负极材料行业研究：一体化热潮已起_关注工艺优化与技术升级.docx

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1、负极材料行业研究：一体化热潮已起_关注工艺优化与技术升级1 石墨类负极为当前主流锂离子电池由四大要素组成，负极是重要一环锂离子电池充放电过程可逆，循环寿命高：锂电池分为锂一次电池（又称锂原电池）和锂二次电池 （又称锂可充电电池）。锂原电池通常以金属锂或者锂合金为负极，用 MnO2，SOCl2，(CF)n等材料作 为正极。锂二次电池分为金属锂二次电池和锂离子电池。锂一次电池的研究始于 20 世纪 50 年代， 于 70 年代实现应用，后基于环保和资源利用的考虑，人们将研究重点转向可重复充电使用的锂二次 电池。与锂一次电池不同，锂二次电池用嵌入化合物替代了金属锂，电池正负极均由嵌入化合物充 当。普

2、通电池的工作原理大部分基于“氧化-还原反应”，而锂离子电池正负极材料都有“空间”让 锂离子嵌入和脱嵌，其机理除了“氧化-还原反应”以外，还基于电化学嵌入/脱嵌反应。在电极电压 降的驱动下，锂离子（Li+）可以从电极材料提供的空间中嵌入或者脱嵌。在充放电过程中，锂离子 在正负极间定向移动，由于“嵌入”与“脱嵌”并没有造成电极材料晶格结构的变化，反应具有良 好的可逆性。这让锂离子电池具有一般高能量密度可充电电池所不具备的高循环寿命。以 LiCoO2/C体系锂离子电池为例，其在充电过程中锂从正极移动到石墨，电子由石墨从外电路移动 到正极。其中正极部分 Co3+被氧化成 Co4+，负极发生还原反应生成

3、 LixC6。放电是充电的逆过程。在充放电时，锂离子在正负极间来回穿梭，因此也被称为“摇椅式电池”。锂离子电池由四大要素组成：锂电池大致可分为 4 个组成要素，分别是正极、负极、电解液和隔膜。 这四大要素是目前液态锂离子电池中不可或缺的存在，缺少其一则电池无法发挥作用。正极由集流 体（铝箔）和活性物质组成。正极所使用的活性物质往往决定电池的容量和电压，活性物质所含的锂越多，则电池容量越大；正极材料电势越高，与负极组成的全电池电压就越高。因此，正极在决定电池的性能上发挥重要作用。负极的结构与正极相同，也是采用在集流体（铜箔）上涂布活性物 质的方式，其作用是对正极放出的锂离子进行可逆性的吸收/释放

4、，并通过外部电路流出电子。电解液的作用是承担锂离子在正负极间移动，因此需要使用离子电导率较高的物质，同时要有绝缘性。 隔膜在电池中承担的作用主要是分隔正负极，防止短路，同时保证离子能通过其内部细微的孔隙进行移动。负极材料种类繁多，石墨类负极应用最广负极材料种类繁多，碳材料应用最广：锂离子电池负极材料应具有尽可能低的电极电位、较高的 Li+ 迁移速率、高度的 Li+嵌入/脱嵌可逆性、良好的电导率及热力学稳定性。目前锂离子电池负极材料主 要分为碳材料和非碳材料两大类。与其他的嵌锂负极材料相比，碳材料具有高比容量、低电化学电 势、良好的循环性能、廉价、无毒、在空气中稳定等优点，是目前市场上最成熟的锂

5、离子电池负极 材料。碳材料又可以分为石墨与非石墨两大类：石墨是锂离子电池碳材料中研究的最多的一种，包括人造 石墨、天然石墨和各种石墨化碳，例如石墨化中间相碳微球（MCMB）和石墨化纤维等。非石墨类材 料根据其热处理时易于结晶的程度又可以分为软碳（易石墨化碳）和硬碳（难石墨化碳）。软碳的 结晶度可以通过热处理过程自由控制，一般是以煤或石油制成的沥青和其衍生物。硬碳是一种无定 型结构的碳，如各种低温热解碳，其前驱物为含有氧原子的呋喃树脂或含氮异原子的丙烯腈树脂等， 这些异原子的存在阻碍了热处理过程中材料结晶度的增加。非碳类负极材料目前大多数还处于研发阶段：非碳负极主要包括过渡金属氧化物、多元锂合金

