新型負極材料有硅基負極和硬碳等，硅基負極搭配高鎳三元正極材料成為未來高端長續(xù)航鋰電池發(fā)展趨勢。

1）硅基負極材料主要優(yōu)勢是超高理論比容量（4200mAh/g）、低脫嵌鋰電位（0.3V-0.5V）、硅資源儲量豐富、低成本等；主要缺點是低導(dǎo)電率和易體積膨脹。為解決上述缺點，目前主要通過摻雜碳系石墨和改性的方法來優(yōu)化材料性 能，例如硅氧復(fù)合材料和硅碳復(fù)合材料。除優(yōu)化材料性能外，電池體系優(yōu)化路徑也在研究中。

2）硬碳的可逆比容 量較高（500~700mAh/g），并擁有極佳的低溫倍率性能和優(yōu)異的電解液兼容性，是最具有潛力的負極材料之一。

1. 鋰離子電池負極材料介紹及行業(yè)格局

1.1 鋰離子電池四大主材之一：負極材料

負極材料是鋰離子電池四大核心材料之一。鋰電池負極主要由負極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成，涂抹于銅箔的兩側(cè)，后經(jīng)干燥、滾壓等工序加工完成。在鋰電池充放電過程中，受電極電壓作用，正極中的鋰離子發(fā)生“嵌入”和“脫嵌”電化學(xué)反應(yīng)，負極作為載體負責(zé)儲存并釋放鋰離子并使電流從外電路通過。

1.2 負極材料分類及產(chǎn)業(yè)鏈

鋰電池負極主要分為碳材料和非碳材料兩大類。人造石墨和天然石墨是 目前最主流的兩大石墨類碳材料負極，復(fù)合石墨與中間相碳微球經(jīng)過摻 雜改性和化合物處理加工制成；無定形碳和碳納米材料石墨烯也同屬碳 材料負極。非碳材料涵蓋硅基、鈦基、錫基、氮化物和金屬鋰，這類新 型負極目前仍處研發(fā)或小規(guī)模生產(chǎn)階段，尚未實現(xiàn)商業(yè)化。

1.3 負極材料核心指標對比

負極材料對鋰電池的容量、能量密度、充電效率、循環(huán)壽命、安全性等核心指標均產(chǎn)生直接影響。天然石墨和人造石墨成本較低、生 產(chǎn)技術(shù)和配套設(shè)施完善、石墨類材料穩(wěn)定性較高，占據(jù)負極市場主導(dǎo)地位。但由于天然石墨和人造石墨克容量已應(yīng)用至材料理論極限， 因此以硅基負極為主的高容量新型負極材料正成為主要的研究和發(fā)展方向。

1.4 負極材料競爭格局：龍頭企業(yè)率先布局新型負極材料、二線企業(yè)份額提升

鋰電負極行業(yè)集中度高，龍頭企業(yè)率先研發(fā)生產(chǎn)新型負極材料；第二梯隊 廠商專攻人造石墨負極，企業(yè)市占率穩(wěn)步提升。國內(nèi)一線負極材料企業(yè)市 場占有率較為集中，CR3和CR5分別達到45%和65%。負極龍頭企業(yè)貝特 瑞、杉杉股份、璞泰來憑借企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)優(yōu)勢，領(lǐng)跑新型負極材料賽道。

1.5 負極材料企業(yè)下游客戶

在新能源汽車動力電池、儲能電池和消費電池的需求帶動下，電池企業(yè)對負極材料需求旺盛。國內(nèi)負極龍頭企業(yè)與 國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)電池廠商合作緊密，深度綁定下游客戶。

1.6 負極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，出貨量逐年拉升

國內(nèi)負極材料市場規(guī)模快速擴張，出貨量逐年拉升。據(jù)高工鋰電統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年中國負極材料出貨量約為72 萬噸，同增94.6%，為近年來最高增速。

