負極行業(yè)工藝迭代是焦點一體化和連續(xù)石墨化有望拉開成本差距

1、目錄CONTENTS專 業(yè) 領 先 深 度 誠 信中 泰 證 券 研 究 所下游需求爆發(fā)，供需格局改善產(chǎn)品& 工藝差異化拉大，集中度提升新技術工藝壁壘高，產(chǎn)業(yè)化加速投資建議目錄CONTENTCONTENTS中 泰所 領 先 深 度 1下游需求爆發(fā)，供需格局改善5需求：負極材料隨下游高增負極材料需求高增：預計2021-2023年負極材料需求將從47.7萬噸增加到89.5萬噸。圖表：2020-2023年負極需求預測項目電池種類20202021F2022F2023F全球鋰電池合計/Gwh鈷酸鋰（3C等）35.036.738.540.5三元（含3C）178.9261.2392.3520.2LFP49.

2、8123.7184.1231.6其他5.97.710.013.0總合計263.4429.4625.0805.3負極材料單耗（噸/Gwh）鈷酸鋰（3C等）888.0888.0888.0888.0三元（含3C）912.0912.0912.0912.0LFP1026.01026.01026.01026.0其他1000.01000.01000.01000.0負極材料需求（萬噸）鈷酸鋰（3C等）3.13.33.43.6三元（含3C）16.323.835.847.4LFP5.112.718.923.8其他0.60.81.01.3總合計25.140.559.176.1實際需求29.647.769.589.5

3、來源：中泰證券研究所測算結(jié)構(gòu)：人造石墨市占率持續(xù)提升7.710.213.320.830.733.74.64.95.805101520253035圖表：2016-2020年中國鋰電池人造石墨與天然石墨材料出貨量（萬噸）4020162017201820192020人造石墨天然石墨來源：GGII、中泰證券研究所2016-2020年，人造石墨出貨量由2016年的7.7萬噸上升至2020年的30.7萬噸，人造石墨在負極材料中占比從2016 年的68上升到2020年的84 ，人造石墨出貨量大幅提高，在負極材料出貨量中占比逐年提高。競爭格局：四大三小，格局穩(wěn)定來源：GGII，中泰證券研究所正拓能源, 4%中

4、科星城, 6%翔豐華, 7%凱金能源, 14%璞泰來, 16%杉杉股份, 18%貝特瑞, 23%其他, 13%石家莊尚太,3%翔豐華, 6% 中科星城,7%凱金能源, 16%璞泰來, 17%杉杉股份, 18%貝特瑞, 22%其他, 11%翔豐華, 5% 石家莊尚太, 6%中科星城, 7%凱金能源, 13%璞泰來, 17%杉杉股份, 16%貝特瑞, 20%其他, 17%中科星城,6%貝特瑞, 9%杉杉股份, 18%凱金能源, 19%璞泰來, 24%其他, 24%貝特瑞, 11%杉杉股份, 19%凱金能源, 20%璞泰來,22%貝特瑞, 12%杉杉股份,19%凱金能源, 15%璞泰來, 21%其他

5、, 25%圖表：2018人造石墨競爭格局經(jīng)過多年發(fā)展，目前負極材料已形成四大三小格局，貝特瑞、杉杉、璞泰來（紫宸）、凱金能源為頭部一線企 業(yè)，貝特瑞為天然石墨絕對龍頭，人造石墨份額穩(wěn)步提升。圖表：2018負極材料競爭格局圖表：2019負極材料競爭格局圖表：2020負極材料競爭格局圖表：2019人造石墨競爭格局中科星城, 7%其他, 21%圖表：2020人造石墨競爭格局中科星城, 8%負極材料行業(yè)產(chǎn)能從負極材料供給來看，世界負極材料供應商主要在中國和日本，兩國負極材料產(chǎn)能之和占世界總產(chǎn)能的95 以上。圖表：2020-2023負極材料產(chǎn)能布局情況來源：wind、隆眾資訊等，中泰證券研究所國內(nèi)負極產(chǎn)

6、能（萬噸）20202021F2022F2023F貝特瑞13.315.525.529.5璞泰來7121525杉杉股份12121818中科電氣589.210翔豐華2369東莞凱金6.86.86.811.8江西正拓2.42.42.42.4深圳金潤1111金泰能1144深圳斯諾4444石家莊尚太361010華舜新能源6其他510國內(nèi)供給合計57.571.7106.9140.7海外供給12121820總供給69.583.7124.9160.72020年以來，市場比較擔憂負極擴產(chǎn)幅度大導致過剩。由于下游需求高增，基本消化了新增產(chǎn)能，我們預計負極供需格局將維持。圖表：2020-2023負極材料供需情況測算（

7、萬噸）負極材料供需格局有望優(yōu)化來源：wind、隆眾資訊，中泰證券研究所測算29.647.769.589.502040608010012014020202021F2022F2023F實際有效供給實際需求價格：整體穩(wěn)步下行，中端人造石墨有所回升在國內(nèi)現(xiàn)有的負極材料中。長期看，負極材料價格穩(wěn)步下行，短期受石墨化、原材料價格支撐，低端和高端負極 材料價格穩(wěn)定，中端人造石墨價格有所回升。圖表：天然石墨價格走勢（萬元/噸）來源：wind，鑫欏鋰電，中泰證券研究所012345678低端均價中端均價高端均價01234567低端均價中端均價高端均價圖表：人造石墨價格走勢（萬元/噸）目錄CONTENTCONTEN

