负极行业工艺迭代是焦点一体化和连续石墨化有望拉开成本差距

1、目录CONTENTS专 业 领 先 深 度 诚 信中 泰 证 券 研 究 所下游需求爆发，供需格局改善产品& 工艺差异化拉大，集中度提升新技术工艺壁垒高，产业化加速投资建议目录CONTENTCONTENTS中 泰所 领 先 深 度 1下游需求爆发，供需格局改善5需求：负极材料随下游高增负极材料需求高增：预计2021-2023年负极材料需求将从47.7万吨增加到89.5万吨。图表：2020-2023年负极需求预测项目电池种类20202021F2022F2023F全球锂电池合计/Gwh钴酸锂（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总合计263.4429.4625.0805.3负极材料单耗（吨/Gwh）钴酸锂（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负极材料需求（万吨）钴酸锂（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总合计25.140.559.176.1实际需求29.647.769.589.5

3、来源：中泰证券研究所测算结构：人造石墨市占率持续提升7.710.213.320.830.733.74.64.95.805101520253035图表：2016-2020年中国锂电池人造石墨与天然石墨材料出货量（万吨）4020162017201820192020人造石墨天然石墨来源：GGII、中泰证券研究所2016-2020年，人造石墨出货量由2016年的7.7万吨上升至2020年的30.7万吨，人造石墨在负极材料中占比从2016 年的68上升到2020年的84 ，人造石墨出货量大幅提高，在负极材料出货量中占比逐年提高。竞争格局：四大三小，格局稳定来源：GGII，中泰证券研究所正拓能源, 4%中

4、科星城, 6%翔丰华, 7%凯金能源, 14%璞泰来, 16%杉杉股份, 18%贝特瑞, 23%其他, 13%石家庄尚太,3%翔丰华, 6% 中科星城,7%凯金能源, 16%璞泰来, 17%杉杉股份, 18%贝特瑞, 22%其他, 11%翔丰华, 5% 石家庄尚太, 6%中科星城, 7%凯金能源, 13%璞泰来, 17%杉杉股份, 16%贝特瑞, 20%其他, 17%中科星城,6%贝特瑞, 9%杉杉股份, 18%凯金能源, 19%璞泰来, 24%其他, 24%贝特瑞, 11%杉杉股份, 19%凯金能源, 20%璞泰来,22%贝特瑞, 12%杉杉股份,19%凯金能源, 15%璞泰来, 21%其他

5、, 25%图表：2018人造石墨竞争格局经过多年发展，目前负极材料已形成四大三小格局，贝特瑞、杉杉、璞泰来（紫宸）、凯金能源为头部一线企 业，贝特瑞为天然石墨绝对龙头，人造石墨份额稳步提升。图表：2018负极材料竞争格局图表：2019负极材料竞争格局图表：2020负极材料竞争格局图表：2019人造石墨竞争格局中科星城, 7%其他, 21%图表：2020人造石墨竞争格局中科星城, 8%负极材料行业产能从负极材料供给来看，世界负极材料供应商主要在中国和日本，两国负极材料产能之和占世界总产能的95 以上。图表：2020-2023负极材料产能布局情况来源：wind、隆众资讯等，中泰证券研究所国内负极产

6、能（万吨）20202021F2022F2023F贝特瑞13.315.525.529.5璞泰来7121525杉杉股份12121818中科电气589.210翔丰华2369东莞凯金6.86.86.811.8江西正拓2.42.42.42.4深圳金润1111金泰能1144深圳斯诺4444石家庄尚太361010华舜新能源6其他510国内供给合计57.571.7106.9140.7海外供给12121820总供给69.583.7124.9160.72020年以来，市场比较担忧负极扩产幅度大导致过剩。由于下游需求高增，基本消化了新增产能，我们预计负极供需格局将维持。图表：2020-2023负极材料供需情况测算（

