动力电池负极材料行业深度报告：一体化热潮已起关注工艺优化与技术升级.docx

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1、电气设备I证券研究报告一行业深度2022年3月17日强于大市公司名称股票代玛股价（人民币）评级300035.SZ中科电气29.88买入603659.SH璞泰来128.00增持600884.SH杉杉股份27.44增持300890.SZ翔丰华51.65增持835185.BJ贝特璃100.26未有评级300077.SZ国民技术19.88未有评级资料来源:万得,中银证券以2022年3月14日当地货币收市价为标准动力电池负极材料行业深度报告一体化热潮已起,关注工艺优化与技术升级负极材料是锂离子电池关键材料之一，竞争格局相对稳定，当前下游行业景气延续，需求持续向好；负极厂商有一定议价能力，或阶段性传导成本

2、压力，高石墨化自供比例企业承压幅度相对较小，可以维持合理利润；下游企业加速硅负极应用，受4680电池产业化催化，硅负极有望加速放量。支撑评级的要点 下游行业景气延续，需求持续向好：新能源汽车市场景气延续，预计2022年全球新能源汽车销量920万辆，其中中国销量480万辆，对应动力也池需求全球450GWh,中国227GWh0储能市场潜力巨大，随着电化学储能成本降低，优势凸显，有望成为新增储能装机主流方向。从需求上看2022年预计负极材料总需求约83万吨，2025年需求183万吨，CAGR达30%,需求持续向好。 负极厂商有一定议价能力，或阶段性传导成本压力：负极行业扩产较多，但由于扩建周期较长，

3、新产能、技术需要验证，有效供给仍集中在头部负极厂商，增量有限。受原料和石墨化代加工费涨价影响，负极成本上升，盈利持续压缩，预计负极企业仍会通过涨价向下游传导部分成本压力，其中高石墨化自供比例的企业承压幅度相对较小。 一体化布局和装炉效率提升是企业降本关键：能源政策趋紧，石墨化由于高能耗产能释放受到影响，成为限制负极产能释放的瓶颈环节。预计在2022年上半年石墨化紧缺情况延续，下半年部分头部企业自有产能释放后产能紧张将得到一定缓解，全年维持紧平衡。石墨化成本占人造石墨成本的60%,提升石墨化自供比例可以显著降低生产成本。行业内开始技术迭代，箱式炉和连续式石墨化在也耗和单位面积产出有明显优势,有望

4、成为未来发展方向。在石墨化产能和新工艺上具有前瞻性布局的负极企业将抢占先机，逐步拉开与同行的成本差距 硅负极成产业竞逐风口，头部厂商优享技术、需求红利：高带电量仍是新能源汽车主要发展方向，硅负极因比容量远高于石墨负极，被视为最具发展潜力的下一代锂离子电池负极材料。2021年以来下游企业积极导入硅负极应用，受4680电池催化，硅负极有望加速放量。硅负极具备较高壁垒，需要大量研发和资本投入，头部厂商布局较早，具有先发优势，将优享技术和需求红利。投资建议 新能源汽车销量快速增长，动力电池需求持续向好。负极材料壁垒较高，竞争格局较好，高石墨化自供比例和具备技术优势企业盈利能力更强。预计未来几年一体化布

5、局和石墨化新工艺仍是企业竞逐焦点，在一体化和新工艺上有前瞻性布局的企业将进一步压低成本，扩大收益。硅负极正成为企业竞逐风口，由于具备较高壁垒，布局较早的头部企业具有先发优势，将优享技术和需求红利。推荐中科电气、璞泰来、杉杉股份、翔丰华，建议关注贝特瑞、国民技术。评级面临的主要风险 新能源汽车产业政策不达预期；新能源汽车产品力不达预期；产业链需求不达预期；产业链价格竞争超预期；原材料价格出现不利波动；疫情影响超预期。石墨类负极为当前主流5竞争格局稳定，需求景气无忧11降本需求迫切，硅负极产业化有望加速19投资建议29风险提示30图表目录图表1,锂离子电池工作原理示意图5图表2.LiCo2C电池充