2. 新型負極材料技術(shù)與未來

2.1 鋰電池邁入硅基負極時代

鋰電池下游對高能量密度、長續(xù)航、快充等性能需求提升，硅基負極的超高比容量將推動電動汽車續(xù)航邁入新的里 程碑。目前行業(yè)正朝著高鎳正極搭配硅基負極的技術(shù)體系邁進，綜合提升了鋰電池能量密度、環(huán)境友好性及安全性。

2.2 新型負極材料：硅基負極簡介及發(fā)展路線

硅基負極材料主要優(yōu)勢在于其超高理論比容量 (4200mAh/g)、低脫嵌鋰電位(0.3V-0.5V) 、硅資源儲量豐富、低 成本、對環(huán)境友好等特點。硅材料的低電導(dǎo)率和易體積膨脹的問題，是目前硅基負極材料面臨的主要挑戰(zhàn)。

2.3 硅基負極材料技術(shù)優(yōu)化路線

通過對材料設(shè)計和電池體系兩方面進行優(yōu)化，硅基負極性能將進一步提高，逐漸達到產(chǎn)業(yè)化標準。材料優(yōu)化方面， 硅材料納米化增加了硅的比表面積，緩沖材料體積膨脹產(chǎn)生的壓力，從而維持充放電后活性材料的完整性；同時縮 短鋰離子的擴散距離，提高離子遷移率，有利于提升倍率性能。表面包覆、構(gòu)筑空腔、合金化都有效的解決了硅體 積膨脹的問題。硅基負極復(fù)合改性提升了硅的導(dǎo)電性并加強材料機械強度，維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而增強循環(huán)穩(wěn)定性。

2.4 硅基負極材料制備工藝

硅碳負極和硅氧負極結(jié)合了硅、碳的雙重材料優(yōu)勢，其特點為高克容量、高導(dǎo)電、低膨脹、循環(huán)穩(wěn)定。硅材料解決 了碳材料克容量上限問題。碳材料導(dǎo)電性較強，兩種材料復(fù)合提高了硅負極的導(dǎo)電率。碳材料在循環(huán)過程中體積變 化小于10%，抑制了硅材料體積膨脹的缺陷，從而保證電極結(jié)構(gòu)和電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

2.5 負極企業(yè)加快布局硅基負極

硅基負極材料搭配高鎳三元材料電池體系正成為未來高端長續(xù)航鋰電池發(fā)展趨勢，負極廠商積極研發(fā)并布局硅基負 極材料，以滿足未來市場需求。負極龍頭企業(yè)貝特瑞、杉杉股份均計劃建設(shè)萬噸級硅基負極產(chǎn)能基地。

2.6 特斯拉4680電池硅基負極材料應(yīng)用

4680電池產(chǎn)能釋放，有望帶動硅基負極需求。特斯拉在2020年Battery Day上就披露公司將在4680電池中采用硅基 負極。考慮性能和成本改善的一步到位，特斯拉從原始冶金硅本身出發(fā)，自主設(shè)計電極中的粒子與包覆方法，減少 負極中的SiO層能夠使電池維持比功率并擁有更高的循環(huán)壽命。僅顆粒包覆技術(shù)一項就可使車輛續(xù)航里程增加20%， 并將每千瓦時的生產(chǎn)成本降低 5%。

2.7 新型負極材料：硬碳的性質(zhì)與性能

硬碳指難石墨化碳，是一類以高分子聚合物為前驅(qū)體經(jīng)高溫?zé)峤獾玫降奶疾牧希话阍?000℃左右熱解樹脂制 備得到。作為新型負極材料的一種，硬碳可逆比容量可達500-700mAh/g，與石墨相比，硬碳具有更大的層間 距和更豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，具有極佳的低溫倍率性能和優(yōu)異的電解液兼容性，使其成為最具潛力的負極材料之一。

2.8 硬碳在電池領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電池生產(chǎn)廠家不斷探索負極體系。日本日立和GS湯淺公司（GS Yuasa）以及韓國 LG均采用了硬碳材料作為動力電池的負極材料，應(yīng)用于EV和HEV 。國內(nèi)電池材料廠家也在積極研發(fā)并小規(guī)模生 產(chǎn)了部分硬碳產(chǎn)品。