7、万吨）负极材料供需格局有望优化来源：wind、隆众资讯，中泰证券研究所测算29.647.769.589.502040608010012014020202021F2022F2023F实际有效供给实际需求价格：整体稳步下行，中端人造石墨有所回升在国内现有的负极材料中。长期看，负极材料价格稳步下行，短期受石墨化、原材料价格支撑，低端和高端负极 材料价格稳定，中端人造石墨价格有所回升。图表：天然石墨价格走势（万元/吨）来源：wind，鑫椤锂电，中泰证券研究所012345678低端均价中端均价高端均价01234567低端均价中端均价高端均价图表：人造石墨价格走势（万元/吨）目录CONTENTCONTEN

8、TS中 泰所 领 先 深 度 2产品&工艺差异化拉大，集中度提升12来源：中泰证券研究所负极企业的差异化来源分布原材料甄选高端化石墨 工艺针状焦布局石墨化布局艾奇逊箱式连续式成本端产品端硅碳负极技 术领先我们认为，负极材料企业的差异化主要来源于：（1）成本端：以石墨化、针状焦为核心的一体化布局，核心包括石墨化工艺路径的突破；（2）产品端：以高端化石墨工艺及原材料甄选技术，硅碳负极等新产品为主。13来源：各公司公告，中泰证券研究所产品差异化：人造石墨价格方差较大负极材料价格分布方差较大，以璞泰来为代表的高端人造石墨价格均价达5.8万元/吨，而低端的产品价格仅为2.3 万元/吨。图表：各企业石墨销

9、售均价（2020年；单位：万元/吨）5.84.34.23.03.02.62.321034567璞泰来杉杉股份贝特瑞中科电气凯金能源尚太科技翔丰华负极材料指标众多，在平衡中前进。由于各类型电池及厂家对于石墨材料的参数要求不同且持续变化，以日立化成 为例，更多是通过参数控制来获得不同标准的负极材料，结合新工艺如包覆、复合与掺杂等对整体性能进一步提升。负极技术优势的建立一方面将依赖于产品传统工艺造粒对不同产品迭代带来的经验积累和包覆等新工艺的研发。14来源：各公司公告，中泰证券研究所产品差异化：负极是产品差异化度较高的电池材料之一图表：日立化成专利申请分布（2014）工艺性能优化案例核心工艺造粒石墨

10、材料的颗粒大小对电极比表面积和边缘原子的 比例有很大影响，从而影响石墨负极材料的电池的 制浆工艺、体积能量密度及首次充电时的不可逆比 容量等。优化石墨颗粒的粒度分布及颗粒形貌可提 高人造石墨负极材料的比容量和首次充放电效率。石墨化石墨化方式影响比容量、不可逆性以及产品一致性优化工艺包覆及表面改 性掺杂炭包覆和表面氧化改性可降低人造石墨负极材料的 比表面积, 对提高其振实密度、比容量和首次充放电 效率具有明显的作用掺杂微纳米多孔Si-Ag颗粒来改善石墨的导电性及提 高充放电效率图表：负极材料主要核心工艺决定人造石墨的品质工艺主要取决于造粒、包覆表面改性、石墨化工艺中，高端人造石墨为提升性能，一般

11、要采 取混料、进一步碳化、包覆等工序，工艺更为复杂。15来源：各公司公告，中泰证券研究所产品差异化：负极厂商工艺对比图表：厂商石墨化工艺对比进料 检验原料 投入粗碎精碎分 级表面 改性造粒整形筛 分石墨化打散混 合筛分磁选包装入库粗破烘干精碎表面改性焙烧石墨化打散混 合筛分磁选包装入库领料融合原料 投入破碎整形控制石墨化表面改 性筛分磁选包装入 库进料 检验低温热处理原料预 处理混料石墨化混料炭化筛分磁选包装入 库进料 检验造粒原料 投入破碎造粒石墨化破碎筛分磁选包装入 库进料 检验混合混合璞泰来翔丰华凯金能源尚太科技贝特瑞低端负极材料对其产品的性能要求相对较低，技术上较为容易实现，门槛较低。