6、、锂 金属氮化物和过渡金属氮化物、磷化物、硫化物、硅化物等等。尽管这些材料在某些方面比碳材料 具有更大的优势，例如具有更高的比容量、更好的循环性能、更好的倍率性能等，但同时存在很多 问题有待解决，例如充放电过程中的体积膨胀，电压滞后、安全性差等。目前最有可能率先取得突破的是硅材料，市场上已有相关应用，但其成本和售价高昂，性能有待进一步验证和评价，还没有 大范围铺开。石墨类是最常用的负极材料：石墨类材料嵌锂有以下特点：嵌锂电位低且平坦，可以提供高且平 稳的工作电压。嵌锂容量高，LiC6的理论容量为 372mAh/g。与有机溶剂相容性差，易发生溶剂共 嵌入，降低嵌锂性能。人造石墨由石油焦、针状焦、

7、沥青焦等原料通过粉碎、造粒、分级、高温石 墨化加工等过程制成。人造石墨在循环性能，倍率性能、与电解液的相容性等方面具有优势，但是 容量一般低于天然石墨，因此决定其价值的主要因素是容量。天然石墨采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表面处理等工序制成。天然石墨压实密度高，容量一般相对人造石墨 较高，因此循环性能，倍率性能，高低温性能等指标是判断天然石墨性能的重要指标。石墨负极生产流程较长，企业工艺细节存在差异：人造石墨生产流程主要分为破碎、造粒、石墨化和筛分四大环节近十余个小工序，各个企业在细分环节可能采取不同工艺流程，比如江西正拓和星 城石墨会在造粒流程末端对原料进行碳化，紫宸在石

8、墨化后对材料进行碳化包覆等，这些工艺细节 均会影响产品的最终性能。人造石墨工艺流程中最能体现技术门槛的是造粒和石墨化环节。石墨颗 粒的大小、分布和形貌影响负极材料的多个性能指标，颗粒越小倍率和循环性能越好，但首次效率 和压实密度变差，反之亦然，负极企业需要根据应用和下游需求设计颗粒粒度和表面形貌。石墨化 过程中的温度、升温速度、保温时间、冷却方式等都会影响产品的最终性能。天然石墨生产流程主 要分为提纯、改性、混合、碳化四大环节，因为不需要石墨化这一高能耗环节，天然石墨的生产成 本要低于人造石墨。软碳硬碳尚未取得规模化应用：软碳即易石墨化碳，指在 2,500以上的高温下能石墨化的无定形碳， 软碳

9、结晶度低，晶粒尺寸小，晶面间距较大，与电解液相容性好，倍率性能好，但首次充放电的不 可逆容量高，输出电压较低，无明显的充放电平台电位。硬碳指难石墨化碳，是高分子聚合物热解 碳，比容量高。目前硬碳应用规模较小，大部分还是作为包覆改性材料使用，国内硬碳材料技术进 展缓慢，短期内批量应用于动力电池可能性不大。硅基负极有望成为未来发展方向：负极材料对锂电池的安全性能、能量密度及循环寿命等技术指标 有重要的影响。随着新能源汽车对续航能力要求的不断提高，锂电池负极材料也在向着高比容量方 向发展。石墨负极材料虽有高电导率和稳定性的优势，但在能量密度方面的发展已接近其理论比容 量（372mAh/g）。硅的理论

10、比容量为 4,200mAh/g，该理论比容量远超石墨类负极材料，是已知的容量 最高的负极材料，在电池能量密度不断提升的大趋势下有望成为未来发展方向。但硅负极材料在嵌 脱锂过程中会发生近 300%的体积膨胀，极大地限制了硅负极的产业化应用。目前硅基负极材料主要 分为硅碳负极材料和硅氧负极材料两大类别。从制备工艺和流程上看，相对石墨负极材料，硅基负 极的制备工艺复杂，各家生产流程不同，没有统一的产品标准，目前常见的制备方法有化学气象沉 积法、机械球磨法、高温热解法等，工业上为了保证更好的性能通常使用多种手段组合来制备。其他负极材料尚未开启商业化应用：其他负极材料还包括中间相碳微球、钛酸锂、碳纳米管

11、、氮化 物、锡基氧化物等，由于生产条件苛刻，产品一致性难以把控且价格高，或者循环性、稳定性、不 可逆容量等一个或几个指标存在较明显缺陷，均未达到产业化标准。2 竞争格局稳定，需求景气无忧锂电负极产能集中于中国，市场格局相对稳定全球锂电负极产能集中于中国，海外企业市占率逐渐式微：负极是高能耗和技术密集型行业，和海 外相比，中国负极企业在产业链布局、产品性能和成本上具有显著优势。根据高工锂电统计，2020 年全球负极材料出货 53 万吨，其中中国负极材料企业出货 37 万吨，占全球出货量的 69.81%。2021 年全球负极材料产量中 95%集中于中国，占绝对主导，其余产能主要集中于日本和韩国。国