8、TS中 泰所 領 先 深 度 2產(chǎn)品&工藝差異化拉大，集中度提升12來源：中泰證券研究所負極企業(yè)的差異化來源分布原材料甄選高端化石墨 工藝針狀焦布局石墨化布局艾奇遜箱式連續(xù)式成本端產(chǎn)品端硅碳負極技 術領先我們認為，負極材料企業(yè)的差異化主要來源于：（1）成本端：以石墨化、針狀焦為核心的一體化布局，核心包括石墨化工藝路徑的突破；（2）產(chǎn)品端：以高端化石墨工藝及原材料甄選技術，硅碳負極等新產(chǎn)品為主。13來源：各公司公告，中泰證券研究所產(chǎn)品差異化：人造石墨價格方差較大負極材料價格分布方差較大，以璞泰來為代表的高端人造石墨價格均價達5.8萬元/噸，而低端的產(chǎn)品價格僅為2.3 萬元/噸。圖表：各企業(yè)石墨銷

9、售均價（2020年；單位：萬元/噸）5.84.34.23.03.02.62.321034567璞泰來杉杉股份貝特瑞中科電氣凱金能源尚太科技翔豐華負極材料指標眾多，在平衡中前進。由于各類型電池及廠家對于石墨材料的參數(shù)要求不同且持續(xù)變化，以日立化成 為例，更多是通過參數(shù)控制來獲得不同標準的負極材料，結(jié)合新工藝如包覆、復合與摻雜等對整體性能進一步提升。負極技術優(yōu)勢的建立一方面將依賴于產(chǎn)品傳統(tǒng)工藝造粒對不同產(chǎn)品迭代帶來的經(jīng)驗積累和包覆等新工藝的研發(fā)。14來源：各公司公告，中泰證券研究所產(chǎn)品差異化：負極是產(chǎn)品差異化度較高的電池材料之一圖表：日立化成專利申請分布（2014）工藝性能優(yōu)化案例核心工藝造粒石墨

10、材料的顆粒大小對電極比表面積和邊緣原子的 比例有很大影響，從而影響石墨負極材料的電池的 制漿工藝、體積能量密度及首次充電時的不可逆比 容量等。優(yōu)化石墨顆粒的粒度分布及顆粒形貌可提 高人造石墨負極材料的比容量和首次充放電效率。石墨化石墨化方式影響比容量、不可逆性以及產(chǎn)品一致性優(yōu)化工藝包覆及表面改 性摻雜炭包覆和表面氧化改性可降低人造石墨負極材料的 比表面積, 對提高其振實密度、比容量和首次充放電 效率具有明顯的作用摻雜微納米多孔Si-Ag顆粒來改善石墨的導電性及提 高充放電效率圖表：負極材料主要核心工藝決定人造石墨的品質(zhì)工藝主要取決于造粒、包覆表面改性、石墨化工藝中，高端人造石墨為提升性能，一般

11、要采 取混料、進一步碳化、包覆等工序，工藝更為復雜。15來源：各公司公告，中泰證券研究所產(chǎn)品差異化：負極廠商工藝對比圖表：廠商石墨化工藝對比進料 檢驗原料 投入粗碎精碎分 級表面 改性造粒整形篩 分石墨化打散混 合篩分磁選包裝入庫粗破烘干精碎表面改性焙燒石墨化打散混 合篩分磁選包裝入庫領料融合原料 投入破碎整形控制石墨化表面改 性篩分磁選包裝入 庫進料 檢驗低溫熱處理原料預 處理混料石墨化混料炭化篩分磁選包裝入 庫進料 檢驗造粒原料 投入破碎造粒石墨化破碎篩分磁選包裝入 庫進料 檢驗混合混合璞泰來翔豐華凱金能源尚太科技貝特瑞低端負極材料對其產(chǎn)品的性能要求相對較低，技術上較為容易實現(xiàn)，門檻較低。

12、高端產(chǎn)品工藝復雜且下游需求不斷更新，龍頭通過產(chǎn)品快速迭代保持領先。以璞泰來為例，其通過快速迭代保持領 先，每半年度G系列產(chǎn)品的性能指標均有所提升，持續(xù)滿足高端客戶功能改善、性能提升的技術和市場需求。16來源：各公司公告，中泰證券研究所產(chǎn)品差異化：中高端具備較高壁壘圖表：各企業(yè)專利數(shù)量（截至2020）050100150200250300350400450500貝特瑞璞泰來杉杉股份翔豐華尚太科技凱金能源050001000015000200002500030000350004000045000貝特瑞璞泰來杉杉股份翔豐華尚太科技凱金能源圖表：各企業(yè)研發(fā)投入絕對值（萬元，截至2020）成本差異化：原材料