12、高端产品工艺复杂且下游需求不断更新，龙头通过产品快速迭代保持领先。以璞泰来为例，其通过快速迭代保持领 先，每半年度G系列产品的性能指标均有所提升，持续满足高端客户功能改善、性能提升的技术和市场需求。16来源：各公司公告，中泰证券研究所产品差异化：中高端具备较高壁垒图表：各企业专利数量（截至2020）050100150200250300350400450500贝特瑞璞泰来杉杉股份翔丰华尚太科技凯金能源050001000015000200002500030000350004000045000贝特瑞璞泰来杉杉股份翔丰华尚太科技凯金能源图表：各企业研发投入绝对值（万元，截至2020）成本差异化：原材料

13、、石墨化为核心成本在人造石墨整个工序的成本中，焦类原料和石墨化工序占据较大比例，分别约为42 、50。人造石墨根据其性能分为高、中、低端三类。高端人造石墨负极原材料采用针状焦，低端人造石墨负极材料采用 石油焦，两类人造石墨成本差异主要产生在于原材料焦类原料和石墨化和工序复杂度。图表：人造石墨负极材料成本构成（ ）17单位：万元/吨值值值2%值石墨化制造和人工费用焦类材料沥青来源：公司公告等，中泰证券研究所图表：高低端人造石墨成本情况高端人造石墨低端人造石墨原材料针状焦1t2.1石油焦1.8t1石油焦0.6t沥青0.17t沥青0.2t石墨化1.91.6制造费用0.20.1人工费用0.10.1成本

14、合计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%尚太科技贝特瑞中科电气璞泰来翔丰华杉杉股份凯金能源18来源：翔丰华招股说明书，中泰证券研究所成本差异化：一体化布局&材料迭代1）一体化布局：1）尚太科技：100 自供石墨化。2）贝特瑞：依靠自供石墨化+天然石墨上游矿山开采、浮选到 负极材料成品一体化获取超额收益。3）璞泰来自供石墨化。3）中科电气：石墨化布局+石墨化工艺改进。2) 材料选取及替代：璞泰来、尚太科技等对原材料甄别进行研发，在保证材料性能情况下减少高价格的原材料用量进行降本。图表：主要负极

15、公司毛利率对比（2020年）成本差异化：石墨电极&负极双景气，原材料价格上涨来源：隆众咨询、wind,中泰证券研究所价格变动：长期随着石油市场价格变动，短期受行业供需影响（1）2019/8-2020/1：该段时期石油价格稳定，但随着行业不断扩产，针状焦价格走低。（2）2020/1-2020/10 ：行业受疫情大环境影响，市场活力受限。同时石油市场价格保持相对稳定影响，针状焦价 格变动幅度较小 。（3）2020/11至今 ：国内疫情转好，市场恢复迅猛。负极材料需求提升叠加石墨电极下游电炉开工率维持高位，焦类需求提升，同时油浆价格上涨，推动针状焦、石油焦上涨。1905001000150020002

16、5003000350002000400060008000100001200014000160001800020000图表：2019/8-2021/7针状焦、石油焦、油浆价格变动情况（万元/吨）针状焦生焦平均价格（左）针状焦煅后焦平均价格（左）油浆平均价格（右）来源：公司公告,中泰证券研究所图表：电炉开工率（下， ）及粗钢产量（上，万吨）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%成本差异化：21H2针状焦产能投放，供需将缓解资料来源：华经情报局，百川盈孚，观研网等，中泰证券研究所我国针状焦发展是在主流市场需求迅速增长的大背景下兴起的，国产针状焦企业纷纷扩产。2020年国内市场产能 为149万吨，21年下半年新增产能有望释放，供需预计缓解。图表：2011-2020年中国针状焦产量及增速20图表：针状焦新增产能9.211.69.575.3815.1235.544.55

18、0.2-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%160%01020304050602011201220132014201520162017201820192020产量（万吨）增速（%）单位：万吨成本差异化：材料迭代降本左图来源：专利网，中泰证券研究所21公司专利原材料采用石墨碎，其成本低，来源稳定；与现有技术相比，本发明使 用石墨碎制备的人造石墨负极材料能保证较高的振实密度、首次效率、 倍率性能和循环容量保持率，满足人造石墨负极材料的使用要求。杉杉股份原材料采用的针状焦窑前粉和煤沥青价格低廉，节约了生产成本。产品 有第一颗粒结构的大倍率快速充放电能力、高振实特点，又有

