新能源汽車鋰電負極材料：龍頭優勢明顯，硅碳將開新局

前言：負極是電池放電時流出電子的一極。鋰電池主要採用石墨類材料作為負極。石墨負極材料又分為人造石墨和天然石墨，其中動力鋰電池多用人造石墨作負極材料。新能源汽車產業帶動了動力電池行業高景氣，拉動石墨負極材料需求快速攀升。

鋰電池負極材料主要分為碳基材料和非碳基材料。碳基材料中的石墨類材料應用較廣，如人造石墨、天然石墨和中間相炭微球。

碳基材料中的軟碳，例如石油焦和針狀焦，直接用作負極材料的比較少，更多是用作製造人造石墨或改性石墨的原材料。非碳基材料中，鈦基材料和硅基材料較為常見。

人造石墨、天然石墨、中間相炭微球以及鈦酸鋰等負極材料已大規模量產。石墨類負極材料各方面綜合性能較好，性價比高。鈦酸鋰材料雖然比容量低，但是首次效率和循環壽命較高，快充性能好，在使用上較為便利。

石墨烯的比容量較高，但是在其他性能上暫時還沒有技術突破。硅碳複合材料循環壽命和安全性較差，但是比容量遠高於其他材料，快充性能好，是未來負極材料研發的重點。

動力鋰電池行業高景氣，負極材料需求快速增長

鋰電池的主要下游應用領域為消費電池、動力電池和儲能電池。消費電池主要用於手機、筆記本電腦和相機等消費電子產品;動力電池應用主要為電動自行車和新能源汽車;儲能電池主要用於電動工具(也可劃分到消費電子市場)、移動基站電源、家庭儲能和電網儲能等。百度搜索「樂晴智庫」，獲得更多行業深度研究報告

消費鋰電池增長趨於平穩

主要消費電子產品需求接近飽和

手機、智能手機和筆記本電腦是消費鋰電池裝機的主要產品。據真鋰研究統計，2016年這三類產品的電池裝機量占消費電池的85%。消費電子產品需求經歷了快速上漲的階段，現已接近飽和。

2017年，國內手機和智能手機的出貨量為491萬台和461萬台，相比2016年下降約12%;筆記本電腦方面，2016年國內筆記本電腦銷量繼續回落，為165萬台。

消費鋰電池增速趨於平穩

受益於消費電子市場需求快速增長，2014/2015年消費鋰電池裝機量同比增速達38%/47%。2016年之後裝機量增速有所回落，2017年的消費電子鋰電池裝機量同比增速已經降到10%以下，為8%。

消費電子鋰電池裝機量在總裝機量中的佔比也逐年下降，由2013年的56%下降至2017年的29%。我們預計，2018/2019/2020年消費電子電池裝機量將達到24.4/25.9/27.5GWh。

儲能鋰電池規模較小，梯次利用潛力巨大

儲能類鋰電池規模較小，增速趨緩

儲能領域主要包括電動工具、移動基站電源、家庭儲能和電網儲能等細分市場。

2017年工業儲能領域鋰電池裝機量為13.11GWh，規模遠小於消費電子電池和動力電池。

儲能鋰電池裝機量在鋰電池總裝機量中的佔比也逐年下降，2013年至2017年下降了10個百分點。

工業儲能領域鋰電池的同比增速逐年下降，已經由2014年的56%，下降至2017年的7%。我們預計，2018/2019/2020年儲能鋰電池裝機量將達到13.8/14.5/15.2GWh。

