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航鋰電池發展趨勢。

1）硅基負極材料主要優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化材料性 能，例如硅氧復合材料和硅碳復合材料。除優化材料性能外，電池體系優化路徑也在研究中。

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，后經干燥、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，正極中的鋰離子發生“嵌入”和“脫嵌”電化學反應，負極作為載體負責儲存并釋放鋰離子并使電流從外電路通過。

1.2 負極材料分類及產業鏈

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，復合石墨與中間相碳微球經過摻 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或小規模生產階段，尚未實現商業化。

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、循環壽命、安全性等核心指標均產生直接影響。天然石墨和人造石墨成本較低、生 產技術和配套設施完善、石墨類材料穩定性較高，占據負極市場主導地位。但由于天然石墨和人造石墨克容量已應用至材料理論極限， 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展方向。

1.4 負極材料競爭格局：龍頭企業率先布局新型負極材料、二線企業份額提升

鋰電負極行業集中度高，龍頭企業率先研發生產新型負極材料；第二梯隊 廠商專攻人造石墨負極，企業市占率穩步提升。國內一線負極材料企業市 場占有率較為集中，CR3和CR5分別達到45%和65%。負極龍頭企業貝特 瑞、杉杉股份、璞泰來憑借企業研發生產優勢，領跑新型負極材料賽道。

1.5 負極材料企業下游客戶

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，電池企業對負極材料需求旺盛。國內負極龍頭企業與 國內外優質電池廠商合作緊密，深度綁定下游客戶。

1.6 負極材料產業發展迅猛，出貨量逐年拉升

國內負極材料市場規模快速擴張，出貨量逐年拉升。據高工鋰電統計數據顯示，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航邁入新的里 程碑。目前行業正朝著高鎳正極搭配硅基負極的技術體系邁進，綜合提升了鋰電池能量密度、環境友好性及安全性。

2.2 新型負極材料：硅基負極簡介及發展路線

硅基負極材料主要優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、對環境友好等特點。硅材料的低電導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。

2.3 硅基負極材料技術優化路線

通過對材料設計和電池體系兩方面進行優化，硅基負極性能將進一步提高，逐漸達到產業化標準。材料優化方面， 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。硅基負極復合改性提升了硅的導電性并加強材料機械強度，維持結構穩定，從而增強循環穩定性。

2.4 硅基負極材料制備工藝

硅碳負極和硅氧負極結合了硅、碳的雙重材料優勢，其特點為高克容量、高導電、低膨脹、循環穩定。硅材料解決 了碳材料克容量上限問題。碳材料導電性較強，兩種材料復合提高了硅負極的導電率。碳材料在循環過程中體積變 化小于10%，抑制了硅材料體積膨脹的缺陷，從而保證電極結構和電池的循環穩定性。

2.5 負極企業加快布局硅基負極

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航鋰電池發展趨勢，負極廠商積極研發并布局硅基負 極材料，以滿足未來市場需求。負極龍頭企業貝特瑞、杉杉股份均計劃建設萬噸級硅基負極產能基地。

2.6 特斯拉4680電池硅基負極材料應用

4680電池產能釋放，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，自主設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壽命。僅顆粒包覆技術一項就可使車輛續航里程增加20%， 并將每千瓦時的生產成本降低 5%。

2.7 新型負極材料：硬碳的性質與性能

硬碳指難石墨化碳，是一類以高分子聚合物為前驅體經高溫熱解得到的碳材料，一般在1000℃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構，具有極佳的低溫倍率性能和優異的電解液兼容性，使其成為最具潛力的負極材料之一。

2.8 硬碳在電池領域的應用

隨著新能源汽車產業的發展，電池生產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，應用于EV和HEV 。國內電池材料廠家也在積極研發并小規模生 產了部分硬碳產品。

3. 石墨負極材料行業現狀與發展趨勢

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，天然石墨為輔的產品結構。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，結構有明顯流動紋理，根據生產原料的不同，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節。目前油系和煤系針狀焦價格均漲至每噸11000元 以上，石油焦漲至每噸4800元以上，預計后續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。人造石墨的加工環節主要為原材料的石墨化、粉碎、造粒、碳化；其中石墨化環節為最重要、成本占比最大的環節。造粒環節中二次造粒技術壁壘高，會影響產品性能、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、部分地區受限電影響石墨化減產，疊加電費上漲所致的石墨化加工費攀升，上下擠壓下導 致石墨化產能緊缺，加工費上行，成為負極材料產能釋放的核心瓶頸。