3. 石墨負極材料行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

3.1 負極材料價格走勢

受上游原材料價格上漲、能耗雙控政策、石墨化產(chǎn)能限制等因素影響，自2021年一季度起天然石墨和人造石墨負極 價格快速上行。低、中、高端天然石墨及人造石墨負極都經(jīng)歷了不同程度的漲價，低端天然石墨負極材料價格從1.65 萬元/噸上漲至2.70萬元/噸，增幅為63.64%；低端人造石墨價格從2.10萬元/噸攀升至4.00萬元/噸，漲幅高達 90.48%。

3.2 人造石墨出貨量顯著增長

目前負極材料市場依舊保持以人造石墨為主，天然石墨為輔的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。2021年我國人造石墨出貨量為60.5萬噸、 同比漲超100%，占總出貨量的84%；天然石墨出貨10.1萬噸、同比增長73.8%，占比為14%；其他負極材料出貨 量為1.4萬噸。

3.3 人造石墨成本受石墨化加工費影響較大

天然石墨成本中，直接材料占比最高。根據(jù)翔豐華招股書，2017 - 2019年占比約80%。人造石墨成本中，石墨化加工和直接材料占比較高。根據(jù)翔豐華披露，2017 - 2019年兩者合計占比超過90%。

3.4 人造石墨原材料主要是焦類

天然石墨上游原料為天然鱗片石墨。天然鱗片石墨屬于單晶體，其晶體呈鱗片狀，是石墨礦石經(jīng)過浮選后得到的。人造石墨上游原料包括焦類（煤系針狀焦、石油系針狀焦、石油焦）和瀝青。針狀焦外觀為銀灰色，是有金屬光澤的 多孔固體，結(jié)構(gòu)有明顯流動紋理，根據(jù)生產(chǎn)原料的不同，將針狀焦分為油系針狀焦（原料：石油油渣）和煤系針狀焦 （原料：煤焦油瀝青）兩種。石油焦是指石油的減壓渣油經(jīng)焦化裝置，在 500-550℃下裂解焦化而生成的黑色固體焦炭，是無定形炭體。瀝青用作粘結(jié)劑。

3.5 人造石墨上游原材料價格波動劇烈

天然石墨上游原料天然鱗片石墨價格持續(xù)上升。鱗片石墨主要分布在東北雞西、蘿北兩地及山東等地，東北地區(qū)天然 鱗片石墨（天然石墨195）目前已漲至約3800元/噸，同增 72.73%，山東地區(qū)同比漲幅也達到了35.71%。人造石墨的原料不同，焦類價格差異大，也是成本控制的重要環(huán)節(jié)。目前油系和煤系針狀焦價格均漲至每噸11000元 以上，石油焦?jié)q至每噸4800元以上，預(yù)計后續(xù)受益于下游需求增長的帶動，原料焦類價格仍有上行趨勢。

3.6 石墨化為主要的工藝差別

天然石墨需經(jīng)過粉碎、球化、分級、純化等工序；是由鱗片石墨加工為球形石墨、再通過改性后成為天然石墨。人造石墨的加工環(huán)節(jié)主要為原材料的石墨化、粉碎、造粒、碳化；其中石墨化環(huán)節(jié)為最重要、成本占比最大的環(huán)節(jié)。造粒環(huán)節(jié)中二次造粒技術(shù)壁壘高，會影響產(chǎn)品性能、增加一定成本。

3.7 石墨化的影響因素

因人造石墨需求快速增長、部分地區(qū)受限電影響石墨化減產(chǎn)，疊加電費上漲所致的石墨化加工費攀升，上下擠壓下導(dǎo) 致石墨化產(chǎn)能緊缺，加工費上行，成為負極材料產(chǎn)能釋放的核心瓶頸。