鋰電池梯次利用潛力巨大

電網升級提升儲能電池需求。隨著我國工業化水平提升，電力系統發電裝機容量和電網輸配電容量不斷提高、現代電力系統的峰谷負荷差加大。

與此同時，風電和太陽能等新能源的併網，提升了電力系統的複雜程度。電網的升級發展和新能源的併網使用，都帶動儲能電池需求提升。

電池儲能技術建設周期短、運營成本低、對環境無影響，已經成為電網應用儲能技術的首選方案。目前主流的儲能電池類型有:鈉硫電池、釩電池、鋰電池、鉛酸電池等。

鋰電池在工業儲能電池佔比進一步提高。鋰電池比能量和能量密度高、自放電率低、無記憶效應且對環境無污染，各方面性能優於其他儲能電池類型。據鋰電大數據統計數據顯示，

2016年鋰離子電池裝機份額占儲能電池的62%。但是，電化學儲能裝機量體量還很小，2016/2017年總裝機量為0.1/0.12GWh，儲能鋰電池裝機量為0.063/0.086GWh。

動力電池的梯次利用潛能巨大。當新能源汽車動力電池剩餘容量降低到初始容量的70%-80%時便無法滿足車載適用的要求。

但是，退役的動力電池經過測試、篩選和重組等環節，仍然有能力用於備用電源、電力儲能等運行工況相對良好、對電池性能要求較低的領域。儲能電池市場有望借動力電池梯次利用的機會，迎來高速增長。

從2018年起，國內首批進入市場的汽車動力電池將迎來「報廢潮」。據該蓋世汽車報道，業內預計2018年動力電池「報廢」量為14.03GWh，以鋰電池回收價值0.3元/Wh計算，動力鋰電池回收市場規模接近50億元。

到2020年，這一市場規模將突破100億元，報廢量約是2016年的20倍。

動力鋰電池需求攀升，拉動負極材料行業增長

動力鋰電池的主要應用

鋰電池比能量高、無記憶效應且技術成熟，且在節能減排產業政策和市場因素的雙重推動下，鋰電池被廣泛應用於動力電池市場。

目前，動力類鋰電池普遍應用於電動自行車、電動汽車;報廢的動力電池還可以進行拆解回收，通過梯次利用項目進入儲能領域。

鋰電電動自行車滲透率仍有上漲空間

鋰電池電動自行車產量由2011年的117萬輛大幅增至2014年的318萬輛，年均複合增長率約為40%，其滲透率也將由4%增至9%。但是電動自行車的需求已經趨於飽和，總產量開始回落。

由於價格原因，鉛酸電池仍舊是市場主導，鋰電池的滲透率趨於平穩，保持在9%左右。據中國自行車協會不完全統計，2017年1-7月，全國電動車產量2163萬台，鋰電電動自行車滲透率約為8%。

隨著未來鋰電池成本的進一步下行，鋰電電動自行車的市場滲透率會有一定上漲空間。

受政策利好，新能源汽車行業高景氣還將持續

國務院《節能與新能源汽車產業發展規劃》中要求，2020年我國新能源汽車生產能力達200萬輛，累計產銷量超過500萬輛。

為大力發展新能源汽車產業，我國各級政府出台多項扶持政策，如涉及企業類的有新能源車製造補貼、充電樁建設運營補貼等，還對消費者進行購置稅、路橋費、停車費、牌照等優惠補貼。

2017年我國生產新能源汽車79.4萬輛，銷售77.7萬輛，同比增長均超過50%。

在下游爆發的帶動下，2017年我國動力電池總裝機量達36.23GWh，同比增長29.4%。

據預測，2018-2020年新能源汽車產量複合增長率將達到38%，2020年新能源汽車產量將達到210.5萬輛，對應動力電池需求量101.1GWh。

新能源汽車產量的快速攀升帶動了動力鋰電池市場持續高速增長。2015開始，交通市場動力電池裝機量已經超過消費電子市場，成為了最大的鋰電池應用領域。預計到2020年，國內動力鋰電池的需求量將達到109.2GWH。