19、第二颗粒 结构的高容量特点，可应用于乘用车动力锂电池贝特瑞减少制作极片过程中粘结剂和导电剂的用量，使电池成本降低。包覆层更加牢固致密，粉末电阻率为710-6m以下，锂离子电池的循环稳定凯金能源无需对原料进行包覆改性，得到高倍率快充石墨负极材料优质针状焦本身石墨化度较高，经过石墨化后性能更为优异，目前高端人造石墨使用较多。但其价格较石油焦价 格大幅提高，通过工艺的提升进行对材料的迭代，在保证性能的前提下，将石油焦用量占比提升或减少其他材料的 用量降低成本。江西紫宸拥有原材料甄选技术可以对原材料的使用进行优化，杉杉、贝特瑞、凯金等亦通过工艺优化原材料的成 本。图表：公司降本专利案例成本差异化：需求

20、高增&供给受限，石墨化加工价格上行来源：隆众数据，中泰证券研究所石墨化加工价格变动原因：2019年锂电池市场增速减慢，负极材料需求增长放缓；随着负极巨头厂商配套石墨化 和新晋石墨化代工企业新产能投产，石墨化产能供应充足，代工价格逐步走低。2020年底开始，由于电动车需求爆 发叠加国内部分地区（石墨化产能相对集中的地区）受限电政策影响，石墨化产能较为紧张，石墨化价格走高。我 们预计供需紧张要持续至21年下半年。图表：2019/6-2021/6 国内石墨化加工费用报价情况2200.511.522.5单位：万元/吨石墨化自供比例显著影响毛利率，自供比例提升20 ，毛利率提升近6。23来源：尚太科技招

21、股说明书，中泰证券研究所成本差异化：石墨化自给降本显著项目2020年2019年2018年石墨化加工单价1.241.441.69石墨化加工运费0.030.030.03公司自产石墨化单位成本0.640.850.96公司负极材料销售量所需石墨化产量20,846.5911,942.663,691.09石墨化委外加工占比30%3,958.012,248.21840.89委外加工占比影响毛利额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%影响负极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负极材料 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%图表：尚太科技石墨化自供比例/毛利率影响测算（单位：万元、吨）石墨化产能趋紧，短期内新增产能有限限电+下游高需求，石墨化加工供需趋紧。由于内蒙古电价较低，约40 石墨化产能建在内蒙古，内蒙古限电。因 此，石墨化加工需求也将随之成比例攀升，预测在2023年将达到83.6万吨。据隆众数据，内蒙地区独立及配套负极 石墨化企业限电比例20-50不等，约影响5.4-13.6万吨产能，占比整体产能比例约7.7 -19.6 。以90 收率计算，2021年对

23、应石墨化加工需求为44.5、64.9、83.6万吨产能。图表：中国2020年石墨化产能情况（万吨）24图表：石墨化加工需求测算（万吨）来源：百川盈孚,中泰证券研究所地区产能内蒙古27.8四川11.8山西8.3青海5.6陕西3.5其他地区12.5合计69.520202021F2022F2023F负极材料实际需求29.647.769.589.5人造石墨需求测算24.840.158.475.2石墨化加工需求（90%收率）27.644.564.983.6石墨化：属于重资产行业，投资成本较高石墨化定义：石墨化是人造石墨制备过程中的关键环节，也是成本差异化的最大环节。该环节是利用热活化将热力学不稳定的碳原

24、子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化。石墨化建设单吨投资成本整体相对较高，平均在1万元/吨以上。图表：针状焦石墨化机制示意图图表：石墨化晶格转变示意图来源：环评报告、公司公告，中泰证券研究所25石墨化建设单吨投资（万元/吨）福建翔丰华1.0225成都爱敏特新能源1.1964璞泰来1.1953图表：石墨化投资成本列示来源：李子坤石墨化技术的现状与发展,中泰证券研究所石墨化：双碳背景下，负极准入门槛提高26来源：公司公告,中泰证券研究所在双碳背景下，由于石墨化加工的高能耗，目前内蒙地区对于独立的第三方石墨化加工新增产能将愈发趋严，审 批难度加大。同时石墨化代工价格走高情况下，新增负极产能在石墨

