诞生了第二代硅氧负极。硅氧的首效（即首次充放电的库伦效率）太低？那通过预镁或预锂的方式提高首效，第三代硅氧应运而生。预镁/预锂硅氧曾经是众多不完美解决方案中相对较优的一个，直到Group14为代表的硅烷沉积纳米硅（第四代硅碳负极，不少业内人士也习惯称为新型硅碳）路线的出现，硅基负极材料的发展才迎来了真正的曙光。

自2015年成立以来，Group14经过长达6年的潜心研发，终于在2021年实现了其产品性能的重大突破。在这一年，其硅碳负极材料在国内几家头部电芯客户的送样测试中展现出了显著优势。相比传统的硅氧和研磨硅，Group14的产品在全电的内阻、循环稳定性、首次充放电效率、克容量以及膨胀率等方面均取得了显著提升。这些优秀的性能数据为硅基负极领域注入了新的活力和希望。

Group14的核心工艺在于（见图3）：首先精准制备出数微米级直径、内含众多通孔的多孔碳，接着在其中通入硅烷并进行热裂解，从而在多孔碳内部沉积出直径小于10纳米的硅颗粒。这一工艺巧妙地利用多孔碳骨架来控制硅颗粒的尺寸，并有效阻止纳米硅颗粒之间的团聚现象。

图3：Group14技术路线的生产流程

这种新型硅碳负极材料的设计高明之处还在于其多孔碳内部的多孔结构。多孔结构中的空隙为硅颗粒在嵌锂过程中的体积膨胀预留了缓冲空间，从而维持了多孔碳负极材料整体的低膨胀率，增强了其循环稳定性。同时，多孔碳的轻质特性使得Group14的硅碳负极在能量密度方面表现出色。

然而，尽管Group14的技术路线取得了显著进展，但仍存在诸多挑战。目前采用这一路线的公司众多，但大家都面临着诸如无法实现连续性生产、不同批次产品一致性差以及成本过高等问题。尽管包括Group14在内的众多公司正在积极探索解决方案，但目前尚未有公司能够实现真正的量产。因此，如何解决这些量产和一致性问题，仍是摆在硅基负极材料行业发展面前的重要挑战。

硅烷，新型硅碳的核心原材料

随着新型硅碳负极技术的崛起，硅烷作为其重要原材料，在硅碳负极行业中的地位日益凸显。作为关键原材料，硅烷不仅可能限制着新型硅碳负极的产能，更在材料成本中占据过半的比例。

目前新型硅碳负极的原材料主要包括：硅烷、多孔碳和乙炔等。硅烷目前价格约为25~30万/吨，预计未来可能降低至10万/吨甚至更低，显示出巨大的降价潜力。另一方面，多孔碳当前价格约为20万/吨，预计未来可能降至8~10万/吨（后续材料成本按8万/吨计算）。乙炔气体价格则相对稳定，约在3~4万元/吨，降价空间有限。

图4：Group14路线硅碳负极的原材料成本估算（万/吨），按照硅和碳各50%估算

在现有价格水平下，硅烷成本约占新型硅碳负极原材料成本的64%。即便未来原材料成本大幅下降，硅烷的比例仍可能高达59%。同时，硅烷本身的价格还有60%~67%的下降空间。近两年来，由于需求迅猛增长，硅烷的产能变得紧张，价格也随之飙升。因此，部分资金雄厚的新型硅碳负极企业已经开始自建硅烷产能。

新型硅碳企业是否需要自建硅烷产能？是很重要的战略选择和判断

对新型硅碳负极企业来说，如果自建硅烷产能对公司的关键材料保供和成本降低意义重大，则自建产能是迟早的选择。相应的，我们投资人也只能投资具备超强融资能力，能承担得起自建硅烷产能资金需求的团队/企业。反之，如果硅烷产能不是必需，则新型硅碳企业可以专注于硅碳负极本身的工艺和量产上，我们投资也无需太早考虑硅烷产能的自建。

是否需要自建产能，需要重点考虑两个核心问题：一是未来供需关系将如何演变？二是行业是否仍有较大的降本空间？后续我们将对这两个问题进行分析。

硅烷的需求情况分析：市场快速增长，2年内需求量接近翻番

2021年下半年以来，随着光伏、显示面板和半导体等下游行业的蓬勃发展，电子级硅烷气的市场需求急剧攀升。其终端售价也从2021年上半年的10多万/吨迅速飙升至2023年年底的30多万/吨，涨幅显著。