動力電池帶動負極材料需求快速增長

根據我們的預測，未來消費電子需求增長將穩定在較低水平，儲能領域的裝機增量較小，而動力電池需求將是推動鋰電池行業高增速長的主要動力。

預計到2020年，動力鋰電池的需求量將達到109.2GWh，鋰電池的總需求量將達到151.6GWh，對應負極材料的需求將達到8.9/13.3萬噸。

按6萬元每噸的平均價格估計，2020年國內負極材料市場空間將接近80億元。若按我國負極材料大約30%的出口比例計算，市場空間將達120億元。

負極材料的產業格局

行業格局穩定，龍頭地位穩固

人造石墨需求放量

石墨負極材料地位短期難以撼動。2017年負極材料出貨14.9萬噸(含出口)，其中人造石墨10.4噸，天然石墨3.7噸，其他負極材料(鈦酸鋰、碳硅複合材料等)0.8噸。

因良好的負極性能和優異的性價比，人造石墨和天然石墨占負極材料總出貨量的95%，短期內地位難以撼動。

人造石墨佔比將進一步提高。2014-2017年，天然石墨的佔比由38%下降到25%，而人造石墨佔比從56%提高到70%。這是因為，人造石墨循環壽命高、倍率性能好，且與電解液相容性好，因此多用於動力鋰電池;天然石墨雖然比容量略高於人造石墨，但是倍率性能較差，首次放電效率較低，更多用於消費類鋰電池。

得益於新能源汽車動力電池需求量的快速增長，未來三年人造石墨在負極材料出貨量中的佔比將進一步提高。

中日龍頭瓜分全球負極材料市場

中日是全球主要產銷國，總量佔全球95%以上。全球來看，負極材料集中在中國和日本，中國優勢在於豐富石墨資源，日本優勢在於先進技術。

中日前四大企業，深圳貝特瑞、日立化學、上海杉杉、三菱化學產量佔全球產量67%。第二梯隊還有日本三菱化學、日本炭素和江西紫宸科技有限公司等。

中國負極產量常年佔世界產量高達60%以上。2015年，全球負極產量為11.08萬噸，其中中國出貨量7.28萬噸，佔比高達65.7%。

國內龍頭地位穩固，優勢顯著

行業龍頭地位穩固，優勢明顯。2016年，國內負極材料產量11.8萬噸，其中貝特瑞佔比21%、杉杉股份佔比19%，江西紫宸佔比15%，CR3達55%。

人造石墨負極材料產量7.9萬噸，其中江西紫宸佔比22%，杉杉股份佔比20%，深圳斯諾佔比12%，CR3達54%。天然石墨負極材料產量2.99萬噸，貝特瑞佔比高達55%，超過其他企業總和。加上第二(湖南星城，14%)和第三(江西正拓，9%)，CR3達78%。

強者恆強，優勢積聚效應顯著。2017上半年國內負極材料總產量為6.6萬噸，較去年同期增長40%。對比2016年市場份額，排名前三的貝特瑞、杉杉股份和江西紫宸均提高1-3個百分點，CR3提高7個百分點。

可見龍頭企業的業務增長速度均超過行業平均水平，市場分額進一步向龍頭企業集中，優勢積聚效應越來越顯著。

上游石墨資源豐富，成本具有天然優勢

中國石墨儲量排名世界第三。

根據美國國家地質局2016年發布的《MineralCommoditySummaries2016》顯示:截至2015年年底，全球天然石墨探明累計探明儲量為23000萬噸。

土耳其是全球石墨資源儲量最豐富的國家，探明儲量為9000萬噸，佔全球總量的39.1%;其次是巴西，探明儲量7200萬噸，佔全球總量的31.3%;中國排名第三，探明儲量55000萬噸，佔全球總量的23.9%。

豐富的石墨礦產資源使得我國負極材料企業佔據天然的低成本優勢。

我國石墨資源主要分布在黑龍江和內蒙古。據中國產業信息網整理資料，截至2015年底，我國晶質石墨探明基礎儲量4529.73萬噸，其中黑龍江2155.98萬噸，佔47%，內蒙古儲量880.17萬噸，佔19%;隱晶質石墨探明基礎儲量817.99萬噸，其中湖南364.63萬噸、陝西160.36萬噸。