6、放电原理5图表3,锂电池四大要素作用及要求6图表4.负极材料分类7图表5.天然石墨和人造石墨性能对比7图表6.天然石墨和人造石墨工艺流程8图表7,软碳结构8图表8.硬碳结构8图表9.软碳、硬碳与石墨类负极对比9图表10.硅负板材料对比9图表硅基负极材料工艺流程9图表12.不同负极材料性能指标对比10图表13.2021年全球负极材料产量占比11图表14.2020年全球负极材料企业产量占比11图表15.2020年国内负极材料企业市占率11图表16,2021年19月国内负极材料企业市占率11图表17.2016-2020年不同负极材料市占率变化12图表18.2021年锂离子电池下游市场占比12图表19

7、,2020-2021年全球新能源汽车销量及增速13图表20.2017-2025年全球3C消费电子锂电池出货量及预测13图表21,2016-2025年全球储能锂电池出货量及预测14图表22.全球负极材料需求测算14图表23,2020-2021年国内负极材料产量15图表24.国内石墨化名义产能统计（万吨）16图表25.2021年以来国产针状焦价格16图表26.2021年以来国产石墨化代工价格16图表27.石墨化外协加工下2021年以来负极企业单位毛利润17图表28.人造石墨成本估算17图表29.2021年以来负极材料价格18图表30.天然石墨成本构成19图表31.人造石墨成本构成19图表32.负极

8、企业焦类原料采购种类数量20图表33.负极企业焦类原料采购均价20图表34.负极企业上游原料布局20图表35石墨化自供率提升显著提高企业利润率21图表36.部分企业石墨化自供率估算（万吨）21图表37.用堪炉工艺下1万吨石墨化产能电费敏感性测算22图表38.石墨增炳示意图22图表39,石墨化炉内培堪摆放示意图22图表40.增埸炉工艺下不同厂家单炉日产量测算22图表41.璞泰来箱式炉构造示意图23图表42.箱式炉工艺改造提升产能23图表43,连续式石墨化炉简图24图表44.堵堵法和箱式法工艺对比24图表45.负极企业石墨化工艺25图表46,2021年负极材料投资扩产项目汇总（不完全统计）25续图

9、表46,2021年负极材料投资扩产项目汇总（不完全统计）26图表47.负极企业和主要客户（不完全统计）26图表48.硅负极主要问题和解决方案27图表49,硅负极主要路线及厂商27图表50.部分厂家硅负极进展27附录图表51.报告中提及上市公司估值表31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,SOCI2,（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

10、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。图表1.

11、锂离子电池工作原理示意图Anode(graphite)ElectrolyteCathode(UiCoO2)资料来族:PanasonicIndustry,中银证券以LiC2C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劫到正极。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”。图表2LiCoO2C电池充放电原理电极充电放电电极反应LiCo2Li.C22+xLi+xe-Li1.Co2O2+xLi+xeLiCoO2正极(LiCoO2)反应类型氧化反应（Co被氧化）还原

12、反应（Co被还原）嵌/脱锂脱锂嵌锂电极反应Ce+xLi+xeLixCUxC6Ce+xLi+xe负极（石墨）反应类型还原反应氧化反应嵌/脱锂嵌锂脱锂电池反应LiCoO2CLi.C22LiCLi1.C2O2*LixC-LiCo2+C资料来源:雍大锂团中银证卷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。这四大要素是月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

13、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，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。图表3.锂电池四大要素作用及要求基本要求组成部分作用负极正极电解液隔膜通过外部电路输出电流提供锂离子决定包池的容量和平衡业压帮助离子顺利移动阻隔正负极接触将正极输出的锂离子进行储存后放出电势低离子导电性好电子导电性好储锂量大电压随含锂量变化平缓电

14、势高离子导电性好电子导电性好储锂量大电压随含锂量变化平缓锂离子迁移数大绝缘性好不消耗锂离子电解液浸润性好锂离子自由通过绝缘性好不消耗锂番子觉芹衣苏丁SAMSUNGS。/,中银证券负极材料种类繁多，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）o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吠