根据硅烷科技的预测，至2023年，在硅烷的传统三大市场，即光伏、显示面板和半导体中，硅烷的国内需求量已达到1.1万吨；预计到2025年，这一需求量将激增至2.1万吨，短短2年内需求量将接近翻番。具体数据见表1。

表1：硅烷的3大传统市场中，中国市场需求量预测（吨/年）

值得注意的是，硅烷科技的预测中并未涵盖硅碳负极市场的硅烷需求量。这可能是由于新型硅碳负极目前仍处于量产的前期阶段，技术突破与量产规模扩大的时间点仍存在较大的不确定性。

从Group14的发展历程来看，尽管该公司在2021年的送样测试令人印象深刻，但至今仍未实现真正的量产。同样，Sila虽然已有13年的历史，但其预计的量产时间仍为2025年。因此，我个人认为，新型硅碳负极的国内量产进程可能不会过于迅速，且仍有大量的技术难题有待解决。

当然啦，考虑到新型硅碳负极的巨大市场潜力和中国企业在工程优化方面的“卷王”实力，我相信中国企业必将在这个新兴产业中占据重要位置。未来，随着技术的不断进步和市场的逐步成熟，新型硅碳负极也将为硅烷市场带来更为广阔的增长空间。

硅烷的供给分析：现有硅烷企业将积极扩产，产能将在2年内提升3倍

在过去两年多的时间里，硅烷的市场需求呈现出高速增长态势，市场一度处于紧平衡状态。那么，未来的硅烷供给趋势又将如何演变？

考虑到中国作为全球制造业的中心，其制造业的竞争异常激烈，存活下来的企业大多都具有卷王的特质。所以只要是制造属性的行业，除非技术门槛高不可攀，否则中国的卷王们一定会在2-3年内化短缺为过剩，硅烷行业同样难以避免这一趋势。

表2列出了部分国内主要硅烷厂家的当前产能和2025年底的预计产能（说明：因为查不到数据，表中未统计林德等外企的硅烷产能）。从现有数据看，国内主要硅烷企业的产能预计将在未来两年内增长3倍，这一增速远超同期需求的1倍增长。

表2：部分头部供应商的产能和扩产规划（未考虑自用产能）

数据来源：根据硅烷科技的公告、招股说明书，以及各公司的官网信息

此外，从表2可以看出，当前硅烷产能主要集中在工业发达地区。这些地区距离传统的硅烷用户的距离近，但生产要素成本相对较高，可能并非新型硅碳企业的首选。随着产能的持续扩张，未来部分硅烷产能（尤其是颗粒硅企业的硅烷产能）可能会向成本更低、资源更丰富的西部、北部地区转移。

高企的硅烷价格下，众多企业积极扩产，将有大量新产能陆续释放

近两年的硅烷市场短缺状况，导致硅烷的终端售价从2021年上半年的每吨10万元左右飙升至2023年年底的30多万元。居高不下的价格，将吸引更多具备实力的企业加入硅烷生产行列或进一步扩大产能。同时，按照当前的情况，扩大硅烷产能无疑是一个很有吸引力的选择。

以硅烷科技为例，其预测第四期扩产3500吨硅烷产能所需的固定资产投资为7.46亿元。若投产后能够实现满产，且毛利率维持在2023年前三季度的14.89万元高位（同期平均售价24.44万元/吨，成本为9.55万元/吨，毛利率为61%），则满产后仅需1.4年即可收回固定资产投资。

值得注意的是，硅烷的投资强度相对适中，约为2.1亿元/千吨产能，同时产能建设周期为18个月，爬坡期为6个月，均在合理范围内（数据来源于硅烷科技的发行股票说明书）。在当前硅烷价格高企的背景下，硅烷产能的投资显得很有吸引力，预计国内具备资质和能力的企业将纷纷加大扩产力度。按照中国企业的竞争惯性，市场有望在2-3年内由供不应求迅速转为供过于求。

