新能源汽車需求爆發(fā)式增長(zhǎng)帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料需求快速提升分析

新能源汽車需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料需求快速提升分析新能源汽車需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)鋰電池負(fù)極材料需求快速提升2021年，全球新能源乘用車銷量達(dá)650萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)109%。在疫情全球蔓延、芯片等關(guān)鍵零部件短缺、上游產(chǎn)能受限的情況下，新能源汽車的市場(chǎng)需求依然保持強(qiáng)勁。作為對(duì)比，2021年全球汽車總銷量8105萬(wàn)輛，同比僅增長(zhǎng)3．87%。新能源汽車的市場(chǎng)滲透率增至11．7%，未來(lái)仍有廣闊的增長(zhǎng)空間。未來(lái)，隨著新車型性能持續(xù)提升、支持政策延續(xù)、使用體驗(yàn)提升，新能源汽車滲透率仍有望保持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。中國(guó)是全球最大新能源汽車市場(chǎng)，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。2021年，中國(guó)市場(chǎng)共售出352．1萬(wàn)輛新能源汽車，占全球約50%，同比增長(zhǎng)157．5%，繼續(xù)領(lǐng)跑全球，滲透率達(dá)到13．41%。在2021年購(gòu)車補(bǔ)貼進(jìn)一步退坡的背景下，我國(guó)新能源車銷量取得高速增長(zhǎng)，說(shuō)明我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)已經(jīng)從政策驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)拉動(dòng)，新能源汽車市場(chǎng)需求開(kāi)始在不依賴政策強(qiáng)力推動(dòng)下穩(wěn)定釋放。隨著新能源汽車積分制度等長(zhǎng)期政策的實(shí)施，新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)在不斷進(jìn)步，配套更多符合市場(chǎng)需求的新能源車型和品牌將陸續(xù)推出，中國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)需求量也將保持高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，同時(shí)帶動(dòng)上游負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)一步增長(zhǎng)。負(fù)極材料下游分析（一）鋰電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從鋰電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)鋰電池主要分為動(dòng)力型鋰電池、消費(fèi)型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池三大類，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、數(shù)碼相機(jī)和儲(chǔ)能等眾多下游領(lǐng)域。數(shù)據(jù)顯示，2021年受新能源汽車發(fā)展帶動(dòng)，鋰電池市場(chǎng)中動(dòng)力型鋰電池產(chǎn)量最大，為220GWh，占比達(dá)到68%。其次為消費(fèi)型鋰電池，占比為22%，儲(chǔ)能型鋰電池占比最低，僅有10%。（二）動(dòng)力型鋰電池2021年，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)量超350萬(wàn)輛，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池出貨量增長(zhǎng)。同時(shí)，歐洲新能源汽車市場(chǎng)繼續(xù)高增長(zhǎng)，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)部分頭部電池企業(yè)出口規(guī)模提升，我國(guó)動(dòng)力型鋰電池產(chǎn)量呈高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)動(dòng)力性鋰電池產(chǎn)量達(dá)220GWh，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)733GWh。