锂电负极材料行业研究：一体化构筑新壁垒先行者迎来收获期

锂电负极材料行业研究：一体化构筑新壁垒，先行者迎来收获期1.负极材料行业高景气度，国内产能供给全球需求1.1.出货量高速增长，人造石墨占据主要市场负极行业市场空间随锂电池的需求提升而不断扩大。目前锂电池负极材料主要以人造石墨和天然石墨为主，发展趋势为向石墨负极中掺杂硅形成能量密度更高的硅基负极。负极材料的上游主要为石油焦、针状焦、沥青或天然石墨等产品，下游供给各电池厂商，最终应用在新能源汽车、储能、消费电子等领域。根据凯金能源招股说明书，1GWh电池的生产大约需要1250吨负极材料，行业市场空间将跟随锂电池需求的不断提升而扩大。负极材料对电池性能的影响较大，但在成本结构中占比较低。负极材料在电池中作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的重要作用，直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性、快充能力等性能，不过当前在电芯成本结构中的占比相对较小。据鑫椤资讯，随着碳酸锂价格涨幅的扩大，负极材料在三元523电芯和磷酸铁锂电芯成本中的比重分别约为4%和6%。负极出货量高速增长，人造石墨市场份额持续提升。据GGII，2021年中国锂电负极市场出货量72万吨，同比增长97%。由于人造石墨的一致性和循环性能好于天然石墨，更契合动力及储能电池的需求，人造石墨产出货量占比持续提升至84%，而天然石墨市场份额下降至14%。1.2.国内产能供给全球，头部厂商长于海外客户拓展中国厂商占据全球负极材料86%市场份额。据EVTank统计，2021年中国负极产量的全球占比由20年的77.7%进一步提升至86.1%以上。其中行业龙头贝特瑞全球出货量市占率为19%，杉杉股份、璞泰来和凯金能源出货量比较接近，分别占据了全球10%以上的市场份额。国内二线厂商主要包括尚太科技、中科电气及翔丰华

等，21年的全球市占率分别为8%、7%和4%。2018年以来行业集中度出现下滑，预计未来随着头部厂商的大规模扩产，集中度将会回升。随着下游需求的迅速提升，头部厂商由于产能有限，满产满销，部分中小厂商得以收获更多订单，挤占了部分市场份额。21年行业CR3下降，而CR6有所提升，主要由于行业石墨化供给紧缺，优先供给Top6厂商，中小企业产能利用率降低，推高了行业CR6。未来头部厂商积极扩产，并且主要建设包含石墨化产能在内的一体化生产基地，以确保自身的产能利用率，预计行业集中度将会提升。负极材料与锂电其他环节相比，国内厂商的全球市占率较高。横向比较2021年锂电各类材料国内产量占全球的比例，负极材料高于其他环节，体现出中国负极厂商在全球锂电供应链的强势地位。不过负极材料在国内市场的集中度相对较低，第一大厂商市占率为22%，CR3为47%；与隔膜42%的龙头市占率，66%的CR3相比还具有提升空间。头部厂商对于国际客户的开拓优于二线及以下厂商。贝特瑞覆盖了包括松下、宁德时代、比亚迪、三星SDI、LG化学、韩国SK等国际主流客户群体，2021年实现海外收入26.67亿元，占整体营收25.4%，海外收入规模及比例位居行业首位。璞泰来除了国内头部电池厂以外，进入了国际客户LG