3.8 人造石墨負極材料成本拆分

選用尚太科技的財務數據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模 極小，便于了解人造石墨一體化項目的成本構成。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，疊加生產規模快速增加所致。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，下游消費端產品需求持續擴張

4.1 新能源汽車市場空間

全球新能源汽車產量大幅增長，空間進一步打開。2021年全球新能源汽車產量達到625萬輛，同比大幅度增長112%。展望2022年，國內和歐洲市場繼續推進，美國市場放量，預計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

全球動力電池產業保持高速發展態勢。2021年，全球動力電池裝機量累計296.8GWh，同比增長超過121.8%。我國動力電池產業蓬勃發展。據中國汽車動力電池產業創新聯盟數據，2021年，我國動力電池裝機量累計154.5GWh， 同比增長142.8%。預計2025年動力電池裝機量將達655.74GWh，復合年增長率高達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模為66.30GWh。我們預計 2025年儲能鋰電池需求量將達到254.70GWh，復合增長率有望達到40%以上。國內鋰電池規模快速擴張，新能源發電占比提升，為鋰電池儲能提供了天然土壤。但上游碳酸鋰資源開發較為滯后， 導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的儲能市場將保持高速增長。根據CNESA數據，2021年我國新型儲能達到 2.40GW，按容量計算約5.80GWh，2025年國內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品如智能手環、藍牙耳機等成為 需求新的增長點。據Bloomberg數據顯示，2021年全球消費市場鋰電池（涵蓋數碼、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、生產與制造。主營負極產品包括天然石墨、人造 石墨、中間相碳微球、硅基復合材料等。公司的種子業務“石墨烯材料”目前仍處于培育階段。公司將繼續完善石墨烯產業布局，發揮技術及資源優勢，將 石墨烯產業打造成以碳基散熱材料為主打產品，集生產、研發與銷售一體的熱管理材料企業。

5.2 杉杉股份

公司主營負極產品包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、復合石墨等。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能12萬噸，石墨化產能4.2萬噸。根據鑫欏鋰電數據，公司人造石墨出 貨量排名全球第一。同時公司快充類產品快速放量，出貨占比提高至約50%。公司硅基負極產品率先實現規模化市場應用，在消費和電動工具領域已實現百噸級銷售；在動力電池領域，已通過 客戶認證、實現裝車，未來銷量有望大幅提升。

5.3 璞泰來

公司主營負極產品包括人造石墨、復合石墨。公司正在全面加快負極材料和涂覆隔膜的一體化產能布局，截止2021 年底，公司年有效產能達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能。另一方面，公司加速 推進涂覆隔膜業務一體化建設，隔膜基膜、涂覆加工、涂覆材料、粘結劑及涂覆設備業務的協同作用進一步凸顯。

5.4 中科電氣

公司主營負極產品包括人造石墨、天然石墨。公司在鋰電負極領域具有較強的研發實力及工程化應用能力，在石墨 粉體加工技術、熱處理工藝和石墨復合技術保持業內領先；具備負極材料全設備、全產線設計、施工、運行的一體 化建設和運營能力。同時，公司自行設計建設的貴州生產基地負極材料產線是業內自動化程度最高的產線之一。

5.5 翔豐華

公司主營負極產品包括人造石墨、天然石墨、復合石墨。公司產品線完備，一直堅持人造石墨與天然石墨并重的技 術路線。此外，在高能量密度、低膨脹、長循環等特性產品研發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勢。公司主要管理團隊均具有豐富的鋰電池行業管理、研發經驗，對行業市場趨勢、產品技術 發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領域，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，同時在設備和工藝上改進，提升原有產品品質，提高產品生產效率。公司擁有基于一體化生產模式的成本優勢。公司負極材料生產全部工序均自主進行，極少采購委托加工服務、可減 少毛利流出。同時，公司各個工序分布在同一生產基地，可提升生產效率、減少運輸支出，降低生產成本。

5.7 索通發展

公司主營產品為預焙陽極。2022年5月公司通過發行股份和支付現金方式購買欣源股份94.98%的股份。欣源股份主 要產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。公司通過收購欣源股份進入負極行業。公司擁有原材料成本優勢。公司2021年石油焦采購量達300萬噸，采購端議價能力強，并擁有全球采購優勢。

未來 公司負極材料產能規劃超過30萬噸，采購量將有較大增幅。公司將實現“預焙陽極+鋰電負極”雙引擎發展，成為先進碳材料制造企業。欣源股份的石墨負極和索通發展的預 焙陽極均屬于碳材料，在原材料、生產設備、生產工藝等方面有聯系和相同之處，可形成良性互動，共同發展。

來源：未來智庫?報告出品方：方正證券