（三）消費(fèi)型鋰電池近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及居民消費(fèi)能力的持續(xù)提升，我國(guó)3C數(shù)碼類、電動(dòng)工具類和小動(dòng)力類產(chǎn)品需求量不斷擴(kuò)大，為消費(fèi)型鋰電池市場(chǎng)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)。2017-2021年，我國(guó)消費(fèi)型鋰電池以22%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率由32．5GWh增長(zhǎng)到72GWh，預(yù)計(jì)2023年將達(dá)105．7GWh。（四）儲(chǔ)能型鋰電池中國(guó)負(fù)極材料行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析（一）石墨化產(chǎn)能分布石墨化是人造石墨的必備工序，由于雙限政策影響，國(guó)內(nèi)各地對(duì)屬于高能耗產(chǎn)業(yè)的石墨化項(xiàng)目嚴(yán)格限制，目前純石墨化廠商擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目較難通過(guò)地方政府能評(píng)及環(huán)評(píng)審批。負(fù)極廠商一體化產(chǎn)能項(xiàng)目由于更能促進(jìn)地方就業(yè)和貢獻(xiàn)更多稅收，并屬于國(guó)家鼓勵(lì)的新能源產(chǎn)業(yè)，相對(duì)更容易拿到能評(píng)和環(huán)評(píng)審批。2021年我國(guó)石墨化產(chǎn)能合計(jì)98．1萬(wàn)噸。（二）競(jìng)爭(zhēng)格局2021年國(guó)內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)量達(dá)66萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)85%。負(fù)極龍頭貝特瑞市占率26%，同比增長(zhǎng)3%，國(guó)內(nèi)負(fù)極CR3/CR5分別達(dá)56%/80%，同比下降2%/持平，龍頭廠商競(jìng)爭(zhēng)格局較為穩(wěn)定，其中貝特瑞、中科星城和尚太科技擴(kuò)產(chǎn)積極，市占率提升較為明顯。在人造石墨領(lǐng)域，璞泰來(lái)（江西紫宸）和杉杉股份是雙龍頭，2021年在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)份額均超過(guò)15%，凱金能源、貝特瑞、中科電氣、尚太科技等緊隨其后。2021年貝特瑞在天然石墨領(lǐng)域一家獨(dú)大，市場(chǎng)份額超過(guò)60%，翔豐華、江西正拓與中科電氣分別占比17%、2%與2%，其他企業(yè)占比15%。（三）性能對(duì)比從我國(guó)主要負(fù)極廠家人造石墨產(chǎn)品性能對(duì)比來(lái)看，多年來(lái)璞泰來(lái)主流產(chǎn)品均應(yīng)用在高容量、高壓實(shí)密度、低膨脹和長(zhǎng)循環(huán)的高端電池。璞泰來(lái)人造石墨產(chǎn)品首次容量可達(dá)352-360mAh/g，首周效率92-96%，壓實(shí)密度最高可達(dá)2．25g/cm3，適用于消費(fèi)、動(dòng)力、儲(chǔ)能領(lǐng)域，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)性能明顯優(yōu)于其他企業(yè)產(chǎn)品。中國(guó)鋰電池負(fù)極材料行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀（一）負(fù)極材料對(duì)比負(fù)極作為鋰電四大主材之一，占鋰電池成本10%-15%左右。主流石墨負(fù)極可細(xì)分為天然石墨和人造石墨兩大類，其中人造石墨憑借較好的循環(huán)壽命及一致性在動(dòng)力領(lǐng)域占據(jù)主要位置，天然石墨則憑借較低的成本和較高容量普遍應(yīng)用于消費(fèi)領(lǐng)域。出于成本考慮，部分動(dòng)力廠商也開(kāi)始用天然和人造復(fù)合石墨做負(fù)極。