新能源及三星SDI的供应链，近年来海外收入规模逐年增长，由17年的1.79亿元提升至21年的17.67亿元。凯金能源和尚太科技主要供应宁德时代，根据其各自的招股说明书公告，2019-2021H1两家企业对宁德时代的销售金额占总收入的比例均在50%以上。各厂商负极销售单价呈现出较明显的分化。璞泰来主打高端人造石墨，销售单价明显高于其他厂商；贝特瑞是全球天然石墨领域的绝对龙头，其产品价格天生低于人造石墨；杉杉股份对于人造石墨的高中低端产品均有涉及。二线企业普遍专注中低端产品，价格带相对头部厂商较低。21年负极厂商盈利能力主要受石墨化自给率影响。受2021年石墨化产能紧缺，加工费上涨的影响，石墨化自给率相对较低的厂商贝特瑞、中科电气、翔丰华等负极材料毛利率出现明显下滑，分别下降5.47/7.64/2.66pct；而石墨化自给率较高的璞泰来（负极毛利率-1.6pct）和杉杉股份（负极毛利率+0.9pct）受到的影响较小。而可实现石墨化完全自给的尚太科技，18-20年毛利率居于各厂商首位。2.需求长期无忧，供给短期紧缺2.1.需求持续旺盛，行业保持高速成长据EVTank统计，2021年全球锂电池出货量达563GWh，同比增长91%，中国锂电池出货量占全球总量的59.4%。除汽车动力电池在全球出货量占比19及20年有所下滑之外，储能电池和小型电池出货量在全球占比持续提升。作为目前锂电池下游最大的应用市场，电动汽车销量在2022年延续了强劲增长，据Marklines统计，全球纯电及插混汽车2022年1-4月销量合计258.57万辆，同比增长74%。另外，对电池容量需求更高的纯电车型占比整体呈上升趋势，22年1-4月占比为73%，进一步推升了对于动力电池的需求。预计2026年全球负极材料需求量为433万吨，5年CAGR达43.85%。我们假设未来全球新能源汽车渗透率及单车带电量逐步提升，带来动力电池产量高速增长；

假设用于消费电子等领域的小型电池维持当前的行业增速稳健成长；储能领域锂电池产量预计将保持较高增速，超过3C成为第二大锂电池应用领域；预计2026年全球锂电池需求将达到3467GWh，对应负极材料需求量为416万吨，行业5年CAGR可达43.85%。2.2.受环保及能耗政策影响，石墨化产能紧缺人造石墨生产流程较长，石墨化是关键工艺。人造石墨工艺主要包括破碎、造粒、石墨化和筛分四大流程，其中更能体现负极材料企业技术水平的主要为造粒和石墨化环节。石墨化工艺高温耗能、用电量较大。石墨化是指在造粒工序后，将乱层结构的碳材料放置在高温电炉内加热到2800℃以上，使碳材料的乱层结构转变为规则排列的石墨微晶结构的过程。通过石墨化，可以提高石墨材料的体积密度、导电性、导热性和抗腐蚀性等。通常石墨化温度越高，石墨化材料的微晶结构就会发展的越完善。然而，由于石墨化材料相变的过程所需能量极高，一般单吨石墨化生产需耗费1.2~1.4万kWh电力，属于高耗能行业。能耗双控限制用电，石墨化产能缩减。2021下半年，为响应能耗双控政策，全国多地通过限制高耗能企业用电总量、提高电价、限制用电时段等方式促进能耗减排。据GGII，21年四季度，国内石墨化产能占比近半的内蒙古地区，严控高能耗产业，限电影响石墨化减产约40%。可再生能源领域能耗政策放宽，负极扩产项目得以落地。2022年国家层面明确提出新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制，能耗强度目标在“十四五”

规划期内统筹考核，并留有适当弹性。因此，22年上半年，贝特瑞、杉杉股份、凯金能源等均有大体量负极一体化项目得以开工建设。2.3.预计石墨化供给紧张将延续到2023年底预计2022下半年至2023年底，负极及石墨化新建产能将密集释放。我们梳理了行业领先的7家企业未来的产能投放规划，并统计了国内其他厂商40余个负极或石墨化生产项目的建设情况，预计Top7厂商在2022下半年将有21万吨的负极产能建成，9.5万吨的石墨化产能建成；2023年将有86.5万吨的负极，83.5万吨的石墨化产能建成。而全国范围内预计2022年下半年将有24.5万吨的负极产能，12.5万吨的石墨化产能建成；2023年将有127.5万吨负极，104.5万吨石墨化产能建成。预计石墨化供给紧张的情况将延续到2023年底。我们根据各季度的产能投放情况，以及参照历史情况对于全年的需求进行分配，进行了供需平衡测算。根据我们的测算，虽然23年将有大量项目建成，但其产能释放节奏仍无法完全满足需求端的快速增长，预计石墨化供给紧张的情况将延续到2023年底。3.一体化进程加速，行业集中度有望提升3.1.头部厂商加快一体化建设，石墨化自给率逐渐提升头部厂商加快大规模一体化基地建设。在石墨化供给紧缺、原材料价格上涨的背景下，对于石墨化加工、炭化加工、上游原材料等产业链各环节进行一体化布局，以保障供应链安全，提高成本控制能力，将成为负极头部厂商的核心壁垒。21年以来，贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、凯金能源等头部企业纷纷开始建设产能在20万吨以上的大规模一体化项目。我们根据各公司公告统计了截至2021年底的各厂商负极及石墨化产能情况，尚太科技和璞泰来的石墨化自给率位于Top7企业中的领先水平；杉杉股份的石墨化自给率预计将随着眉山一体化项目的建成而显著提高；贝特瑞由于此前天然石墨占比较大，对于石墨化产能的建设相对较少，不过随着未来公司对于人造石墨一体化项目的建设落地，也将实现人造石墨产能的石墨化高自给率。凯金能源、中科电气和翔丰华