12、内负极 材料供应商主要有贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、凯金能源、中科电气、翔丰华、尚太科技等。国外 负极材料企业主要有日立化成、三菱化学以及韩国浦项化学等。头部企业持续领跑，仍未走出真正龙头：国内负极材料市场占有率呈现“四大三小”格局，四大分 别是贝特瑞、江西紫宸、上海杉杉和广东凯金，以上四家企业在 2020 年和 2021 年前三季度市占率分 别为 55%和 57%，格局基本保持稳定。“三小”分别是中科星城、翔丰华和尚太科技。以上 7 家企业 在 2020 年和 2021 年前三季度市占率分别达到 71%和 77%，市场集中度较高。负极出货以人造石墨为主，市占率持续提升：基于成本与性能综合考虑，

13、人造石墨因循环性能好， 安全性能相对占优，在动力电池市场应用较多。天然石墨因性价比高，容量，低温性能较好，在消 费电子电池市场、动力电池市场均有应用。其他碳系和非碳系材料，如软/硬碳，钛酸锂，锡基材料， 硅碳合金等新型负极材料目前处于试用阶段，可能在未来几年逐步产业化，其中石墨烯，硅碳复合 材料的发展前景较好，目前总体市占率不足 2%。受国内动力电池市场爆发式增长带动，人造石墨负 极自 2018 年开始加速渗透，2020 年渗透率达 83.6%，相比 2016 年提升 15.5 个百分点。下游行业景气高涨，负极材料需求无忧下游需求以动力、3C 数码和储能为主：锂电池负极材料属于锂电池的上游行业

14、，需求受锂电池相关 行业景气度影响。锂电池目前主要分为动力，3C 消费电子和工业储能等三大领域，其中动力和储能 属于新兴市场，增速较快。据 GGII 统计，2021 年动力电池、数码及其他 3C 消费电子和储能合计占锂 离子电池消费市场份额的 91%。新能源汽车景气延续，带动负极需求快速增长：自 2019年以来全球新能源汽车市场呈现逐年加速增 长态势，2021年新能源汽车市场全面爆发，月度销量屡创新高，渗透率不断提升。2021 年全球新能 源汽车销量达 611 万辆，同比增长 110%；全年渗透率 8%，相比 2020 年 4%的渗透率实现翻倍增长。 展望 2022 年，从新能源汽车主流市场来

15、看，尽管国内市场新能源汽车补贴标准在2021 年基础上退坡 30%，同时部分新能源车型开启涨价，但多家车企新能源销量淡季不淡，仍在 1 月迎来“开门红”。中长期来看，国内新能源市场仍将保持较快增长，渗透率将持续提升。欧洲市场部分国家补贴出现 退坡，但幅度有限，且主要新能源汽车市场德国、西班牙和爱尔兰新能源汽车补贴都进行了延期， Fit for 55法案碳排放标准大幅趋严，将加速推动欧洲车企电动化进程。美国重建更好法案大 幅提高新能源汽车单车补贴金额且取消单一车企销量额度限制，如获通过则有望极大带动新能源汽车市场发展，同时传统车企发力，优质供给不断推出，特斯拉一家独大的局面有望改变。整体来看，

16、2022 年全球新能源汽车市场有望迎来中、美、欧三方共振，景气度高企，将带动动力电池产销进一步放量，负极材料需求持续向好。3C 数码消费电子市场稳定增长：受新兴 5G 技术商业应用的推动以及疫情以来线上教育、线上办公 以及居家影视娱乐需求增长的驱动，全球 3C 数码消费类电子产品市场保持较快增长。根据起点研究 院统计，2020 年全球应用于智能手机、笔记本电脑、智能穿戴设备、移动电源等 3C 数码类的锂电池 出货量 50GWh，同比增长 17%，预计在 2025 年达到 94.3GWh，年复合增长率 13.6%。储能赛道潜力巨大，电化学储能大有可为：储能指的是在发电端和用电端不一致时，利用物理