13、、石墨化為核心成本在人造石墨整個工序的成本中，焦類原料和石墨化工序占據(jù)較大比例，分別約為42 、50。人造石墨根據(jù)其性能分為高、中、低端三類。高端人造石墨負極原材料采用針狀焦，低端人造石墨負極材料采用 石油焦，兩類人造石墨成本差異主要產(chǎn)生在于原材料焦類原料和石墨化和工序復雜度。圖表：人造石墨負極材料成本構(gòu)成（ ）17單位：萬元/噸值值值2%值石墨化制造和人工費用焦類材料瀝青來源：公司公告等，中泰證券研究所圖表：高低端人造石墨成本情況高端人造石墨低端人造石墨原材料針狀焦1t2.1石油焦1.8t1石油焦0.6t瀝青0.17t瀝青0.2t石墨化1.91.6制造費用0.20.1人工費用0.10.1成本

14、合計4.32.839.25%36.8%34.7%31.1%28.8%27.7%23.1%20%15%10%5%0%25%30%35%40%45%尚太科技貝特瑞中科電氣璞泰來翔豐華杉杉股份凱金能源18來源：翔豐華招股說明書，中泰證券研究所成本差異化：一體化布局&材料迭代1）一體化布局：1）尚太科技：100 自供石墨化。2）貝特瑞：依靠自供石墨化+天然石墨上游礦山開采、浮選到 負極材料成品一體化獲取超額收益。3）璞泰來自供石墨化。3）中科電氣：石墨化布局+石墨化工藝改進。2) 材料選取及替代：璞泰來、尚太科技等對原材料甄別進行研發(fā)，在保證材料性能情況下減少高價格的原材料用量進行降本。圖表：主要負極

15、公司毛利率對比（2020年）成本差異化：石墨電極&負極雙景氣，原材料價格上漲來源：隆眾咨詢、wind,中泰證券研究所價格變動：長期隨著石油市場價格變動，短期受行業(yè)供需影響（1）2019/8-2020/1：該段時期石油價格穩(wěn)定，但隨著行業(yè)不斷擴產(chǎn)，針狀焦價格走低。（2）2020/1-2020/10 ：行業(yè)受疫情大環(huán)境影響，市場活力受限。同時石油市場價格保持相對穩(wěn)定影響，針狀焦價 格變動幅度較小 。（3）2020/11至今 ：國內(nèi)疫情轉(zhuǎn)好，市場恢復迅猛。負極材料需求提升疊加石墨電極下游電爐開工率維持高位，焦類需求提升，同時油漿價格上漲，推動針狀焦、石油焦上漲。1905001000150020002

16、5003000350002000400060008000100001200014000160001800020000圖表：2019/8-2021/7針狀焦、石油焦、油漿價格變動情況（萬元/噸）針狀焦生焦平均價格（左）針狀焦煅后焦平均價格（左）油漿平均價格（右）來源：公司公告,中泰證券研究所圖表：電爐開工率（下， ）及粗鋼產(chǎn)量（上，萬噸）1200010000800060004000200002017-032017-052017-072017-092017-112018-012018-032018-052018-072018-092018-112019-012019-032019-052019-0

17、72019-092019-112020-012020-032020-052020-072020-092020-112021-012021-032021-0580%70%60%50%40%30%20%10%0%成本差異化：21H2針狀焦產(chǎn)能投放，供需將緩解資料來源：華經(jīng)情報局，百川盈孚，觀研網(wǎng)等，中泰證券研究所我國針狀焦發(fā)展是在主流市場需求迅速增長的大背景下興起的，國產(chǎn)針狀焦企業(yè)紛紛擴產(chǎn)。2020年國內(nèi)市場產(chǎn)能 為149萬噸，21年下半年新增產(chǎn)能有望釋放，供需預計緩解。圖表：2011-2020年中國針狀焦產(chǎn)量及增速20圖表：針狀焦新增產(chǎn)能9.211.69.575.3815.1235.544.55

18、0.2-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%160%01020304050602011201220132014201520162017201820192020產(chǎn)量（萬噸）增速（%）單位：萬噸成本差異化：材料迭代降本左圖來源：專利網(wǎng)，中泰證券研究所21公司專利原材料采用石墨碎，其成本低，來源穩(wěn)定；與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明使 用石墨碎制備的人造石墨負極材料能保證較高的振實密度、首次效率、 倍率性能和循環(huán)容量保持率，滿足人造石墨負極材料的使用要求。杉杉股份原材料采用的針狀焦窯前粉和煤瀝青價格低廉，節(jié)約了生產(chǎn)成本。產(chǎn)品 有第一顆粒結(jié)構(gòu)的大倍率快速充放電能力、高振實特點，又有

19、第二顆粒 結(jié)構(gòu)的高容量特點，可應用于乘用車動力鋰電池貝特瑞減少制作極片過程中粘結(jié)劑和導電劑的用量，使電池成本降低。包覆層更加牢固致密，粉末電阻率為710-6m以下，鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定凱金能源無需對原料進行包覆改性，得到高倍率快充石墨負極材料優(yōu)質(zhì)針狀焦本身石墨化度較高，經(jīng)過石墨化后性能更為優(yōu)異，目前高端人造石墨使用較多。但其價格較石油焦價 格大幅提高，通過工藝的提升進行對材料的迭代，在保證性能的前提下，將石油焦用量占比提升或減少其他材料的 用量降低成本。江西紫宸擁有原材料甄選技術可以對原材料的使用進行優(yōu)化，杉杉、貝特瑞、凱金等亦通過工藝優(yōu)化原材料的成 本。圖表：公司降本專利案例成本差異化：需求