21年底的石墨化自给率分别为44%、32%和43%，随着建设项目的投产，未来也将呈现快速上升的趋势。3.2.一体化项目投资强度较大，提高了行业的进入门槛单独建设负极产能投资强度较低，但一体化项目的资金门槛较高。根据各公司公告，我们统计了贝特瑞、璞泰来、中科电气和翔丰华的4个扩产项目平均投资强度为1.9亿元/万吨，对应到电池生产约合2375万元/GWh，在各环节中处于较低水平。3.3.石墨化自给显著影响盈利能力，预计小厂产能将逐渐出清成本构成中原材料占比相对较低，头部企业毛利率相对稳定。以各环节典型公司为例，21年璞泰来负极材料成本结构中原材料占比为42%，显著低于锂电其他环节；加工费及制造费用合计占比56%，通过工艺改进持续降本的空间较大。我们选取贝特瑞、璞泰来、杉杉股份及凯金能源等头部企业作为负极材料样本公司，近年来其毛利率平均值始终维持在30%左右，体现出行业头部企业较稳健的盈利能力。2021年以来，原材料及石墨化加工费涨幅明显，推动负极价格上涨。人造石墨负极主要原材料包括针状焦、石油焦和包覆沥青等，2021年1月至2022年6月，国产针状焦生焦的市场均价上涨超过125%，石油焦市场均价涨幅达160%。2021年1月至2022年6月，国内石墨化加工费市场均价上涨了86%，原材料及加工成本的同时提升推动人造石墨中端和高端产品价格分别上涨38%和21%，低端产品价格上涨了90%。我们认为中高端与低端产品的涨幅差距较大的原因在于：

应用于动力、储能及3C电池的主要为中高端产品，其价格主要由头部厂商主导，涨幅较小；而低端人造石墨市场份额分散于各中小厂商，其成本控制能力较弱，价格涨幅较大。我们根据百川盈孚及隆众资讯公布的各项原材料及石墨化加工费市场均价，以及