25、化自供比例不足的企业盈利压力较大，未来一 体化产能建设将是趋势。由于石墨化重资产，一体化趋势将准入门槛提高，整体平均单吨投资额将达到3.4万/吨，较 单投资负极产线1.7万/吨要翻一倍。图表：一体化布局及负极单产能投放单吨投资额（万元/吨）4.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0杉杉股份1杉杉股份2璞泰来贝特瑞负极产能平均投资石墨化工艺：当下以艾奇逊为主流27艾奇逊石墨化炉箱体式石墨化炉内串石墨化炉来源：中国粉体网，李子坤石墨化技术的现状与发展,中泰证券研究所间歇式连续式石墨化工艺路线可以分为连续式和间歇式，目前以间歇式为主。间歇式包括艾奇逊、内串、箱体式三类，艾奇逊为目前

26、主流路线。连续式并无特定的设备，一般是指生产中没有 断电的过程, 石墨化的产品需要经过一系列的温区, 从而实现连续石墨化。图表：石墨化工艺分类石墨化工艺：箱体、连续式大势所趋28来源：石墨化方式对锂离子电池人造石墨负极材料性能的影响,中泰证券研究所测算1）箱体石墨化具备装炉量大、吨耗低、环境友好等优势，技术发展较快，且取得了实际的产业化应用，有望逐步 替代箱体；2）连续石墨化加工周期短，吨耗低，相较于坩埚和箱体，其石墨化程度略低，需要进一步改进。箱体、连续式石墨化炉降本显著，连续式石墨化优势明显。相较于艾奇逊坩埚炉，其物料电力单耗分别下降 30、44.4 ，对成本改善显著，此外箱体、连续式石墨

27、化炉加工速率也高于坩埚炉，单位小时产出较坩埚炉+20、+44.8 。此外，连续式石墨化一致性高，加工速率较坩埚炉、箱体炉分别提升近50 、20 。图表：石墨化工艺对比坩埚炉箱体炉连续石墨化炉物料单耗电量（kw*h）18000120008000石墨化度96.38%95.82%93.73%比表面积较高较低一致性中较低高加工速率（折算）41.7kg/h50kg/h60kg/h容量（mAh/g）353353345不同石墨化技术路线毛利率敏感性分析 29来源：中国粉体网，李子坤石墨化技术的现状与发展,中泰证券研究所测算项目ABCDEFGH原材料0.460.460.460.460.460.460.460.

28、46艾奇逊50%100%0%0%0%0%0%箱体石墨化自供比例0%0%50%80%100%0%0%0%连续式0%0%0%0%50%80%100%外协50%0%50%20%50%20%0%艾奇逊1.0141.0141.0141.0141.0141.0141.0141.014箱体石墨化成本单耗0.6740.6740.6740.6740.6740.6740.6740.674连续式0.50.50.50.50.50.50.50.5外协1.31.31.31.31.31.31.31.3石墨化单位成本合计1.1571.0140.9870.79920.6740.90.660.5其他费用0.20.20.20.20

29、.20.20.20.2成本合计1.8171.6741.6471.45921.3341.561.321.16售价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%箱式炉逐步应用，连续化石墨有待突破箱式炉率先替代。箱式炉本质仍然是间歇式炉，相较于艾奇逊其装填方式发生了变化，部分厂商已开启对箱式炉 的逐步应用，如璞泰来在已有的艾奇逊产线上进行技改，杉杉股份、翔丰华亦逐步应用箱式炉，箱式炉的技术难点 在于由于其炉体较大，且箱式炉分为上下两层，其产出一致性较差，需要进行技术改进解决，具有一定的技术难度。连续化石墨炉有待突