20、高增&供給受限，石墨化加工價格上行來源：隆眾數(shù)據(jù)，中泰證券研究所石墨化加工價格變動原因：2019年鋰電池市場增速減慢，負極材料需求增長放緩；隨著負極巨頭廠商配套石墨化 和新晉石墨化代工企業(yè)新產(chǎn)能投產(chǎn)，石墨化產(chǎn)能供應充足，代工價格逐步走低。2020年底開始，由于電動車需求爆 發(fā)疊加國內(nèi)部分地區(qū)（石墨化產(chǎn)能相對集中的地區(qū)）受限電政策影響，石墨化產(chǎn)能較為緊張，石墨化價格走高。我 們預計供需緊張要持續(xù)至21年下半年。圖表：2019/6-2021/6 國內(nèi)石墨化加工費用報價情況2200.511.522.5單位：萬元/噸石墨化自供比例顯著影響毛利率，自供比例提升20 ，毛利率提升近6。23來源：尚太科技招

21、股說明書，中泰證券研究所成本差異化：石墨化自給降本顯著項目2020年2019年2018年石墨化加工單價1.241.441.69石墨化加工運費0.030.030.03公司自產(chǎn)石墨化單位成本0.640.850.96公司負極材料銷售量所需石墨化產(chǎn)量20,846.5911,942.663,691.09石墨化委外加工占比30%3,958.012,248.21840.89委外加工占比影響毛利額石墨化委外加工占比50%6,596.693,747.011,401.49石墨化委外加工占比30%影響負極材料毛利率石墨化委外加工占比50%-7.98%-13.30%-6.43%-10.72%-7.90%-13.17%

22、提升委外加工占比后負極材料 石墨化委外加工占比30%30.04%34.20%27.93%毛利率石墨化委外加工占比50%24.72%29.91%22.66%圖表：尚太科技石墨化自供比例/毛利率影響測算（單位：萬元、噸）石墨化產(chǎn)能趨緊，短期內(nèi)新增產(chǎn)能有限限電+下游高需求，石墨化加工供需趨緊。由于內(nèi)蒙古電價較低，約40 石墨化產(chǎn)能建在內(nèi)蒙古，內(nèi)蒙古限電。因 此，石墨化加工需求也將隨之成比例攀升，預測在2023年將達到83.6萬噸。據(jù)隆眾數(shù)據(jù)，內(nèi)蒙地區(qū)獨立及配套負極 石墨化企業(yè)限電比例20-50不等，約影響5.4-13.6萬噸產(chǎn)能，占比整體產(chǎn)能比例約7.7 -19.6 。以90 收率計算，2021年對

23、應石墨化加工需求為44.5、64.9、83.6萬噸產(chǎn)能。圖表：中國2020年石墨化產(chǎn)能情況（萬噸）24圖表：石墨化加工需求測算（萬噸）來源：百川盈孚,中泰證券研究所地區(qū)產(chǎn)能內(nèi)蒙古27.8四川11.8山西8.3青海5.6陜西3.5其他地區(qū)12.5合計69.520202021F2022F2023F負極材料實際需求29.647.769.589.5人造石墨需求測算24.840.158.475.2石墨化加工需求（90%收率）27.644.564.983.6石墨化：屬于重資產(chǎn)行業(yè)，投資成本較高石墨化定義：石墨化是人造石墨制備過程中的關鍵環(huán)節(jié)，也是成本差異化的最大環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)是利用熱活化將熱力學不穩(wěn)定的碳原

24、子實現(xiàn)由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化。石墨化建設單噸投資成本整體相對較高，平均在1萬元/噸以上。圖表：針狀焦石墨化機制示意圖圖表：石墨化晶格轉(zhuǎn)變示意圖來源：環(huán)評報告、公司公告，中泰證券研究所25石墨化建設單噸投資（萬元/噸）福建翔豐華1.0225成都愛敏特新能源1.1964璞泰來1.1953圖表：石墨化投資成本列示來源：李子坤石墨化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展,中泰證券研究所石墨化：雙碳背景下，負極準入門檻提高26來源：公司公告,中泰證券研究所在雙碳背景下，由于石墨化加工的高能耗，目前內(nèi)蒙地區(qū)對于獨立的第三方石墨化加工新增產(chǎn)能將愈發(fā)趨嚴，審 批難度加大。同時石墨化代工價格走高情況下，新增負極產(chǎn)能在石墨

25、化自供比例不足的企業(yè)盈利壓力較大，未來一 體化產(chǎn)能建設將是趨勢。由于石墨化重資產(chǎn)，一體化趨勢將準入門檻提高，整體平均單噸投資額將達到3.4萬/噸，較 單投資負極產(chǎn)線1.7萬/噸要翻一倍。圖表：一體化布局及負極單產(chǎn)能投放單噸投資額（萬元/噸）4.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0杉杉股份1杉杉股份2璞泰來貝特瑞負極產(chǎn)能平均投資石墨化工藝：當下以艾奇遜為主流27艾奇遜石墨化爐箱體式石墨化爐內(nèi)串石墨化爐來源：中國粉體網(wǎng)，李子坤石墨化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展,中泰證券研究所間歇式連續(xù)式石墨化工藝路線可以分為連續(xù)式和間歇式，目前以間歇式為主。間歇式包括艾奇遜、內(nèi)串、箱體式三類，艾奇遜為目前