璞泰来

2021年报中公布的制造费用及人工成本，结合璞泰来扩产项目的环境影响评价报告中对于各类原材料使用量的申报，对中高端人造石墨负极的盈利情况进行了测算。根据我们的测算，假如以2021全年的市场均价进行原材料采购及人造石墨销售，毛利率为27.50%；如果以2022年初至6月13日的市场均价进行生产和销售，毛利率为14.34%；如果以2022年6月13日的市场价进行生产和销售，毛利率仅为8.30%。假设石墨化外协加工费用以2022年6月13日市场价进行结算，而石墨化自供成本为15000元/吨，我们测算了不同比例的石墨化自给率条件下中高端人造石墨负极的预期毛利率。在石墨化自给率分别为30%、50%、70%和100%的条件下，中高端人造石墨毛利率分别为14.23%、18.18%、22.14%和28.07%。由于目前多数头部企业的自建或深度绑定的石墨化产能可以占到人造石墨负极材料产能的50%左右，而以璞泰来为代表的一体化程度较高的厂商石墨化自给率可以达到70%以上；另外我们预计头部厂商的原材料成本会低于上述测算过程中采用的市场均价，因此对于头部企业来说，负极材料的涨价可以较充分传导成本的上涨，维持20%以上毛利率水平。而对于缺少石墨化自供产能，主要依赖外协加工的中小厂商来说，成本的上涨已经将利润水平压缩到极低的水平。4.新型负极产业化临近，新技术带来新机遇4.1.石墨容量接近上限，硅基负极需求抬升硅基负极是当前产业化前景较好的下一代负极材料。目前市面上高端石墨克容量已经可以达到360-365mAh/g，十分接近石墨材料的理论容量上限372mAh/g，已经很难满足市场上对于更高能量密度电池的需求。而硅材料的常温理论克容量为3580mAh/g，高温理论克容量为4200mAh/g，是石墨的10倍左右，同时还具有脱锂电位相对较低（0.4V）、环境友好和资源丰富等优点，是当前产业化前景较好的下一代锂电池负极材料。在国务院《中国制造2025》中明确了动力电池的发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。而根据中科院博士论文《高能量密度锂离子电池硅基负极材料研究》中的测算，在三元正极体系下实现300Wh/kg以上的电池能量密度，需要使用硅基负极进行适配。近年硅基负极出货增长迅速，但绝对值及渗透率很低。据GGII，2021年我国硅基负极出货量1.1万吨，同比增长83.3%，不过仅占据了1.5%的负极材料市场份额，尚处于发展初期。多家车企选择硅基负极作为未来高端应用场景、高续航里程的解决方案。22年5月，奔驰表示2025年将推出搭载高能量密度电池的G级电动汽车，电池中将使用硅基负极；特斯拉早在2020年就宣布4680电池中将使用硅负极，并已经于今年开始量产；包括蔚来、智己和广汽埃安等国产新势力也均在新型电池技术上提及硅负极的使用。4.2.硅基瓶颈逐渐突破，各厂商加码产能建设硅单质的特性限制了规模化应用，但已经存在解决途径。硅基负极产业化的主要阻碍主要有以下几点：1）硅在反应过程中易发生体积膨胀，从而影响电池的循环寿命；2）硅属于半导体材料，导电性较差；3）硅易与电解液发生反应，造成容量损失，这一特点部分体现为硅基负极的首次效率较低；4）成本较高。不过以上问题可以通过将硅掺杂到石墨中形成复合材料，添加导电剂，以及采用纳米化的硅单质或氧化亚硅等方法共同作用以改善性能。目前贝特瑞和杉杉股份提供的硅基负极产品，克容量相较石墨材料明显提升，而比表面积、压实密度、首次效率等理化指标与石墨材料之间的差距也显著缩小。贝特瑞硅基负极发展业内领先。目前国内仅贝特瑞和杉杉股份已经实现硅基负极的批量化供货，贝特瑞的硅基负极产品性能指标领先于其他同行，而且是目前唯一实现千吨以上供货的国内企业。早在2019年，贝特瑞新型负极（以硅基负极为主）就实现了2000吨以上的销售规模，获得了5.3亿元的收入。公司于22年4月启动了4万吨硅基负极新产能建设，预计23年底前投产1.5万吨，其余在产能将28年前建设完毕。各企业纷纷加码硅基负极产能建设。除贝特瑞以外，石大胜华、道氏技术和河北坤天新能源等企业跨界进入硅基负极领域，规划了共13万吨的产能。而负极行业头部厂商杉杉股份和璞泰来的硅基负极客户认证进展较好，我们预计在22年内也将公告新的扩产计划。4.3.硅基负极对于碳纳米管的需求显著提升硅基负极存在缺陷，导电剂可改善其性能。硅具有比容量高、电位适中、环境友好、成本低等优点，是提高锂离子电池能量密度的非常有前途的负极材料。然而，硅基负极在实际应用过程中存在两个主要的问题。首先，在锂化/脱锂过程中，硅负极的体积变化很大，导致粉化、低循环效率和永久容量损失。其次，硅基负极相对于传统石墨负极导电性能相对较差。为了克服以上问题，最简单有效的方法是将碳纳米管等碳介质掺入硅中形成复合材料，以改善硅基负极的热胀问题和导电性能。碳纳米管性能优异，是理想的导电剂材料。碳纳米管(CNT)的小直径、高导电性、高表面积和石墨结构使其可以为装载活性电极材料提供理想的支架，同时可以束缚该结构以适应循环过程中的体积波动。因此，在众多导电剂材料中，碳纳米管是改善硅基负极电化学性能最有前景的材料。硅基负极发展迅速，碳纳米管需求显著增加。随着动力电池领域对大倍率充放电需求的提升，推动了硅基负极的迅速发展，进而对导电剂碳纳米管的需求显著增加。目前来看，我国导电剂市场仍以炭黑、导电石墨等传统导电剂占比为主。但近年来碳纳米管已经凭借其优越的导电性能，在导电剂市场渗透率逐年上升。碳纳米管生产工艺难度大。碳纳米管的生产对于技术和研发能力要求高，特别是碳纳米管粉体的生产过程，需要使用催化剂将含碳气体或有机液体中的碳原子进行还原，使之在催化剂的表面成长为碳纳米管粉体。