事实上，已有不少企业敏锐捕捉到这一商机并率先行动。据不完全统计，预计到2025年底，硅烷产能将达到4.3万吨，是2023年底的4倍。预计未来将有更多企业加入硅烷产能扩张的队伍，或跨界进入硅烷领域。例如，和远气体作为特气行业的上市公司，虽然之前并未涉足硅烷业务，但已在2023年启动新建硅烷产能项目。

硅烷的经济运输半径长、产品同质化，因此硅碳厂商能灵活选择供应商

硅烷气体属于极度易燃、易爆的危化品，主要有瓶装、管束车和管道三种供气模式。易燃易爆品的特性和运输过程中的安全管控措施，大大增加了硅烷产品的运输难度和运输成本。但考虑到硅烷的密度大约为氢气的16倍，管束车4吨的大容量装载有效提升了运输效率。同时，硅烷的单价高达20-30万/吨，单辆管束车的货值达到100多万，运输成本在总成本中的占比相对较低，因此硅烷气体的实际有效运输半径还是比较大的。

图5：硅烷气体的存储与运输方式

以硅烷科技为例，其产能集中在河南许昌，然而客户分布却十分广泛。通过分析其前五大客户的地理位置，我们发现部分客户的运输距离远达1400公里（如深圳），且运输距离超过1000公里的客户在列表中占有五个之多（下表中用蓝色字体标注）。

表3：硅烷科技前五大客户和销售金额

数据来源：硅烷科技向特定对象发行股票募集说明书，西南证券整理

同时，对硅碳负极厂商来说，硅烷产品是比较同质化的，不同硅烷产品之间主要区别在于纯度，而新型硅碳负极厂商对硅烷的纯度要求并不高。这使得他们在面对硅烷供应时有更大的选择余地。预计未来2-3年内，硅烷产能将从供不应求转向供过于求，同质化的原材料以及较大的经济运输半径共同作用下，新型硅碳负极企业在未来的硅烷供应谈判中将占据有利地位，不会受到附近硅烷供应商的制约，同时能在供应稳定性方面获得较好的保障。

当然啦，对硅碳负极企业来说，更理想的选择是与硅烷厂商建立战略合作伙伴关系，在硅烷厂附近投资建设产能并通过管道直接输送硅烷气体。这种合作方式不仅能显著降低运输成本，还能通过签订战略协议进一步确保供应的稳定性和可靠性。

硅烷市场或将迎来巨变：颗粒硅企业的降维打击和大规模产能释放

协鑫、兴洋、天宏瑞科等颗粒硅企业，其自用硅烷产能庞大且成本远低于硅烷厂商，如果他们将部分自用产能转为对外销售，将对硅烷市场形成强烈冲击。以协鑫科技为例，其硅烷产能预计将在2025年底达到惊人的80万吨（对应70万吨颗粒硅产能），这一数字是之前预测的4.3万吨可对外销售年产能的18.6倍。更值得关注的是：这些颗粒硅企业的硅烷生产成本远低于现有硅烷厂商，优势明显。这两大因素相结合，预示着未来颗粒硅企业极有可能将硅烷作为中间产品对外销售，从而对硅烷价格形成有力压制，并在产能层面提供坚实的保障。

表4：头部颗粒硅企业的硅烷产能预测（吨/年）

协鑫科技作为其中的佼佼者，不仅拥有最强大的实力和最明显的成本优势，其产能规模也远超其他潜在供应商，成为最具冲击力的潜在市场新力量。从产能和成本两个维度来看，协鑫科技一旦进入市场，将对现有硅烷企业构成重大挑战：

• 从产能来看，协鑫的产能规模巨大且扩产周期短。在过去短短两年半的时间内，公司已经将颗粒硅产能从1万吨迅速提升至2023年年底的40万吨（需配套45.7万吨硅烷）。到2025年底，其颗粒硅和硅烷产能将分别扩展至70万吨和80万吨。这一产能规模相当于所有硅烷厂商产能的20-40倍之多。

• 从成本来看，协鑫在成本方面优势非常明显，若其直接销售硅烷，将对现有市场价格形成巨大冲击。2023年7月，乐山协鑫的颗粒硅生产成本已降低至3.568万元/吨。由于硅烷是生产颗粒硅的中间产物，即使按照颗粒硅成本等于硅烷成本进行估算，乐山协鑫每吨硅烷的成本也不会超过3.12万元。相比之下，硅烷厂商的代表，硅烷科技的每吨成本高达9.55万元，是协鑫成本的3.1倍。