17、或者 化学方法将能量储存起来并在需要时释放，它能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段，也是显著提高 风、光等可再生能源的消纳水平、支撑分布式电力及微网、推动主体能源由化石能源向可再生能源 转型的关键技术。全球储能市场正以前所未有的速度增长。据彭博新能源财经统计，2020 年底全球 储能累计装机容量达 17GW/34GWh，预计全球储能市场在 2030 年前将以 33%的年均复合增长率增长， 2021-2030 年间新增 345GW/999GWh 的储能装机容量。相比抽水蓄能，电化学储能受地理条件影响小， 建设周期短

18、，可灵活运用于电力系统各环节和多种场景。随着全球主要国家颁布多项储能激励政策、 规划以及电化学储能成本下降、经济性逐步体现，以磷酸铁锂为代表的锂电储能技术正成为新增储 能装机的主流路线。起点研究院预计 2021年全球储能锂电池出货量 32.8GWh，到 2025 年达 167.5GWh， 年均复合增速 42.36%。石墨化产能趋紧，成本压力或进一步传导2021 年负极材料出货量大幅增长：据百川盈孚统计，2020 年我国锂电负极材料出货合计 37.59 万吨， 2021 年出货 63.18 万吨，同比增长 68.08%，增长明显。从增长率来看，2021 年上半年增长率明显高于 下半年，主要原因是

19、 2021 年“能耗双控”目标较为严峻，在政策影响下多地相继限电限产，导致石 墨化和负极产能释放受到一定影响，四季度负极材料出货量出现一定程度下滑。能源政策成为影响石墨化产能新变量：能源政策对石墨化产能的影响主要体现在三方面：影响存量产能开工率。2021 年“能耗双控”形势较为严峻，上半年 9 个省区触及一级预警，10 个省份能耗 强度达二级预警。根据隆众资讯统计，上半年一级和二级能耗预警地区对应石墨化产能 35.7 万吨， 约有 15%-30%产能受到影响。影响新项目审批和建设。生态环境部于 2021 年 5月印发关于加强 高耗能、高排放建设项目生态环境源头防控的指导意见，提出对“两高”项目

20、：即煤电、化工、 石化、钢铁、有色金属冶炼、建材等 6 个行业类别项目加强生态环境源头防控。石墨化项目新增能耗评估要求，5 万吨标准煤（5 万吨标准煤换算成 1.6 亿度电，对应 1.3 万吨石墨化产能）以上能耗评 估审批趋严，对于已经在产和拟投产的项目需补齐手续，新项目流程审批难度预计较大。影响企 业生产成本。石墨化属高能耗产业，目前产能主要集中地区内蒙、四川等地电价均有上涨，导致企业购电成本升高。在现有坩埚炉工艺下，石墨化耗电 14,000kWh/吨，电价每上涨 0.1 元/kWh，石墨化 成本将上升 1,400 元/吨。2022 年石墨化产能仍然趋紧：行业内石墨化厂家主要可以分为三类：负

21、极企业自建石墨化产能。 跨界和业务相关联企业：锂电池行业的快速增长吸引了包括光伏企业易成新能、工程机械企业山 河智能、油田服务企业杰瑞股份等公司布局锂电负极业务，其中部分跨界企业的传统业务包括石油 开采、石墨电极生产等，具有一定的业务协同性和相关性。第三方加工厂：产能较大的第三方加 工厂一般与负极大厂有较深入的绑定。例如瑞盛主要供应璞泰来、杉杉和贝特瑞，四川集能主要供应中科电气，蒙集供应杉杉等。此外还有众多万吨级别以下的小厂。根据鑫椤锂电统计，2021 年年 初至 2021 年 9月期间新增负极石墨化产能 12.5 万吨，合计总产能约 82 万吨。虽然石墨化产能在随负 极产能同步扩张，但速度明

22、显慢于负极。根据隆众资讯统计，2021 年 9-11月国内负极产量分别为 6.4 万吨、6 万吨、5.9 万吨，环比分别下跌 7.8%、6.1、2.5%，同比分别上涨 68.2%、58%、24.2%，负极材 料产量连续 3 个月环比出现下滑且同比增速放缓，持续验证石墨化环节产能紧缺。从 2022 年新增产 能来看，石墨化扩产集中在头部负极企业，大部分产能预计在 2022 年三、四季度投放，综合考虑产 能建设周期、限电环保政策以及石墨化加工过程本身存在的损耗等影响因素，预计石墨化产能在 2022 年上半年仍将趋紧甚至出现缺口，下半年新增产能投放后紧缺状况有望得到一定缓解。原材料和加工费价格持续上