（二）負(fù)極材料行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈鋰電池負(fù)極材料的上游，原材料根據(jù)產(chǎn)品種類不同而不同，天然石墨負(fù)極材料的上游原料為天然石墨礦石，人造石墨負(fù)極材料的上游原料是針狀焦、石油焦、瀝青焦等；鋰電池負(fù)極材料的設(shè)備主要包括流化床、回轉(zhuǎn)爐等。鋰電池負(fù)極材料的中游為鋰電池負(fù)極材料的生產(chǎn)加工商，生產(chǎn)含不同種類的負(fù)極材料。鋰電池負(fù)極材料下游為鋰電池行業(yè)，下游行業(yè)的產(chǎn)品最終應(yīng)用于動(dòng)力電池、3C消費(fèi)電池及工業(yè)儲(chǔ)能電池三大領(lǐng)域。下游行業(yè)對(duì)負(fù)極材料行業(yè)的發(fā)展具有較大的影響，其需求變化直接影響到負(fù)極材料行業(yè)未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r。人造石墨主角地位難撼動(dòng)，硅基負(fù)極粉墨登場(chǎng)（一）石墨類負(fù)極性能優(yōu)化進(jìn)行時(shí)石墨類負(fù)極各有優(yōu)勢(shì)，人造石墨更勝一籌。從克容量來(lái)看，天然石墨容量略高于人造石墨。天然石墨負(fù)極材料的理論容量為340-370mAh/g，人造石墨的負(fù)極材料的理論容量為310-360mAh/g。從循環(huán)性能來(lái)看，人造石墨循環(huán)性能好于天然石墨。根據(jù)貝特瑞的數(shù)據(jù)，天然石墨（GSN產(chǎn)品）的循環(huán)周數(shù)為500周左右；人造石墨（AGP-2L-P）循環(huán)周數(shù)可達(dá)6000周。主要原因?yàn)樘烊皇念w粒大小不一致，表面缺陷較多，因此容易與電解液反應(yīng)從而導(dǎo)致循環(huán)性能下降。從膨脹率角度來(lái)看，天然石墨膨脹率高于人造石墨。主要原因?yàn)轺[片石墨的結(jié)晶度較高，片層結(jié)構(gòu)單元化大，具有明顯的各向異性。因此，鋰嵌入和脫嵌過(guò)程中體積產(chǎn)生較大的變化。制造成本以及售價(jià)來(lái)看，人造石墨的成本以及售價(jià)高于天然石墨。主要是由于其生產(chǎn)工藝導(dǎo)致。根據(jù)鑫欏鋰電的統(tǒng)計(jì)（2022年9月23日），天然石墨負(fù)極（高端）均價(jià)約為6．1萬(wàn)元/噸，人造石墨負(fù)極（高端）約為6．80萬(wàn)元/噸。天然石墨與人造石墨的組合穩(wěn)固了石墨類負(fù)極在負(fù)極材料中的地位。根據(jù)下游應(yīng)用的不同需求，石墨類負(fù)極產(chǎn)品具有多樣性。1）天然石墨與人造石墨混合，提高負(fù)極材料克容量、降低產(chǎn)品成本。天然石墨具有可容量高以及成本較低的優(yōu)勢(shì)，人造石墨中混合天然石墨一定程度上可以提高負(fù)極材料的容量，生產(chǎn)更具性價(jià)比的產(chǎn)品。由于天然石墨為輔助材料，因此人造石墨將會(huì)克制天然石墨膨脹率高的問(wèn)題；2）針狀焦與石油焦區(qū)分高低端人造石墨產(chǎn)品。由于針狀焦原材料要求較高，石墨化性能高于石油焦，因此是高端人造石墨的主要原材料。（二）硅基負(fù)極接棒石墨類負(fù)極石墨類負(fù)極容量接近理論上限，硅基負(fù)極成為下一代負(fù)極材料主力軍。新能源汽車高速發(fā)展加速高能量密度電池發(fā)展進(jìn)程，硅基負(fù)極成為下一代負(fù)極材料的首選。從克容量來(lái)看，硅基負(fù)極擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。石墨負(fù)極理論克容量為372mAh/g，硅基負(fù)極理論克容量可高達(dá)4200mAh/g。從膨脹率來(lái)看，硅基負(fù)極材料膨脹率極高。根據(jù)數(shù)據(jù)，硅基負(fù)極膨脹率高達(dá)300%。從循環(huán)性能看，硅基負(fù)極循環(huán)壽命遠(yuǎn)低于石墨類負(fù)極。目前硅基負(fù)極循環(huán)壽命為300-500次。主要原因?yàn)?，硅基?fù)極膨脹率較高，充放電過(guò)程中的膨脹會(huì)導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的粉末化，從而影響電池的使用壽命。從制造成本來(lái)看，當(dāng)前硅基負(fù)極材料成本遠(yuǎn)高于石墨類負(fù)極材料。根據(jù)隆眾資訊預(yù)測(cè)，2022-2023年貝特瑞的硅基負(fù)極和硅氧負(fù)極單位盈利均為6．5萬(wàn)元/噸和6．3萬(wàn)元/噸。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年8月30日，天然石墨（高端）和人造石墨（高端）的售價(jià)分別為6．1萬(wàn)元/噸和7．1萬(wàn)元/噸。