26、主流路線。連續(xù)式并無特定的設備，一般是指生產(chǎn)中沒有 斷電的過程, 石墨化的產(chǎn)品需要經(jīng)過一系列的溫區(qū), 從而實現(xiàn)連續(xù)石墨化。圖表：石墨化工藝分類石墨化工藝：箱體、連續(xù)式大勢所趨28來源：石墨化方式對鋰離子電池人造石墨負極材料性能的影響,中泰證券研究所測算1）箱體石墨化具備裝爐量大、噸耗低、環(huán)境友好等優(yōu)勢，技術發(fā)展較快，且取得了實際的產(chǎn)業(yè)化應用，有望逐步 替代箱體；2）連續(xù)石墨化加工周期短，噸耗低，相較于坩堝和箱體，其石墨化程度略低，需要進一步改進。箱體、連續(xù)式石墨化爐降本顯著，連續(xù)式石墨化優(yōu)勢明顯。相較于艾奇遜坩堝爐，其物料電力單耗分別下降 30、44.4 ，對成本改善顯著，此外箱體、連續(xù)式石墨

27、化爐加工速率也高于坩堝爐，單位小時產(chǎn)出較坩堝爐+20、+44.8 。此外，連續(xù)式石墨化一致性高，加工速率較坩堝爐、箱體爐分別提升近50 、20 。圖表：石墨化工藝對比坩堝爐箱體爐連續(xù)石墨化爐物料單耗電量（kw*h）18000120008000石墨化度96.38%95.82%93.73%比表面積較高較低一致性中較低高加工速率（折算）41.7kg/h50kg/h60kg/h容量（mAh/g）353353345不同石墨化技術路線毛利率敏感性分析 29來源：中國粉體網(wǎng)，李子坤石墨化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展,中泰證券研究所測算項目ABCDEFGH原材料0.460.460.460.460.460.460.460.

28、46艾奇遜50%100%0%0%0%0%0%箱體石墨化自供比例0%0%50%80%100%0%0%0%連續(xù)式0%0%0%0%50%80%100%外協(xié)50%0%50%20%50%20%0%艾奇遜1.0141.0141.0141.0141.0141.0141.0141.014箱體石墨化成本單耗0.6740.6740.6740.6740.6740.6740.6740.674連續(xù)式0.50.50.50.50.50.50.50.5外協(xié)1.31.31.31.31.31.31.31.3石墨化單位成本合計1.1571.0140.9870.79920.6740.90.660.5其他費用0.20.20.20.20

29、.20.20.20.2成本合計1.8171.6741.6471.45921.3341.561.321.16售價2.12.12.12.12.12.12.12.1毛利率18.0%21.9%23.2%31.9%37.8%27.2%38.4%45.9%箱式爐逐步應用，連續(xù)化石墨有待突破箱式爐率先替代。箱式爐本質(zhì)仍然是間歇式爐，相較于艾奇遜其裝填方式發(fā)生了變化，部分廠商已開啟對箱式爐 的逐步應用，如璞泰來在已有的艾奇遜產(chǎn)線上進行技改，杉杉股份、翔豐華亦逐步應用箱式爐，箱式爐的技術難點 在于由于其爐體較大，且箱式爐分為上下兩層，其產(chǎn)出一致性較差，需要進行技術改進解決，具有一定的技術難度。連續(xù)化石墨爐有待突

30、破，碳化工序或為率先落地。目前連續(xù)式石墨化有兩大技術難點：一般電煅爐的內(nèi)襯材料從外到內(nèi)依次是保溫棉、輕質(zhì)黏土隔熱磚和高鋁耐火磚，最高達到17001 800，無 法達到3000度以上的石墨化溫度要求，導致連續(xù)式石墨化產(chǎn)出的產(chǎn)品的石墨化度較低。當前連續(xù)式石墨化處于實驗 室或小批量生產(chǎn)階段，內(nèi)襯材料選取耐高溫陶瓷等，但亦需高頻度的更換?？焖倮鋮s問題，包括出水速度設定等。生產(chǎn)的高純散狀石墨進入冷卻器時溫度在2 500 以上, 生產(chǎn)的物料 極易被氧化, 所以冷卻方式不能采用常規(guī)風冷和水冷, 如何快速把物料冷卻下來并不被氧化也是連續(xù)石墨化生產(chǎn)技 術的關鍵問題，采用高溫散狀石墨橫掠過交錯排列的冷卻水管, 水