随后将提纯后的粉体与分散剂、溶剂进行融合，生产出碳纳米管浆料，再经过研磨后即可添加在电池中。碳纳米管导电浆料不仅要求制备的碳纳米管具有较高的长径比、纯度等优良的指标，也对碳纳米管导电剂生产企业分散技术提出较高的要求。碳纳米管的长径比和纯度是衡量其性能的核心指标，二者均与产品的导电性能成正比。天奈科技已经开发完成三代碳纳米管产品，并均顺利实现量产化，第四代产品正在推广中。天奈科技第一代产品长度为3-10μm，管径为10-15nm，第三代产品长度可达5-30μm，管径可达5-10nm，长径比和纯度均优于其他公司产品。同时，天奈科技研发人员成功遴选出合适的分散剂、分散方法和设备，将碳纳米管通过浆料形式导入锂电池，并实现了商业化及产业化。碳纳米管行业壁垒较高，市场份额集中。据GGII，2021年中国新型导电剂浆料市场总规模达到9.8万吨，同比增长61.5%；其中碳纳米管导电浆料市场规模为7.8万吨，同比增长62%；天奈科技受比亚迪、ATL、CATL等大客户需求带动，2021年市场份额占比43.4%，在产销规模、客户结构、产品研发实力等方面处于领先地位。作为动力锂电池需要的导电剂，锂电池企业会对导电浆料供应商全面评估其产品质量、稳定性、一致性以及持续供货能力，考察周期较长。除了天奈科技，目前碳纳米管行业内其他主要公司还包括集越纳米、卡博特、青岛昊鑫、无锡东恒等。碳纳米管导电浆料生产企业需要具备较强的综合实力才能获取客户的信任，因此行业集中度有望进一步提升。5.投资分析5.1.贝特瑞：负极材料全球龙头，多元发展稳固市场地位负极材料全球龙头，近年加快人造石墨布局。2021年公司负极出货量占全球19%，是全球最大的负极材料供应商。公司天然石墨出货量占国内50%以上，近年来公司也加快了人造石墨领域的布局，随着公司的各一体化项目落地，公司有望逐步做大人造石墨的生产规模，保持出货量高速增长，稳固其行业领先地位。重视技术研发，前瞻行业布局。公司长期重视研发并持续投入大量资金，一方面夯实自身在天然石墨、人造石墨、硅基负极、软/硬碳负极、高镍三元正极材料等领域的技术优势；另一方面在全固态电解质、锂金属负极、燃料电池材料、石墨烯高导热材料及电池材料回收等前沿技术进行了前瞻布局。公司作为国内最早量产硅基负极的企业之一，产品已批量供应三星和松下，硅碳负极已开发至第三代产品，比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g，目前正在开发第四代硅碳负极材料产品；硅氧负极产品比容量可达到1600mAh/g以上。2022年2月16日，公司发布4万吨硅基负极材料项目投资公告，持续引领负极行业技术创新。5.2.璞泰来：一体化布局领先，技术实力突出璞泰来主要从事锂电池关键材料及工艺设备研发、生产和销售，聚焦锂电产业链。2012年设立子公司江西紫宸从事负极材料业务，其负极材料全部为人造石墨，2021年全球出货量市占率为11%，位居行业前三位。一体化布局走在行业前列。2021年以来，随着下游新能源汽车、储能市场的快速发展，负极材料企业普遍面临较大的成本上行压力。得益于前期一体化的战略布局，璞泰来石墨化、碳化等关键环节的自供率较高；导入高效节能生产工艺及规模化制造降低单位产品电耗，在成本控制方面竞争优势显著。积极扩产，项目推进顺利。截至2021年末，璞泰来已形成年产15万吨以上的负极有效产能，其江西紫宸6万吨前工序产能扩建项目已建成投产；内蒙紫宸兴丰二期5万吨石墨化产能已通电试产；四川紫宸20万吨负极材料一体化项目已启动，其中一期10万吨进入实质建设阶段。2022年公司负极材料有望继续呈现产销两旺的格局。高管团队多数为技术出身。璞泰来核心团队是由ATL前负极技术负责人组建，很多管理层都曾在ATL公司核心技术部门担任过高管。例如持有公司9.88%股份的总经理陈卫是中国锂电池行业元老，曾在ATL担任工程总监及研发副总裁；研发总监方祺曾担任ATL研发高级工程师、杉杉科技技术中心主任；公司副总经理冯苏宁是璞泰来的技术带头人，也是目前国内使用最广的人造石墨FSN系列发明人，对负极材料技术研究极深，被称为国内人造石墨之父。5.3.杉杉股份：非核心资产有序剥离，聚焦负极和偏光片业务杉杉股份在国内负极行业资历较深，是国内第一家从事锂离子电池人造石墨负极材料研发、生产的企业。公司在高中低端人造石墨领域均有涉及，规模效应是公司的突出优势。剥离非核心业务，聚焦负极和偏光片。在国家“双碳”政策背景下，公司积极践行绿色发展，聚焦锂电池负极材料和偏光片两大业务发展，有序剥离非核心业务。2021年公司转让杉杉能源控股权至BASF，正极材料业务不再并表，但仍持有49%股权，有望为公司贡献投资收益。2022年1月，公司公告将持有湖南永杉锂业100%的股权转让予公司关联方吉翔股份。此外，光伏、储能、充电桩、投资等非核心业务已逐步完成资产剥离。积极扩产，大力布局一体化产能。2021年公司负极材料销量10.1万吨，同比增长71.27%。截至2021年末公司拥有负极材料成品产能12万吨，石墨化产能4.2万吨。包头二期6万吨负极产能和5.2万吨石墨化产能预计2022年下半年达产，四川20万吨一体化基地一期计划2022年底前实现投试产。随着石墨化自供比例提升，预计公司负极材料整体成本有望进一步下降。5.4.中科电气：绑定下游龙头积极扩产，有望跻身一线厂商中科电气成立于2004年，并于2009年在深交所创业板上市,是国内电磁行业老牌企业。近年来，公司战略布局新能源锂离子电池负极材料产业领域，现已成长为