3.8 人造石墨負極材料成本拆分

選用尚太科技的財務(wù)數(shù)據(jù)拆分人造石墨的成本，主要系該公司負極材料全部為人造石墨、且石墨化工序委外加工規(guī)模 極小，便于了解人造石墨一體化項目的成本構(gòu)成。公司單位電費逐年下降，主要因為山西電費較低，2019年Q2山西昔陽一期開始投產(chǎn)，疊加生產(chǎn)規(guī)模快速增加所致。公司負極材料的原材料包含：普通石油焦、針狀焦、低硫煅后石油焦。

4. 負極材料市場空間廣闊，下游消費端產(chǎn)品需求持續(xù)擴張

4.1 新能源汽車市場空間

全球新能源汽車產(chǎn)量大幅增長，空間進一步打開。2021年全球新能源汽車產(chǎn)量達到625萬輛，同比大幅度增長112%。展望2022年，國內(nèi)和歐洲市場繼續(xù)推進，美國市場放量，預(yù)計2022年全球新能源汽車銷量將超過1000萬輛。2025 年有望超過2400萬輛。

4.2 動力電池市場空間

全球動力電池產(chǎn)業(yè)保持高速發(fā)展態(tài)勢。2021年，全球動力電池裝機量累計296.8GWh，同比增長超過121.8%。我國動力電池產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2021年，我國動力電池裝機量累計154.5GWh， 同比增長142.8%。預(yù)計2025年動力電池裝機量將達655.74GWh，復(fù)合年增長率高達43.5%。

4.3 鋰電池儲能市場空間

隨著全球用電量上升，儲能的市場空間將進一步打開。2021年全球鋰電池儲能市場規(guī)模為66.30GWh。我們預(yù)計 2025年儲能鋰電池需求量將達到254.70GWh，復(fù)合增長率有望達到40%以上。國內(nèi)鋰電池規(guī)模快速擴張，新能源發(fā)電占比提升，為鋰電池儲能提供了天然土壤。但上游碳酸鋰資源開發(fā)較為滯后， 導(dǎo)致碳酸鋰的價格暴漲，鋰電池的成本再次上漲，一定程度上延緩了國內(nèi)儲能的需求。從新能源電站等對儲能的強制 要求來看，我們認為未來多年國內(nèi)的儲能市場將保持高速增長。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2021年我國新型儲能達到 2.40GW，按容量計算約5.80GWh，2025年國內(nèi)鋰電池的儲能裝機量有望超過55GWh。

4.4 消費電池市場空間

消費類鋰電池市場總需求維持小幅增長。近年來輕薄型、小型化新興消費類電子產(chǎn)品如智能手環(huán)、藍牙耳機等成為 需求新的增長點。據(jù)Bloomberg數(shù)據(jù)顯示，2021年全球消費市場鋰電池（涵蓋數(shù)碼、電動工具、小動力等電池） 出貨量為84.0GWh，同比增長20%。

5. 重點企業(yè)分析

5.1 貝特瑞

公司立足于鋰離子電池負極材料、正極材料及石墨烯材料的研發(fā)、生產(chǎn)與制造。主營負極產(chǎn)品包括天然石墨、人造 石墨、中間相碳微球、硅基復(fù)合材料等。公司的種子業(yè)務(wù)“石墨烯材料”目前仍處于培育階段。公司將繼續(xù)完善石墨烯產(chǎn)業(yè)布局，發(fā)揮技術(shù)及資源優(yōu)勢，將 石墨烯產(chǎn)業(yè)打造成以碳基散熱材料為主打產(chǎn)品，集生產(chǎn)、研發(fā)與銷售一體的熱管理材料企業(yè)。

5.2 杉杉股份

公司主營負極產(chǎn)品包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、復(fù)合石墨等。2021年銷量超過10萬噸、同比增長 71%。截止2021年底，公司負極材料成品產(chǎn)能12萬噸，石墨化產(chǎn)能4.2萬噸。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，公司人造石墨出 貨量排名全球第一。同時公司快充類產(chǎn)品快速放量，出貨占比提高至約50%。公司硅基負極產(chǎn)品率先實現(xiàn)規(guī)模化市場應(yīng)用，在消費和電動工具領(lǐng)域已實現(xiàn)百噸級銷售；在動力電池領(lǐng)域，已通過 客戶認證、實現(xiàn)裝車，未來銷量有望大幅提升。