31、管上安裝適量的翅片來強化傳熱, 合理調(diào)整冷卻 水循環(huán)速度, 在隔絕空氣的條件下形成無氧化冷卻區(qū), 最終可以保證高純散狀石墨快速冷卻下來。以天然石墨高溫或人造石墨碳化工序或為率先落地路徑。相較于人造石墨的石墨化工序，天然石墨和（一般是高端石墨做后處理）人造石墨的碳化溫度僅需要1100左右，連續(xù)石墨化或許會在碳化工序率先落地。30來源：中國粉體網(wǎng)，李子坤石墨化技術的現(xiàn)狀與發(fā)展,中泰證券研究所31來源：翔豐華招股說明書，公司公告等，中泰證券研究所主要負極廠商石墨化自供比例梳理20202021E2022E2023E石墨化產(chǎn)能(萬噸)661014貝特瑞負極產(chǎn)能(萬噸)13.315.525.529.5名義

32、自供比例45.1%38.7%39.2%47.5%石墨化產(chǎn)能(萬噸)0.30.31.51.5翔豐華負極產(chǎn)能(萬噸)2369名義自供比例15.0%10.0%25.0%16.7%石墨化產(chǎn)能(萬噸)511.511.522.5璞泰來負極產(chǎn)能(萬噸)7121525名義自供比例71.4%95.8%76.7%90.0%石墨化產(chǎn)能(萬噸)2369.5中科電氣負極產(chǎn)能(萬噸)589.210名義自供比例40.0%37.5%65.2%95.0%石墨化產(chǎn)能(萬噸)3.88.88.88.8尚太科技負極產(chǎn)能(萬噸)361010名義自供比例126.7%146.7%88.0%88.0%石墨化產(chǎn)能(萬噸)4.24.29.49.4

33、杉杉股份負極產(chǎn)能(萬噸)12121818名義自供比例35.0%35.0%52.2%52.2%目錄CONTENTCONTENTS中 泰所 領 先 深 度 3新技術工藝壁壘高，產(chǎn)業(yè)化加速碳系性能觸及天花板，硅碳負極優(yōu)勢顯著來源：鉅大鋰電，中泰證券研究所33正極活性物質(zhì)分子式縮寫質(zhì)量比容量(mAh/g)平均電壓（V）LiNi0.8Co0.15Al0.05O2-220NCA-2202203.7負極活性物質(zhì)分子式縮寫質(zhì)量比容量(mAh/g)平均電壓（V）graphite石墨3650.1Si-C-450 容量Si-C-4504500.2Si-C-1000 容量Si-C-100010000.4Si-C-20

34、00 容量Si-C-200020000.43504005000100200300400500鋰電池單體能量密度2020年達到350Wh/kg，2025年達到400Wh/kg，碳化石墨理論極限為370WH/kg，無法滿足需 求。以NCA-220正極材料為例，負極材料分別使用石墨，Si-C-450，Si-C-1000，Si-C-2000，電池電芯的能量密度有明顯的提升。圖表：工信部對電池單體能量密度要求（Wh/kg）圖表：不同負極材料的電芯能量密度600202020252030硅碳負極產(chǎn)業(yè)化加速來源：NE Times，中泰證券研究所目前硅基負極更像是電解液中的添加劑，其地位與LIFSI極為相似。雖

35、然LIFSI較6F性能優(yōu)越，但由于LIFSI成本 高，無法完全作為溶質(zhì)，行業(yè)內(nèi)采用以其作為添加劑的方式逐步擴大其用量比例。以三星SDI為例，第一代負極硅含量為2并落地應用，2021年SDI將推出第二代含硅量7的電池硅基負極；2024年發(fā)布第三代，硅含量為10 。圖表：硅碳負極在車企中的應用情況34車企車型說明特斯拉Model S, Moedl X, Model 3從Model S和Moedl X起，特斯拉就已在石墨負極中摻入硅；到了 Model 3，負極中硅的含量進一步提高蔚來蔚來ET7蔚來ET7將搭載負極使用預鋰化硅碳負極廣汽埃安廣汽埃安AION LX廣汽埃安自研海綿硅負極電池技術，搭載于廣

36、汽埃安AION LX，續(xù) 航里程超千公里智己智己L7智己L7的電池同樣在負極材料中摻入了硅硅碳負極需求預測硅碳負極滲透率有望快速提升：目前硅碳負極滲透率仍較低，隨著硅碳負極材料價格下降，硅碳負 極技術的改進和對電池能量密度要求的提升，硅碳負極摻硅量&硅碳負極裝車量有望帶動滲透率提升。來源： GGII，石墨盟，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，新材料在線，中泰證券研究所35圖表：硅碳負極需求及市場空間測算20202021F2022F2023F全球新能源汽車銷量（萬輛）319.8593876.21136全球動力電池總需求(GWh）146.55268.85433.08586.34動力電池負極材料總需求(萬噸)23.5

37、37.454.570.3硅碳負極滲透率4.00%6.00%9.00%12.00%硅碳負極總需求(萬噸)0.942.244.918.44技術路線：硅碳、氧化亞硅各具優(yōu)勢來源：鋰離子電池硅基負極材料研究與進展，中泰證券研究所由于單硅基作負極材料會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，導致電池內(nèi)阻增加、容量快速下降，循環(huán)性能變差。為將其改性，從技 術路線上目前主要有兩條路線：納米硅/炭復合材料；氧化亞硅復合材料。硅/炭復合材料結(jié)合了硅高比容量與炭材料高導電、低膨脹、循環(huán)穩(wěn)定等特點，具有出色的能量密度；氧化亞硅復合材料相較于硅/炭復合材料具有更小的體積效應和更加穩(wěn)定的循環(huán)性能，應用更加廣泛，在鋼殼、軟包、方形鋁殼等各類電芯中