23、涨，负极盈利承压：2021 年负极材料终端市场需求旺盛，带动上游材料 持续涨价。百川盈孚报价统计，2022 年 1 月国内针状焦生焦 7,000-8,000 元/吨，较去年同期上涨接近 50%；进口生焦 1,100-1,300 美元/吨，较 2021 年同期上涨超过 80%。产能不足叠加“能耗双控”影响， 石墨化代工价格一路走高，目前代工价格 2.4 万元左右/吨，较去年同期上涨近 60%。尽管负极材料 价格出现一定程度跟涨，但主要是为了对冲成本上涨影响，压力并未完全传导至下游，导致负极材 料企业盈利承压，呈现下降趋势，但石墨化自供比例较高的企业受石墨化涨价影响较小，盈利承压 幅度也相对更小。

24、负极厂商有一定议价能力，但涨价幅度预计有限：在动力电池的材料成本中，负极材料占比在 10%-15%，下游企业对负极材料价格敏感度相对较低，同时电池企业在确立材料体系后不会轻易更换 供应商，因此会更看重负极厂商稳定供货的能力。负极材料成分复杂、生产流程长、工艺技术要求 较高，产品大多针对倍率性能、循环性能等特性进行定制，成本不透明，存在差异化，因此负极厂 商具有一定的议价能力。随着冬、残奥会结束，负极企业逐渐恢复正常产量，负极材料和石墨化产能也逐渐释放，但仍难改善市场供应紧张的现象。从盈利端看，负极企业仍可能通过涨价向下游传导部分成本压力，但预计涨价幅度有限，我们认为原因如下：首先，负极材料处于

25、锂电池产业链中 间环节，相对于上游矿产资源话语权较弱；其次，负极企业均进行了战略性的扩产布局，同行间竞 争激烈，价格有相互挤压的空间；另外，目前锂电池原材料普遍涨价，下游厂商承受能力有限，负 极企业同电池厂多以长单形式合作，为保证客户群体稳定，预计企业不会轻易大幅涨价。其中高石 墨化自供比例的企业由于可以更好的控制成本，在涨价幅度有限的情况下依然可以保持合理利润。3 降本需求迫切，硅负极产业化有望加速负极材料竞争压力加大，一体化与装炉效率是降本关键人造石墨长期仍是主流，天然石墨占比短期或有反弹：受限电影响，石墨化产能受到挤压、代工价 格不断上涨，人造石墨售价随之水涨船高。目前同等容量天然石墨比

26、人造石墨便宜 1.5 万元以上，天 然石墨性价比开始逐步体现。同时，随着技术进步，天然石墨经过改性处理后与电解液相容性提升， 性能已接近人造石墨。因此，在降本的迫切需求和技术进步的双重推动下部分电池厂开始使用人造 石墨掺混一定比例天然石墨的方式实现降本。此外，站在电池厂的角度来看，短期内人造石墨的产 能扩张速度和电池厂扩产速度存在不匹配的问题，电池厂也有可能会将目光更多地转向天然石墨。 从长期来看，以人造石墨为主的电池核心技术路线不会轻易改变，但短期趋势可能是天然石墨和人 造石墨掺混，天然石墨市场占比或有一定反弹。负极材料竞争压力加大，如何降本成盈利关键：负极材料竞争压力正逐渐加大，主要来自于

27、以下三 点：负极材料主要下游动力电池市场高度集中，全球 CR5 占比超 75%，且龙头企业均在积极布局 上下游材料与资源，议价权强势。国内负极材料市场集中度持续提升，产品毛利润持续下降，且 不断有新企业入局，行业竞争压力加大。上游原料与石墨化代加工费持续上涨，负极企业面临较 大的成本压力。主流市场动力电池和储能市场目前仍以中低端产品为主，成本高低直接决定了企 业的盈利能力。因此平抑成本上涨，保证供应链稳定成为负极企业提升竞争力的重要基石。从成本 构成上看天然石墨成本受上游原料价格影响较大，直接材料约占天然石墨成本的 80%；人造石墨成 本主要集中在直接材料和石墨化加工费上，二者合计占人造石墨负