5.3 璞泰來

公司主營負極產(chǎn)品包括人造石墨、復(fù)合石墨。公司正在全面加快負極材料和涂覆隔膜的一體化產(chǎn)能布局，截止2021 年底，公司年有效產(chǎn)能達15萬噸以上，包括11萬噸石墨化加工及10萬噸碳化加工配套產(chǎn)能。另一方面，公司加速 推進涂覆隔膜業(yè)務(wù)一體化建設(shè)，隔膜基膜、涂覆加工、涂覆材料、粘結(jié)劑及涂覆設(shè)備業(yè)務(wù)的協(xié)同作用進一步凸顯。

5.4 中科電氣

公司主營負極產(chǎn)品包括人造石墨、天然石墨。公司在鋰電負極領(lǐng)域具有較強的研發(fā)實力及工程化應(yīng)用能力，在石墨 粉體加工技術(shù)、熱處理工藝和石墨復(fù)合技術(shù)保持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先；具備負極材料全設(shè)備、全產(chǎn)線設(shè)計、施工、運行的一體 化建設(shè)和運營能力。同時，公司自行設(shè)計建設(shè)的貴州生產(chǎn)基地負極材料產(chǎn)線是業(yè)內(nèi)自動化程度最高的產(chǎn)線之一。

5.5 翔豐華

公司主營負極產(chǎn)品包括人造石墨、天然石墨、復(fù)合石墨。公司產(chǎn)品線完備，一直堅持人造石墨與天然石墨并重的技 術(shù)路線。此外，在高能量密度、低膨脹、長循環(huán)等特性產(chǎn)品研發(fā)均獲得下游鋰電龍頭廠商的高度認可。公司擁有核心團隊優(yōu)勢。公司主要管理團隊均具有豐富的鋰電池行業(yè)管理、研發(fā)經(jīng)驗，對行業(yè)市場趨勢、產(chǎn)品技術(shù) 發(fā)展方向的把握有較高的敏感性和前瞻性。

5.6 尚太科技

公司主營負極產(chǎn)品包括人造石墨、金剛石碳源、石墨化焦。公司2017年進入負極材料生產(chǎn)領(lǐng)域，積極探索在比容量、 壓實密度、倍率等更平衡的人造石墨負極材料，同時在設(shè)備和工藝上改進，提升原有產(chǎn)品品質(zhì)，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。公司擁有基于一體化生產(chǎn)模式的成本優(yōu)勢。公司負極材料生產(chǎn)全部工序均自主進行，極少采購委托加工服務(wù)、可減 少毛利流出。同時，公司各個工序分布在同一生產(chǎn)基地，可提升生產(chǎn)效率、減少運輸支出，降低生產(chǎn)成本。

5.7 索通發(fā)展

公司主營產(chǎn)品為預(yù)焙陽極。2022年5月公司通過發(fā)行股份和支付現(xiàn)金方式購買欣源股份94.98%的股份。欣源股份主 要產(chǎn)品有人造石墨負極材料，并從事石墨化、一體化等代加工服務(wù)。公司通過收購欣源股份進入負極行業(yè)。公司擁有原材料成本優(yōu)勢。公司2021年石油焦采購量達300萬噸，采購端議價能力強，并擁有全球采購優(yōu)勢。

未來 公司負極材料產(chǎn)能規(guī)劃超過30萬噸，采購量將有較大增幅。公司將實現(xiàn)“預(yù)焙陽極+鋰電負極”雙引擎發(fā)展，成為先進碳材料制造企業(yè)。欣源股份的石墨負極和索通發(fā)展的預(yù) 焙陽極均屬于碳材料，在原材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝等方面有聯(lián)系和相同之處，可形成良性互動，共同發(fā)展。

來源：未來智庫?報告出品方：方正證券