38、均可使用。36圖表：碳硅負極制備流程圖表：氧化亞硅制備流程硅基負極工藝/資本雙高壁壘來源：2019貝特瑞硅碳負極擴建環(huán)評報告，中泰證券研究所硅硅基負極相對于石墨負極材料的制備工藝復雜，大規(guī)模生產(chǎn)存在一定困難，且各家工藝均不同，產(chǎn)品目前沒有 達到標準化，導致其價格一直居高不下，貝特瑞生產(chǎn)的硅基負極2017-2019年單價分別為20.8、21.5、23.1萬元/噸。硅基負極材料的制備過程中多用到納米硅粉，其生產(chǎn)對設備的要求極高，需要較大的資金投入且生產(chǎn)過程中能耗較大，貝特瑞單萬噸硅碳負極投資額達10億元，遠高于人造石墨單萬噸投資（約1.7億）。37圖表：貝特瑞硅碳負極工藝流程示意圖12108642

39、0石大勝華項目1科達潔能石大勝華項目2貝特瑞圖表：廠商硅基負極投資成本（億元/萬噸）各廠商硅基產(chǎn)品參數(shù)來源：各公司官網(wǎng)公開數(shù)據(jù)，中泰證券研究所圖表：各廠商硅基產(chǎn)品參數(shù)38廠商產(chǎn)品名稱D50(m)振實密度(g/cm3)比表面積(m2/g)壓實密度(g/cm3)0.1C容量(mAh/g)首次效率(%)S40015.0-19.00.8-1.01.0-4.01.5-1.8400-49992-94S50015.0-19.10.8-1.11.0-4.11.5-1.7500-59990-92S60015.0-19.20.8-1.21.0-4.21.4-1.7600-65089-90S420-2A14.0-1

40、8.00.8-1.0=1.7=42091.5-93.5S450-2A13.0-17.00.8-1.0=1.7=45090.5-92.5S500-2A13.0-17.00.8-1.0=1.7=50089-91AS23.0-7.0=1550=75G1S-C45010.0-20.0=450=90翔豐華SG0916.0-20.01.65-1.7420Si/C380mAh/g17.0-19.00.85-0.951.4-1.6375-38590-92Si/C400mAh/g15.0-17.00.85-0.951.5-1.7395-40589-91江西紫宸Si/C420mAh/g14.0-16.00.75-

41、0.851.7-1.9415-42587-89Si/C450mAh/g17.0-19.00.75-0.851.9-2.1440-46086-88Si/C600mAh/g12.0-14.00.65-0.752.9-3.1590-61083-85SIC40015.0-18.0=1.01.0-2.0=400=91正拓能源SIC42012.0-16.0=0.91.0-2.0=420=91SIC45012.0-16.0=1.01.0-2.0=450=90GCM-45020.3341.63.221.645090.2GCM-60022.5241.54.581.560088.7SN-SC120.0-23.00

42、.8-1.01.0-3.01.6-1.7=450=87SN-SC210.0-13.00.8-1.020.0-25.0=1000=70貝特瑞杉杉股份中科星城深圳斯諾鈉離子：電池成本低廉，主要定位儲能來源：汽車電子設計，中泰證券研究所鈉資源儲量豐富，原材料成本較低。鋰資源在地殼中含量有限且分布不均,鈉離子資源豐富，原材料成本遠低于鋰。鈉離子電池成本&性能特性早起更適用于儲能裝置。鈉離子的理論能量密度有限，其低溫性能和安全性更為穩(wěn)定，且具 有更好的快充性能，符合儲能裝置的性能需求，并具備更低的成本。39圖表：全球元素資源儲量（ppm）圖表：寧德時代發(fā)布第一代鈉離子電池7000060000500004

43、00003000020000100000鋰納圖表：碳酸鹽單噸價格（萬元/噸）鈉離子負極：碳基材料是主流，軟碳硬碳各有優(yōu)勢來源：2019貝特瑞硅碳負極擴建環(huán)評報告，中泰證券研究所40目前的鈉離子電池負極材料可以分為碳基、鈦基、合金類、化合物類，無定形碳是目前最有希望商業(yè)化的材料，平 臺電壓、可逆容量、循環(huán)壽命以及首次庫侖效率均已接近應用要求。無定形碳可以分為軟碳和硬碳：1）軟碳價格較低、碳化收率高、安全性好且 具有一定的電化學性能，但其自身低儲鈉容量和高充電電位的缺點,限制了軟炭作為理想的高比能量炭基儲鈉負極材料。硬碳為非石墨化碳,與石墨的長程有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)相比,硬碳在分子水平上的結(jié)構(gòu)更為復雜，其