28、极成本九成以上。天然石墨原料成本占比高，拥有优质矿源的厂商竞争力更强：天然石墨的原料是石墨矿石，石墨矿 石经过浮选得到鳞片石墨，鳞片石墨经过加工得到球形石墨，球形石墨经过改性处理后制成天然石 墨负极。我国是石墨矿产销大国，但石墨负极材料对鳞片石墨的粒度、纯度、含碳量等有特殊要求： 粒度太粗，成本较高，太细则影响球形石墨产出率；含碳量高，原料成本上升，含碳量低则提纯次 数增加。因此国内基本只能选择黑龙江萝北、鸡西以及青岛莱西等地的石墨矿石。天然石墨龙头贝 特瑞拥有的朗家沟矿段是亚洲最大的天然石墨矿床柳毛石墨矿床的组成部分，其通过子公司鸡 西贝特瑞和长源矿业在鸡西市布局了大量天然石墨矿资源，保障了

29、公司可以以低价稳定获取优质天 然石墨原料，从而建立起成本优势，占据了天然石墨市场大部分市场份额。人造石墨负极原料种类多，不同原料性能、价格差异大，成本可比性差：人造石墨产品原料成分较 为复杂，包含多种焦类，添加剂，负极企业会根据产品性能和用途的不同选用不同的焦类原料和配 比。尽管近年来我国针状焦产业在研发和工业化生产上取得较大进步，但仍存在产品品质不稳定等 问题，价格上也有较大差距。目前各主要负极厂商在原料种类选择、采购成本以及后续产品售价上 存在较为显著的差异，因此我们认为并不能单纯从原料成本和利润去判断人造负极企业的竞争力， 但璞泰来、尚太科技、杉杉股份等厂商选焦能力较强，可以对原料进行甄

30、别和研发，在保证产品性 能的情况下减少高价原料用量从而实现降本。产业链向上游延伸，一体化布局成为降本保供重要一环：人造石墨原材料针状焦价格上涨和供应紧 张对负极材料企业形成了较大压力，一体化布局成为负极材料企业构筑核心竞争力的重要一环。目 前主流人造石墨厂商均在上游原料有所布局。其中贝特瑞合作的山东京阳和山东益大是国内头部油 系针状焦企业，供应能力和研发实力较强。加工费上涨、产能紧张，负极厂商加速布局石墨化产能：负极企业诸如贝特瑞、璞泰来、凯金能源、 翔丰华、中科电气等均存在将石墨化、碳化工序委外加工的情况。主要原因有：石墨化加工建设 所需固定资产投资较大，1 万吨石墨化产能固定资产投资在 1

31、 亿元左右，且石墨化加工产生的副产品 的处臵需要稳定的钢厂、铝厂客户资源。负极材料厂商可以通过对石墨化产品的理化指标比如容 量、压实密度、石墨化度、磁性物质含量等进行检测以确保委外加工的质量满足要求。人造石墨 负极材料厂商的优势在于其对各个环节加工质量的把控和成本的整体控制，将部分石墨化加工业务 委外有利于人造石墨厂商发挥其集成优势。目前，石墨化加工费大幅上涨，产能紧张，人造石墨负 极厂商开始加速布局石墨化产能，提升自供比例。石墨化在人造石墨负极成本占比大，是负极厂商降本关键：石墨化是指将非石墨碳材料在高温电炉 内把制品加热到 2,800以上，使材料转变成具有石墨有序结构的过程。根据翔丰华招股

32、说明书测算， 石墨化加工费在人造石墨负极材料中占 60%，是人造石墨负极成本的主要组成部分。根据尚泰科技 招股说明书测算，当石墨化加工单价为 1.24 万元/吨时，公司石墨化加工自供率由 50%提升至 70%， 维持其他条件不变，毛利率可提升 5.32 个百分点。今年年初石墨化加工价格在 2.3-2.5 万元/吨，相较 1.24 万元/吨大幅上涨 85.48%-101.61%。以 0.6 元/度电费计算，石墨化成本约为 1.44 万元/吨，参考当前 石墨化代加工费水平，自建石墨化可节约成本 0.86-1.06 万元/吨，预计未来石墨化自供率越高的企业， 越能够在产能释放和成本控制上占据主动，领

33、跑行业。电费是石墨化成本的主要构成，在低电价地区建设石墨化产能可以有效降低成本：电费在石墨化过 程中占比近 60%，在低电价地区建设石墨化产能可以有效降低成本。目前石墨化产能大都向四川、 贵州、云南、内蒙古等低电价地区聚集，低电价可以降低负极厂商绝对成本，但并不足以形成比较 优势。坩埚炉是石墨化当前主要生产方式，提升装炉效率是实现降本和差异化的关键：现有石墨化加工厂 商主流生产方式为坩埚法，装炉工艺为石墨坩埚装料，坩埚间的空隙填充石油焦作为导电材料和保 温料。其原理是通过电流流经炉内电阻料而使电阻料产生大量热能，传递到产品，最终实现产品石 墨化。坩埚炉技术路线成熟、装料、吸料工序复杂程度及炉内

