锂电池负极材料行业现状

锂电池负极材料行业现状中国负极材料行业竞争格局分析（一）石墨化产能分布石墨化是人造石墨的必备工序，由于双限政策影响，国内各地对属于高能耗产业的石墨化项目严格限制，目前纯石墨化厂商扩产项目较难通过地方政府能评及环评审批。负极厂商一体化产能项目由于更能促进地方就业和贡献更多税收，并属于国家鼓励的新能源产业，相对更容易拿到能评和环评审批。2021年我国石墨化产能合计98．1万吨。（二）竞争格局2021年国内负极材料产量达66万吨，同比增长85%。负极龙头贝特瑞市占率26%，同比增长3%，国内负极CR3/CR5分别达56%/80%，同比下降2%/持平，龙头厂商竞争格局较为稳定，其中贝特瑞、中科星城和尚太科技扩产积极，市占率提升较为明显。在人造石墨领域，璞泰来（江西紫宸）和杉杉股份是双龙头，2021年在国内的市场份额均超过15%，凯金能源、贝特瑞、中科电气、尚太科技等紧随其后。2021年贝特瑞在天然石墨领域一家独大，市场份额超过60%，翔丰华、江西正拓与中科电气分别占比17%、2%与2%，其他企业占比15%。（三）性能对比从我国主要负极厂家人造石墨产品性能对比来看，多年来璞泰来主流产品均应用在高容量、高压实密度、低膨胀和长循环的高端电池。璞泰来人造石墨产品首次容量可达352-360mAh/g，首周效率92-96%，压实密度最高可达2．25g/cm³，适用于消费、动力、储能领域，产品各项指标性能明显优于其他企业产品。锂电池负极材料行业产业链上下游情况锂电池主要由正极、负极、电解液和隔膜组成，其中负极材料在锂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。目前锂电池负极材料主要以人造石墨和天然石墨为主，硅碳负极作为能量密度更高的材料是行业未来重要的发展方向。锂电池负极材料行业的上游主要为石油焦、针状焦、沥青或天然石墨等产品。其中人造石墨的上游为针状焦、石油焦等原材料，经过造粒、石墨化等复杂生产工序，制成人造石墨产品；天然石墨材料的上游主要为天然石墨矿；而硅碳负极的上游原材料除了碳材料以外，还包括硅基材料。锂电池负极材料行业的下游主要是各类电池厂商，目前锂电池的主要应用领域有动力电池、3C数码等消费电池和储能电池，其中动力电池和消费电池占据主流，储能电池的占比较低。近年来，在全球新能源汽车产业爆发式增长的带动下，动力电池需求迅速增长，成为锂电池产业链的重要增长极；传统3C数码市场已步入成熟阶段，市场对于消费电池的需求逐渐趋于稳定，未来的潜在增长点主要是智能家庭设备、可穿戴设备、5G设备等；储能电池则是锂电池未来重要的蓝海领域，储能行业的巨大发展潜力有望为锂电池带来巨大市场需求。人造石墨主角地位难撼动，硅基负极粉墨登场（一）石墨类负极性能优化进行时石墨类负极各有优势，人造石墨更胜一筹。从克容量来看，天然石墨容量略高于人造石墨。天然石墨负极材料的理论容量为340-370mAh/g，人造石墨的负极材料的理论容量为310-360mAh/g。从循环性能来看，人造石墨循环性能好于天然石墨。根据贝特瑞的数据，天然石墨（GSN产品）的循环周数为500周左右；人造石墨（AGP-2L-P）循环周数可达6000周。主要原因为天然石墨的颗粒大小不一致，表面缺陷较多，因此容易与电解液反应从而导致循环性能下降。从膨胀率角度来看，天然石墨膨胀率高于人造石墨。主要原因为鳞片石墨的结晶度较高，片层结构单元化大，具有明显的各向异性。因此，锂嵌入和脱嵌过程中体积产生较大的变化。制造成本以及售价来看，人造石墨的成本以及售价高于天然石墨。主要是由于其生产工艺导致。根据鑫椤锂电的统计（2022年9月23日），天然石墨负极（高端）均价约为6．1万元/吨，人造石墨负极（高端）约为6．80万元/吨。天然石墨与人造石墨的组合稳固了石墨类负极在负极材料中的地位。根据下游应用的不同需求，石墨类负极产品具有多样性。1）天然石墨与人造石墨混合，提高负极材料克容量、降低产品成本。天然石墨具有可容量高以及成本较低的优势，人造石墨中混合天然石墨一定程度上可以提高负极材料的容量，生产更具性价比的产品。由于天然石墨为辅助材料，因此人造石墨将会克制天然石墨膨胀率高的问题；2）针状焦与石油焦区分高低端人造石墨产品。由于针状焦原材料要求较高，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）硅基负极接棒石墨类负极石墨类负极容量接近理论上限，硅基负极成为下一代负极材料主力军。新能源汽车高速发展加速高能量密度电池发展进程，硅基负极成为下一代负极材料的首选。从克容量来看，硅基负极拥有绝对优势。石墨负极理论克容量为372mAh/g，硅基负极理论克容量可高达4200mAh/g。从膨胀率来看，硅基负极材料膨胀率极高。根据数据，硅基负极膨胀率高达300%。从循环性能看，硅基负极循环寿命远低于石墨类负极。目前硅基负极循环寿命为300-500次。主要原因为，硅基负极膨胀率较高，充放电过程中的膨胀会导致硅基负极材料的粉末化，从而影响电池的使用寿命。从制造成本来看，当前硅基负极材料成本远高于石墨类负极材料。根据隆众资讯预测，2022-2023年贝特瑞的硅基负极和硅氧负极单位盈利均为6．5万元/吨和6．3万元/吨。根据鑫椤锂电数据统计，截至2022年8月30日，天然石墨（高端）和人造石墨（高端）的售价分别为6．