过去两年来，协鑫一直致力于扩大产能以提升其颗粒硅在多晶硅市场的份额。目前其颗粒硅市占率已达到15%并有望在2年内进一步提升至公司的目标值30%。随着协鑫产能的快速释放，预计不久之后公司将有富余的硅烷资源可用于直接销售。根据我们了解到的情况，近期协鑫已经在与部分硅碳负极企业探讨在硅烷领域的战略合作。

此外值得注意的是，传统硅烷企业的产能主要集中在东南部和中部发达工业区，而协鑫的新建产能则主要布局在我国西部和北部等能源价格等生产要素成本相对较低的地区。对新型硅碳负极企业来说，与这些地区的硅烷厂商合作将有望享受更低的硅烷价格和能源成本优势（需提前考虑厂址选择在未来产品出口中可能面临的海外政策影响，因此协鑫的新建产能规划布局具有重要参考价值）。

图6：协鑫科技的颗粒硅产能布局和扩产规划

资料来源：协鑫科技2022年ESG报告，东方财富证券研究所

硅碳负极企业是否有必要自建硅烷气体工厂？

面对协鑫科技等潜在进入者所拥有的产能、成本及资金优势，现有硅烷企业将面临着巨大的风险与挑战。对于新型硅碳负极企业而言，若此刻投入巨资自建硅烷工厂，一旦遭遇如协鑫等颗粒硅企业的降维打击，其自建的硅烷产能不仅无法转化为竞争优势，反而可能成为沉重的经济负担。

硅烷生产与硅碳负极生产所需的核心能力存在显著差异。在硅碳负极领域表现卓越的企业，未必能在硅烷生产领域同样展现优势；反之亦然，硅烷生产中的佼佼者，也未必能轻易突破硅碳负极的技术壁垒，生产出合格的新型硅碳产品。

对新型硅碳企业来说，自建硅烷产线可能会带来以下战略上的失误：

1)   硅烷作为易燃易爆的危险品，对生产管理和工艺技术要求极为严格。新进入该领域的企业需要长时间的摸索与磨合，稍有不慎便可能引发严重的生产安全事故。

2)  目前，新型硅碳初创企业仍处于量产前期的关键阶段，急需集中精力解决硅碳负极的量产问题，持续优化产品质量并配合客户进行开发与测试。率先量产出优质产品的公司将取得先发优势，所以当前是关键期。若此时分散精力投入硅烷工厂的建设与生产，不仅会导致资源过度分散，还可能影响硅碳负极的研发进度，使企业在竞争中处于不利地位。

3)  硅烷生产属于资本密集型的大化工领域，需要巨额的固定资产投入以及持续的技改和研发投入才能达到规模效应和行业水平。这将占用企业宝贵的资金资源，尤其是在当前资本环境趋紧、资金稀缺的背景下。

4)  从长远来看，即便未来企业的硅碳产品实现大规模量产，且自用硅烷需求已足以支撑起一个上规模的硅烷厂，如果届时硅烷供应仍然紧缺，且公司手里有大额资金需要找用途，有硅烷生产能力的新型硅碳公司再考虑自建硅烷产能也不迟。

5)  我们通过访谈了解到，多数硅碳负极企业认为，与标准化的硅烷气体相比，多孔碳对纳米硅沉积质量的影响更为显著，且两个工序之间的研发配合也更为紧密。因此，这些企业更倾向于将有限的资源投入到多孔碳的研发与生产中。所以对硅碳负极企业来说，与其将精力和资源放在硅烷上，不如放在多孔碳上。

6)  对硅碳负极企业而言，与合适的、能够长期合作的硅烷厂商建立保供战略合作甚至持股关系，并在其工厂附近投建产能，可能是更为明智的选择。这样做不仅可以降低运输成本、保证稳定的供应，还能使企业更加专注于自身的核心业务。不过，硅碳负极企业需要擦亮眼睛，选择能长期保持成本优势的硅烷厂商合作；同时，也需要提前做好布局，降低日后被断供或提价的风险。

本文来自微信公众号：奇妙成666（ID：QiMiaoCheng1），作者：成妙绮、肖遥