34、坩埚摆放精度要求适中，可操作性强。 行业内有部分企业开始进行技改，用新炉型替代艾奇逊坩埚炉，但艾奇逊炉仍是行业主流，新工艺 带来的行业整体生产效率提升尚不明显。石墨化加工行业中，企业按照加工物料重量收费，对于石 墨化加工厂商，在石墨化炉建造完成后，通过不断优化装炉方式可以提高炉内空间的使用效率，降 低单位成本。因此真正体现 企业间成本差距的是在现有生产工艺下装炉方式改进带来的石墨化炉使 用效率和单炉产出提升。箱式炉改造可以显著提高生产效率：箱式炉和坩埚炉同属间歇式石墨化炉。箱式炉工艺是将整个炉 芯分成若干个等容积腔室，负极材料直接放臵于石墨板围成的箱体空间中，石墨板材具有导电性， 厢体通电后自

35、身发热，在作为负极材料容器的同时能够达到材料加热的目的。箱式炉工艺避免了负 极材料重复装入、装出坩埚的工作，且由于厢体自身材质及形状特点，厢体间无需添加保温电阻材料，仅需保留厢体四周与炉壁之间的保温材料，增大了炉内负极材料的有效容积及使用效率。将坩埚炉改造成箱式炉只需在石墨化加工完成后，炉内温度降至正常温度，清理出坩埚，再放入石墨板 即可，物料齐备的情况下仅需 1-3 天可以完成，改造时间短，不需要停产。相比于坩埚炉，箱式炉生产的主要难点和不足在于：对石墨化工艺掌控程度及技术优化水平要求较高，箱式炉因为单次装 料量大导致电流分布不均匀，装料时易残留空气，因此产品一致性要稍逊于坩埚炉。厢板拼接过

36、 程精度较高，装料吸料操作难度加大。加热过程需更加精确地控制送电曲线及温度测量。石墨 化加工过程中不同客户、不同型号产品对石墨化加工要求不同，因此单炉单次加工过程仅能装同一 加工要求的产品，而箱式炉单炉容积大，产品调整灵活性较低，使用箱式炉的企业需要具备一定的 客户体量。根据璞泰来定增回复测算，箱式炉艺可以使单炉有效容积成倍增加，而总耗电量增加约 10%，产品单位耗电降低 40%-50%左右，但目前大部分厂家仍然沿用成熟的坩埚炉路线，没有进行大 规模的工艺转换。此外，在由坩埚炉转向箱式炉的转换过程中，厂家也需要一定时间学习，积累技 术和经验。连续式石墨化炉有望成为未来发展方向：连续式石墨化炉并

37、不是一种特定的石墨化工艺炉，它是相 对间歇式石墨化工艺而言的。所谓连续指的是在生产过程中没有断电过程，石墨化产品在炉中经过 一些列温区，在炉中移动加热，从而实现石墨化过程的连续生产。其生产原理是将备好的散状石油 焦由上装料装臵送入进料斗，物料靠自重进入连续式石墨化电炉内的高温区，原料先后经过干燥、 煅烧阶段，将产生的蒸汽挥发和排出，进入高温区后物料达到石墨化温度，石墨化完成后物料进入 炉底冷却器，冷却到 200-300时打开冷却器底部闸板，让物料自然冷却至室温，实现高纯散状石 墨连续生产的目的。连续式石墨化炉将间歇式生产的清炉、装炉、通电、冷却、卸出等多道工序整 合，从而提高了生产效率，降低了

38、电耗，且容易实现自动化。但连续式石墨化炉的设备维护和折旧 费用很高，炉体保温问题和出料间隔等工艺问题还亟待解决，产品性能和坩埚炉、箱式炉还存在一 定差距，目前仍处于技术积累和突破阶段，没有大范围应用。产能快速扩张，拥有核心技术和优质客户的企业更具优势需求驱动下产能快速扩张：为配套满足下游客户快速增长的需求，保持市场竞争力，负极材料企业 纷纷加速产能扩张。同时由于业务上的联系，部分跨界企业诸如碳素加工、煤化工、石油开采企业 通过自建、收购或者入股的方式开始布局负极产能。拥有核心技术和优质客户的企业更具优势：随着未来负极新增产能逐步释放，负极材料市场竞争将 进一步加剧，我们认为在这种情况下应当关注