44、電化學性能更佳，但目 前制備成本相對較高。圖表：碳基負極材料性能比較負極材料碳層間距/nm H比表面積/（m2/g）循環(huán)性能倍率性能石墨材料0.4330.22100mA/g下2000圈后保持率73.92%20mA/g，28.4 mAh/g石墨烯材料0.365-0.371330.9200mA/g下250圈后保持93.3 mAh/g200mA/g，91 mAh/g20mA/g、200mA/g和1000mA/g下分別循軟碳材料0.35620.2環(huán)10圈、50圈和100圈后保持率都接近硬碳材料0.4138100%30mA/g下100圈后保持305mAh/g40mA/g，174.3 mAh/g1000m

45、A/g， 95.6mAh/g1000mA/g，114mAh/g150mA/g，275 mAh/g300mA/g，180 mAh/g鈉離子負極：碳基材料是主流，軟碳硬碳各有優(yōu)勢來源：中國科學院物理研究所，中泰證券研究所41中國科學院物理研究所探尋了三種碳基材料：1）純硬碳儲鈉性能高，但成本高昂。水熱方法得到了一種硬碳微球, 接著又利用棉花作為前驅(qū)體通過一步碳化 法得到了一種硬碳微管。2）軟碳硬碳復合性能優(yōu)異，但產(chǎn)碳率較低，成本亦較高。3）采用成本更加低廉的無煙煤作為軟碳前驅(qū)體。通過簡單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優(yōu)異儲鈉性能的碳 負極材料。圖表：利用無煙煤制備軟碳方法負極材料工藝對比來源：環(huán)評

46、報告等，中泰證券研究所42工藝復雜度難較難中較難較難改性工藝摻雜等包覆、摻雜等表面氧化、包覆、摻包覆等 雜成本高較高較低低較低單噸投資成本（萬元/噸）73.4（含一體化）3（含一體化）4.4（中試）項目硅基負極人造石墨無定形碳高端低端軟碳硬碳主要工藝流程粗磨、細磨、碳包覆等造粒（二次造粒）、石墨 化、碳化等造粒、石墨化等碳化等預炭化、粉碎、 最終炭化等目前硅基負極是工藝最復雜的負極材料，單噸投資成本高昂，高端人造石墨亦需要較高的成本和工藝難度。軟碳 和硬碳的主體工藝流程相較于硅基負極和人造石墨較為簡化，減少了石墨化工藝等工序，僅在10002000度左右進 行碳化，但無定形碳對材料的改性工藝技術

47、要求較高，具有一定的技術壁壘。圖表：工藝對比目錄CONTENTCONTENTS中 泰所 領 先 深 度 4投資建議投資建議來源：公司公開發(fā)行意向書，公司年報，中泰證券研究所44負極已經(jīng)形成“四大三小”的競爭格局，一體化和連續(xù)石墨化將導致行業(yè)集中度進一步提升。1、從供需看：負極產(chǎn)能擴張基本與下游需求增速基本一致，供需關系健康。石墨化緊缺將持續(xù)至22年；2、從壁壘看：1）限電政策將進一步推動負極企業(yè)一體化布局加速，單噸投資額翻倍帶來投資門檻提高； 2）連續(xù)石 墨化等新工藝提高了行業(yè)技術壁壘。工藝迭代&石墨化一體布局將是負極企業(yè)超額收益的核心來源。1、產(chǎn)品端：差異化較大，中高端產(chǎn)品工藝較復雜。負極材

48、料的差異化特性導致了其價格方差較大，中高端產(chǎn)品工藝 復雜，具備較高的技術壁壘。2、成本端：工藝領先帶來超額利潤。當前正處于一體化布局初始競爭階段，石墨化工藝從艾奇遜向箱式爐迭代。我 們詳細對比了艾奇遜、箱式和連續(xù)石墨化等工藝路線的成本結(jié)構(gòu)和工藝難度，連續(xù)石墨化未來將成為頭部公司強化競 爭優(yōu)勢的核心抓手。新技術在生產(chǎn)工藝上類似。我們對比了人造石墨、硅碳和不定性碳，新技術在生產(chǎn)工藝上和石墨基本 一致。投資建議：我們認為，未來幾年負極的競爭將圍繞一體化和連續(xù)化工藝進行競爭，一體化和連續(xù)化領先 的公司持續(xù)具有超額利潤。看好具備石墨化一體化布局優(yōu)勢、研發(fā)工藝迭代領先的負極企業(yè)，建議關注 中國寶安（貝特瑞

49、）、璞泰來、中科電氣、尚太科技等。貝特瑞（中國寶安）：人造石墨擴產(chǎn)加速，連續(xù)化石墨或率先落地來源：公司公開發(fā)行意向書，公司年報，中泰證券研究所45-5515253545556575050000100000150000200000250000300000350000201820192020負極材料收入（萬元）占比（%）-0.4-0.200.20.40.6100000500000150000200000250000300000350000400000450000500000201820192020營業(yè)收入凈利潤營業(yè)收入yoy凈利潤yoy圖表：貝特瑞近年營收（萬元）圖表：貝特瑞負極材料收入（萬元）貝特瑞是老牌負極龍頭，天然石墨全球領先，人造石墨產(chǎn)能加速推進，此外，貝特瑞正處于連續(xù)石墨化 技術驗證期，行業(yè)進度處于領先地位，有望率先實現(xiàn)連續(xù)石墨化產(chǎn)線落地。高鎳領先，有望受益海外電動化增速。公司高鎳核心客戶覆