30、破，碳化工序或为率先落地。目前连续式石墨化有两大技术难点：一般电煅炉的内衬材料从外到内依次是保温棉、轻质黏土隔热砖和高铝耐火砖，最高达到17001 800，无 法达到3000度以上的石墨化温度要求，导致连续式石墨化产出的产品的石墨化度较低。当前连续式石墨化处于实验 室或小批量生产阶段，内衬材料选取耐高温陶瓷等，但亦需高频度的更换。快速冷却问题，包括出水速度设定等。生产的高纯散状石墨进入冷却器时温度在2 500 以上, 生产的物料 极易被氧化, 所以冷却方式不能采用常规风冷和水冷, 如何快速把物料冷却下来并不被氧化也是连续石墨化生产技 术的关键问题，采用高温散状石墨横掠过交错排列的冷却水管, 水

31、管上安装适量的翅片来强化传热, 合理调整冷却 水循环速度, 在隔绝空气的条件下形成无氧化冷却区, 最终可以保证高纯散状石墨快速冷却下来。以天然石墨高温或人造石墨碳化工序或为率先落地路径。相较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处理）人造石墨的碳化温度仅需要1100左右，连续石墨化或许会在碳化工序率先落地。30来源：中国粉体网，李子坤石墨化技术的现状与发展,中泰证券研究所31来源：翔丰华招股说明书，公司公告等，中泰证券研究所主要负极厂商石墨化自供比例梳理20202021E2022E2023E石墨化产能(万吨)661014贝特瑞负极产能(万吨)13.315.525.529.5名义

32、自供比例45.1%38.7%39.2%47.5%石墨化产能(万吨)0.30.31.51.5翔丰华负极产能(万吨)2369名义自供比例15.0%10.0%25.0%16.7%石墨化产能(万吨)511.511.522.5璞泰来负极产能(万吨)7121525名义自供比例71.4%95.8%76.7%90.0%石墨化产能(万吨)2369.5中科电气负极产能(万吨)589.210名义自供比例40.0%37.5%65.2%95.0%石墨化产能(万吨)3.88.88.88.8尚太科技负极产能(万吨)361010名义自供比例126.7%146.7%88.0%88.0%石墨化产能(万吨)4.24.29.49.4

33、杉杉股份负极产能(万吨)12121818名义自供比例35.0%35.0%52.2%52.2%目录CONTENTCONTENTS中 泰所 领 先 深 度 3新技术工艺壁垒高，产业化加速碳系性能触及天花板，硅碳负极优势显著来源：钜大锂电，中泰证券研究所33正极活性物质分子式缩写质量比容量(mAh/g)平均电压（V）LiNi0.8Co0.15Al0.05O2-220NCA-2202203.7负极活性物质分子式缩写质量比容量(mAh/g)平均电压（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锂电池单体能量密度2020年达到350Wh/kg，2025年达到400Wh/kg，碳化石墨理论极限为370WH/kg，无法满足需 求。以NCA-220正极材料为例，负极材料分别使用石墨，Si-C-450，Si-C-1000，Si-C-2000，电池电芯的能量密度有明显的提升。图表：工信部对电池单体能量密度要求（Wh/kg）图表：不同负极材料的电芯能量密度600202020252030硅碳负极产业化加速来源：NE Times，中泰证券研究所目前硅基负极更像是电解液中的添加剂，其地位与LIFSI极为相似。虽

35、然LIFSI较6F性能优越，但由于LIFSI成本 高，无法完全作为溶质，行业内采用以其作为添加剂的方式逐步扩大其用量比例。以三星SDI为例，第一代负极硅含量为2并落地应用，2021年SDI将推出第二代含硅量7的电池硅基负极；2024年发布第三代，硅含量为10 。图表：硅碳负极在车企中的应用情况34车企车型说明特斯拉Model S, Moedl X, Model 3从Model S和Moedl X起，特斯拉就已在石墨负极中掺入硅；到了 Model 3，负极中硅的含量进一步提高蔚来蔚来ET7蔚来ET7将搭载负极使用预锂化硅碳负极广汽埃安广汽埃安AION LX广汽埃安自研海绵硅负极电池技术，搭载于广