1万元/吨和7．1万元/吨。从硅基负极类型来看，硅碳负极与硅氧负极或将成为硅基负极主流技术。目前硅基负极的技术路径有三种，分别为硅氧负极材料、硅碳负极材料、硅基合金负极材料。1）硅氧负极材料：Li2O基质环绕在LixSi核周围可充当着锂离子的快速扩散通道，因此嵌锂时SiOx富含的Li2O基质能够使其在循环和倍率性能方面最优化；LixSi核周围的Li2O和Li4SiO4基质还可以有效的缓冲体积膨胀。2）硅碳复合材料：将碳材料包覆在硅材料外层，形成硅碳复合材料。从结构上来看，包覆结构改善材料的循环稳定性。碳材料的包覆能够提高负极材料的导电性能，并且碳材料表面会形成SEI膜，能够抑制电解液对于负极材料的侵蚀，从而提高负极材料的循环性能。负极材料简介（一）负极材料：锂离子电池四大主材之一负极材料是锂离子电池的重要原材料之一。负极材料对于锂离子电池的能量密度、循环性能、充放电倍率以及低温放电性能具有影响较大的影响。从锂电池工作原理来看：在充电过程中，锂离子从正极材料中分离，经过电解液嵌入至负极材料中。与此同时，电子由负极材料运动至正极材料。由于负极材料具有较多的微孔，因此到达负极的锂离子将嵌入至微孔中，锂离子可嵌入负极材料的数量越多，电池的充电容量越高。在放电过程中，锂离子从负极材料中脱离，经过电解液嵌入至正极材料。负极的锂离子此时，嵌入至正极材料的锂离子数量越多，电池的放电容量越高。负极材料在锂离子电池成本中占比小于15%。锂离子电池四大主材为正极材料、负极材料、电解液、隔膜，其成本占比分别约为40%、15%、15%、30%。（二）负极材料种类众多，人造石墨性能突出锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料。碳材料包括：石墨类、石墨烯、无序碳。目前锂离子电池中应用较多的是石墨类负极材料，比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括：硅基负极材料、钛酸锂负极材料等。硅基负极材料中可以分为SiO负极材料、硅碳负极材料、硅基合金负极材料。锂电池负极材料行业发展趋势（一）锂电池负极材料行业为应对石墨化产能限制，头部企业纷纷进行一体化生产基地建设为应对下游高增的需求以及原材料、石墨化价格上涨的压力，负极材料头部企业普遍选择打造负极一体化项目，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，加速石墨化自供比例的提升，以保障供应链安全，提高成本控制能力。2021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。（二）规模效益及成本控制能力将成为锂电池负极材料行业竞争重点动力电池是目前负极材料市场的主要增长点，下游车企在激烈的市场竞争及补贴退坡的背景下，将更加注重原材料的价格水平，具备良好的规模效益及成本控制能力的负极材料企业，有望取得更高的市场份额，从而挤压小型企业的市场空间，淘汰市场落后产能，促进行业集中度的提升，稳固市场竞争格局。（三）硅基负极是下一代负极材料的主要发展趋势目前市场上高端石墨负极材料的能量密度已接近石墨材料的理论上限，难以满足市场对于更高能量密度电池材料的发展需求。硅材料的理论能量密度是石墨材料的10倍左右，同时还具有脱锂电位低、环境友好、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，奔驰、特斯拉、蔚来等多家车企已明确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。近年来，硅基负极出货量已取得迅速增长，但市场渗透率仍然较低。据统计2021年我国硅基负极出货量1．1万吨，同比增长83．3%，占当年负极材料出货量的1．5%。影响锂电池负极材料行业发展的有利因素（一）锂电池负极材料行业国内外行业发展环境优渥，各国政策鼓励支持面对日益紧迫的节能减排与环保压力，世界各国都在积极推广使用环保节能的能源方案，通过大力发展电动汽车替代传统燃油汽车，成为节能减排的有效方式。近年来，全球主要工业国和地区陆续出台了大量节能减排方案，如英国计划到2035年停止销售新的汽油、柴油轿车和厢式货车，甚至包括混合动力汽车，比原计划提前5年，并将制定2050年净零排放目标；法国将在2040年全面禁售燃油车；德国将在2030年后禁售传统内燃机汽车；荷兰和挪威将在2025年禁售燃油车；印度将在2030年全面禁售燃油车。这些政策表明世界各国正积极履行《巴黎气候协议》的约定，加大对新能源汽车产业的扶持力度，为国内的锂离子电池负极材料企业提供了广阔的出口市场空间。我国高度重视应对气候变化工作，积极主动承担国际责任，提出了应对气候变化的方案。我国承诺在2030年前实现碳排放达峰、2060年前努力实现碳中和的两步走应对气候变化战略透露出绿色低碳将是十四五时期经济社会发展的重要目标之一，加上2020年11月《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》的出台，为锂离子电池负极材料产业未来的长期、健康发展创造了良好的政策环境。（二）锂电池负极材料行业下游锂电池行业产能持续提升，应用领域不断拓展面对新能源汽车较