從硅基負(fù)極類型來(lái)看，硅碳負(fù)極與硅氧負(fù)極或?qū)⒊蔀楣杌?fù)極主流技術(shù)。目前硅基負(fù)極的技術(shù)路徑有三種，分別為硅氧負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料、硅基合金負(fù)極材料。1）硅氧負(fù)極材料：Li2O基質(zhì)環(huán)繞在LixSi核周圍可充當(dāng)著鋰離子的快速擴(kuò)散通道，因此嵌鋰時(shí)SiOx富含的Li2O基質(zhì)能夠使其在循環(huán)和倍率性能方面最優(yōu)化；LixSi核周圍的Li2O和Li4SiO4基質(zhì)還可以有效的緩沖體積膨脹。2）硅碳復(fù)合材料：將碳材料包覆在硅材料外層，形成硅碳復(fù)合材料。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，包覆結(jié)構(gòu)改善材料的循環(huán)穩(wěn)定性。碳材料的包覆能夠提高負(fù)極材料的導(dǎo)電性能，并且碳材料表面會(huì)形成SEI膜，能夠抑制電解液對(duì)于負(fù)極材料的侵蝕，從而提高負(fù)極材料的循環(huán)性能。負(fù)極材料簡(jiǎn)介（一）負(fù)極材料：鋰離子電池四大主材之一負(fù)極材料是鋰離子電池的重要原材料之一。負(fù)極材料對(duì)于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有影響較大的影響。從鋰電池工作原理來(lái)看：在充電過(guò)程中，鋰離子從正極材料中分離，經(jīng)過(guò)電解液嵌入至負(fù)極材料中。與此同時(shí)，電子由負(fù)極材料運(yùn)動(dòng)至正極材料。由于負(fù)極材料具有較多的微孔，因此到達(dá)負(fù)極的鋰離子將嵌入至微孔中，鋰離子可嵌入負(fù)極材料的數(shù)量越多，電池的充電容量越高。在放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極材料中脫離，經(jīng)過(guò)電解液嵌入至正極材料。負(fù)極的鋰離子此時(shí)，嵌入至正極材料的鋰離子數(shù)量越多，電池的放電容量越高。負(fù)極材料在鋰離子電池成本中占比小于15%。鋰離子電池四大主材為正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜，其成本占比分別約為40%、15%、15%、30%。（二）負(fù)極材料種類眾多，人造石墨性能突出鋰電池負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨類、石墨烯、無(wú)序碳。目前鋰離子電池中應(yīng)用較多的是石墨類負(fù)極材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基負(fù)極材料、鈦酸鋰負(fù)極材料等。硅基負(fù)極材料中可以分為SiO負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料、硅基合金負(fù)極材料。負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)卿囯x子電池的關(guān)鍵材料之一，約占鋰電池成本的10%。目前常見(jiàn)的負(fù)極材料有石墨類負(fù)極材料、硅基負(fù)極材料、鈦基負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料等。其中，石墨負(fù)極材料由于具備電子電導(dǎo)率高、鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大、嵌鋰容量高、嵌鋰電位低、材料來(lái)源廣泛且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前主流的鋰離子電池負(fù)極材料。鋰電池負(fù)極材料上游主要包括天然石墨、石油焦、針狀焦、瀝青焦、二氧化硅、鋰鹽等原料，中游可分為碳系負(fù)極材料和非碳負(fù)極材料，下游應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池、消費(fèi)鋰電池、儲(chǔ)能鋰電池等領(lǐng)域。石墨化技術(shù)現(xiàn)狀分析傳統(tǒng)石墨化工藝主要包括艾奇遜石墨化爐，內(nèi)熱串接式石墨化爐兩種，均屬于間歇式石墨化爐。艾奇遜石墨化爐使用歷史悠久，是目前最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的石墨化爐，其主要優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、容易維修等，但是缺點(diǎn)是熱損失大