39、企业是否拥有核心技术和优质客户来保证新增产能的消纳。从市场结构来看，动力电池毫无疑问是未来最大的增量市场，相比于 3C 数码电池和储能电池， 动力电池对负极材料的性能要求更高，市场竞争也更为激烈，拥有核心技术和高端产品的企业更具 不可替代性，而低端重复产能则面临降本压力甚至淘汰的可能。从合作模式上看，目前主流负极材料企业均捆绑电池龙头厂商，联合开发和生产，在大客户开发上享有先发优势。在产能大幅扩张的 背景下，客户结构更加优质的厂商产能消纳确定性更高。随着越来越多的国际电池龙头进入中国市 场，国内负极企业正加快对国际客户的开拓，其中贝特瑞、杉杉、璞泰来主要定位于高端产品，进 入海外电池厂供应链时

40、间更早，随着产能扩张，出货量将持续提升。第二梯队的负极企业正积极改 善客户结构，由绑定大客户逐步走向优质客户的广泛覆盖。其中中科电气已与 SKI、LG 展开合作； 凯金能源已通过松下、三星 SDI、LG 化学的送样或中试检测；翔丰华正积极接触三星 SDI、松下等国际知名企业。未来客户结构单一，客户质量较差的负极材料厂商发展将受到较大局限。硅负极关注度提升，产业化加速进行时硅负极优势明显，有望成为未来发展方向：石墨的理论克容量为 372mAh/g，目前部分厂家产品可以 达到 365mAh/g，已经接近理论极限值。目前新能源汽车仍在追求更高的续航里程，三元电池长期高 镍路线不改，锂电池企业需要克容

41、量更高的负极材料以生产更高能量密度的电池。根据电池中国网 数据，纯硅负极的理论克容量高达 4,200mAh/g，是石墨类负极材料的 10 倍以上，且硅具有较低的嵌 锂电位、不存在析锂问题、储量丰度远高于锂，是理论上最为理想的下一代负极材料。产业化仍存技术难点：硅负极虽然已初步开启商业化应用，但在负极材料中占比仍然很低。根据 GGII 统计，2020 年硅碳负极占比仅有 2%左右。限制硅负极大范围应用的问题主要在于其材料自身性质和 技术发展。硅负极的缺陷主要体现在：随着嵌锂深度增加，锂离子与内部晶体硅反应生成合金， 导致体积膨胀，进而导致电极结构破坏、粉化。体积膨胀导致极片松动，与集流体失去有效

42、接触。 反复巨大的膨胀收缩导致 SEI 膜不断形成、破裂，消耗电池中的锂。硅负极缺少良好的粘结剂。 存在明显的电压滞后。针对以上问题，产业内也给出了纳米化、包覆、预锂等解决方案。技术路线分化，硅氧商业化进度领先硅碳：目前硅基负极材料主要分为硅碳负极材料和硅氧负极材 料两大路线。其中商业化的硅碳负极容量在 450mAh/g 以下，首效高，但体积膨胀较大，导致循环差， 因此一般用于消费电池。硅氧负极的理论容量为 2400mAh/g，但成本较高，首效相对较低，循环性能 好，既可用于消费，也可用于动力电池。硅基负极成企业竞逐风口：2021 年以来，硅负极参与车企明显增加。特斯拉将硅负极应用于 Mode

43、l 3， 在人造石墨中加入 10%的硅，将负极容量提升至 550mAh/g，单体能量密度达 300Wh/kg；蔚来发布预 锂化硅碳负极、带电量 150kWh、续航里程达 1,000km 的半固态电池，配套蔚来 ET7，预计将于 2022 年四季度推出；广汽埃安 AION LX 采用海绵硅负极片电池技术，电芯比能量超过 280Wh/kg，NEDC 续 航超过 1,000km。在供给端，硅负极也正逐渐成为企业竞逐风口，各大企业纷纷加速布局。4680 大圆柱电池量产在即，带动硅负极需求提升：特斯拉发布的 4680 电池在设计和生产上具有革新 性。4680 电池采用了高镍正极，需要使用比容量更高的硅负极与之匹配，最大限度的提升电池整体 能量密度，其次，4680 圆柱形的体积相较于方形和软包结构，更容易控制硅负极的体积膨胀。特斯 拉在 2022 年 2 月份宣布已生产了 100 万块 4680 电池，预计 4680 电池会在 2022 年出货，在 2023 年迎 来放量，带动硅负极增长。