36、汽埃安AION LX，续 航里程超千公里智己智己L7智己L7的电池同样在负极材料中掺入了硅硅碳负极需求预测硅碳负极渗透率有望快速提升：目前硅碳负极渗透率仍较低，随着硅碳负极材料价格下降，硅碳负 极技术的改进和对电池能量密度要求的提升，硅碳负极掺硅量&硅碳负极装车量有望带动渗透率提升。来源： GGII，石墨盟，前瞻产业研究院，新材料在线，中泰证券研究所35图表：硅碳负极需求及市场空间测算20202021F2022F2023F全球新能源汽车销量（万辆）319.8593876.21136全球动力电池总需求(GWh）146.55268.85433.08586.34动力电池负极材料总需求(万吨)23.5

37、37.454.570.3硅碳负极渗透率4.00%6.00%9.00%12.00%硅碳负极总需求(万吨)0.942.244.918.44技术路线：硅碳、氧化亚硅各具优势来源：锂离子电池硅基负极材料研究与进展，中泰证券研究所由于单硅基作负极材料会出现膨胀现象，导致电池内阻增加、容量快速下降，循环性能变差。为将其改性，从技 术路线上目前主要有两条路线：纳米硅/炭复合材料；氧化亚硅复合材料。硅/炭复合材料结合了硅高比容量与炭材料高导电、低膨胀、循环稳定等特点，具有出色的能量密度；氧化亚硅复合材料相较于硅/炭复合材料具有更小的体积效应和更加稳定的循环性能，应用更加广泛，在钢壳、软包、方形铝壳等各类电芯中

38、均可使用。36图表：碳硅负极制备流程图表：氧化亚硅制备流程硅基负极工艺/资本双高壁垒来源：2019贝特瑞硅碳负极扩建环评报告，中泰证券研究所硅硅基负极相对于石墨负极材料的制备工艺复杂，大规模生产存在一定困难，且各家工艺均不同，产品目前没有 达到标准化，导致其价格一直居高不下，贝特瑞生产的硅基负极2017-2019年单价分别为20.8、21.5、23.1万元/吨。硅基负极材料的制备过程中多用到纳米硅粉，其生产对设备的要求极高，需要较大的资金投入且生产过程中能耗较大，贝特瑞单万吨硅碳负极投资额达10亿元，远高于人造石墨单万吨投资（约1.7亿）。37图表：贝特瑞硅碳负极工艺流程示意图12108642

39、0石大胜华项目1科达洁能石大胜华项目2贝特瑞图表：厂商硅基负极投资成本（亿元/万吨）各厂商硅基产品参数来源：各公司官网公开数据，中泰证券研究所图表：各厂商硅基产品参数38厂商产品名称D50(m)振实密度(g/cm3)比表面积(m2/g)压实密度(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翔丰华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贝特瑞杉杉股份中科星城深圳斯诺钠离子：电池成本低廉，主要定位储能来源：汽车电子设计，中泰证券研究所钠资源储量丰富，原材料成本较低。锂资源在地壳中含量有限且分布不均,钠离子资源丰富，原材料成本远低于锂。钠离子电池成本&性能特性早起更适用于储能装置。钠离子的理论能量密度有限，其低温性能和安全性更为稳定，且具 有更好的快充性能，符合储能装置的性能需求，并具备更低的成本。39图表：全球元素资源储量（ppm）图表：宁德时代发布第一代钠离子电池7000060000500004

43、00003000020000100000锂纳图表：碳酸盐单吨价格（万元/吨）钠离子负极：碳基材料是主流，软碳硬碳各有优势来源：2019贝特瑞硅碳负极扩建环评报告，中泰证券研究所40目前的钠离子电池负极材料可以分为碳基、钛基、合金类、化合物类，无定形碳是目前最有希望商业化的材料，平 台电压、可逆容量、循环寿命以及首次库仑效率均已接近应用要求。无定形碳可以分为软碳和硬碳：1）软碳价格较低、碳化收率高、安全性好且 具有一定的电化学性能，但其自身低储钠容量和高充电电位的缺点,限制了软炭作为理想的高比能量炭基储钠负极材料。硬碳为非石墨化碳,与石墨的长程有序层状结构相比,硬碳在分子水平上的结构更为复杂，其