“磁力装备+锂电负极”双主营的多元化、国际化集团企业。电磁行业龙头企业，战略布局锂电负极材料。公司磁电装备业务在行业内优势明显，电磁冶金专用设备的市场占有率居国内前列，稳居国内行业龙头地位。在全球能源结构调整以及新能源汽车产业蓬勃发展的大背景下，公司战略布局新能源锂离子电池负极材料产业领域，已成为国内先进的石墨化加工专业供应商。2021年，公司实现营业收入219,387.14万元，同比增长125.33%；归属于上市公司股东的净利润36,545.48万元，同比增长123.10%。下游市场需求旺盛，负极材料业务快速增长。2017年公司收购星城石墨，开始战略布局锂电池负极材料，随后公司收购格瑞特实现部分石墨化自供。2021年受益于下游市场需求旺盛带动负极材料业务的快速发展，公司锂电负极业务营收192,628.91万元，同比增长154.40%，负极材料业务占总收入的比重达到87.80%；

实现负极材料销量58,975吨，同比增加145.46%。针对锂电负极市场需求，产能迅速扩张。公司锂电负极业务下游客户需求增长较为明显，现有产能已经相对紧张。对此，2021年公司发布定增募得资金总额22.06亿元，进行负极及石墨化产能扩张。同时，公司分别与宁德时代和亿纬锂能成立了合资公司，计划分别建设2个10万吨负极一体化项目。截至202