44、电化学性能更佳，但目 前制备成本相对较高。图表：碳基负极材料性能比较负极材料碳层间距/nm H比表面积/（m2/g）循环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下分别循软碳材料0.35620.2环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钠离子负极：碳基材料是主流，软碳硬碳各有优势来源：中国科学院物理研究所，中泰证券研究所41中国科学院物理研究所探寻了三种碳基材料：1）纯硬碳储钠性能高，但成本高昂。水热方法得到了一种硬碳微球, 接着又利用棉花作为前驱体通过一步碳化 法得到了一种硬碳微管。2）软碳硬碳复合性能优异，但产碳率较低，成本亦较高。3）采用成本更加低廉的无烟煤作为软碳前驱体。通过简单的粉碎和一步碳化得到了一种具有优异储钠性能的碳 负极材料。图表：利用无烟煤制备软碳方法负极材料工艺对比来源：环评

46、报告等，中泰证券研究所42工艺复杂度难较难中较难较难改性工艺掺杂等包覆、掺杂等表面氧化、包覆、掺包覆等 杂成本高较高较低低较低单吨投资成本（万元/吨）73.4（含一体化）3（含一体化）4.4（中试）项目硅基负极人造石墨无定形碳高端低端软碳硬碳主要工艺流程粗磨、细磨、碳包覆等造粒（二次造粒）、石墨 化、碳化等造粒、石墨化等碳化等预炭化、粉碎、 最终炭化等目前硅基负极是工艺最复杂的负极材料，单吨投资成本高昂，高端人造石墨亦需要较高的成本和工艺难度。软碳 和硬碳的主体工艺流程相较于硅基负极和人造石墨较为简化，减少了石墨化工艺等工序，仅在10002000度左右进 行碳化，但无定形碳对材料的改性工艺技术

47、要求较高，具有一定的技术壁垒。图表：工艺对比目录CONTENTCONTENTS中 泰所 领 先 深 度 4投资建议投资建议来源：公司公开发行意向书，公司年报，中泰证券研究所44负极已经形成“四大三小”的竞争格局，一体化和连续石墨化将导致行业集中度进一步提升。1、从供需看：负极产能扩张基本与下游需求增速基本一致，供需关系健康。石墨化紧缺将持续至22年；2、从壁垒看：1）限电政策将进一步推动负极企业一体化布局加速，单吨投资额翻倍带来投资门槛提高； 2）连续石 墨化等新工艺提高了行业技术壁垒。工艺迭代&石墨化一体布局将是负极企业超额收益的核心来源。1、产品端：差异化较大，中高端产品工艺较复杂。负极材

48、料的差异化特性导致了其价格方差较大，中高端产品工艺 复杂，具备较高的技术壁垒。2、成本端：工艺领先带来超额利润。当前正处于一体化布局初始竞争阶段，石墨化工艺从艾奇逊向箱式炉迭代。我 们详细对比了艾奇逊、箱式和连续石墨化等工艺路线的成本结构和工艺难度，连续石墨化未来将成为头部公司强化竞 争优势的核心抓手。新技术在生产工艺上类似。我们对比了人造石墨、硅碳和不定性碳，新技术在生产工艺上和石墨基本 一致。投资建议：我们认为，未来几年负极的竞争将围绕一体化和连续化工艺进行竞争，一体化和连续化领先 的公司持续具有超额利润。看好具备石墨化一体化布局优势、研发工艺迭代领先的负极企业，建议关注 中国宝安（贝特瑞

49、）、璞泰来、中科电气、尚太科技等。贝特瑞（中国宝安）：人造石墨扩产加速，连续化石墨或率先落地来源：公司公开发行意向书，公司年报，中泰证券研究所45-5515253545556575050000100000150000200000250000300000350000201820192020负极材料收入（万元）占比（%）-0.4-0.200.20.40.6100000500000150000200000250000300000350000400000450000500000201820192020营业收入净利润营业收入yoy净利润yoy图表：贝特瑞近年营收（万元）图表：贝特瑞负极材料收入（万元）贝特瑞是老牌负极龙头，天然石墨全球领先，人造石墨产能加速推进，此外，贝特瑞正处于连续石墨化 技术验证期，行业进度处于领先地位，有望率先实现连续石墨化产线落地。高镍领先，有望受益海外电动化增速。公司高镍核心客户覆