中國是世界第一大石墨生產國和消費國。

我國已形成六大石墨生產加工基地(黑龍江雞西、黑龍江蘿北、山東平度、內蒙古興和、湖南郴州和吉林磐石)，主要生產和出口低端產品。2015年石墨產量86萬噸(其中晶質石墨產量約66萬噸)，佔世界產量的67.7%，六大基地產量佔全國的86%。

中國是世界第一大石墨出口國。我國石墨材料產量的近1/3用於出口，出口產品中約80%為低附加值產品。

2000~2015年，累計出口石墨661萬噸，年均41.3萬噸，出口量占生產量的30.5%。2015年出口量25.1萬噸，佔世界的79.0%。日本是世界最大石墨進口國，佔世界進口量的50%以上，其中80%以上系從中國進口，2000~2015年日本累計從中國進口石墨295萬噸，佔中國出口量的44.6%。

布局龍頭客戶，產能快速擴張

電池行業高度集中，梯隊分層明顯

動力電池行業2017年裝機量36.23GWh，同比漲幅29.2%。市場佔有率方面，第一梯隊寧德時代和比亞迪優勢巨大而第二梯隊爭奪相對較為激烈。

(1)第一梯隊:2017年，寧德時代市場份額提升了4個百分點，超過比亞迪，穩居第一;比亞迪市場份額下降了11個百分點，但仍領先第三位的沃特瑪9個百分點。

(2)第二梯隊:沃特瑪、國軒高科市場份額有所下降;比克電池市場份額上升了2個百分點，躋身第二梯隊。

(3)第三梯隊:天津力神市場份額相比去年有所提高;孚能科技市場份額提高了2個百分點，躋身第三梯隊。

積極布局龍頭，快速擴張產能

各大負極材料企業在動力電池行業的前三梯隊均有所布局。尤其是杉杉、貝特瑞和江西紫宸，不但已與國內電池龍頭企業展開合作，而且已經是三星、LG、松下等國際龍頭的量產供應商。

產能快速擴張，負極材料供應過剩

負極材料行業技術壁壘較低，技術相對成熟。在下遊動力電池行業高景氣的普遍預期下，各大負極材料企業紛紛投資建設新產能，同時還有新的企業進入到負極材料行業。

但是，據鋰電網統計，2017年我國鋰電負極材料的總產能高達37萬噸，而總體產量只有18.5萬噸，負極材料行業的平均產能利用率僅為50%左右。

行業趨勢

高能量密度和快充是未來技術趨勢

政策和市場需要高能快充技術方案

國家政策方面，工信部等四部委在《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中明確提出:2020年，鋰離子電池單體比能量>300Wh/kg，系統比能量爭取達到260Wh/kg。

石墨負極材料的性能已接近其理論極限，以石墨材料為負極的技術方案無法達到這一要求。

2018年《關於調整新能源汽車推廣應用財政補貼的通知》中的財政補貼對應的電池單體比能量、續航里程等性能要求向上遷移，對電池性能要求升高，鼓勵行業發展高能量密度的電池解決方案。市場客戶需求方面，鋰電池的充電便利性和續航里程是影響客戶體驗的重要因素。

《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄(2018年第3批)》中的純電動乘用車車型平均續航里程已經超過350km。但是，一般的新能源汽車充電時間在5-8個小時左右，快充時間在1-2個小時左右。

相比傳統能源車型，新能源汽車在使用便利性，尤其是在電池的高能量密度和快充性能上還有很大提升空間。

鈦酸鋰仍佔一席，快充性能優異

鈦酸鋰快充性能優異。鈦酸鋰具有尖晶石結構所特有的三維鋰離子擴散通道，因此功率特性優異。鋰離子在鈦酸鋰晶體中的擴散係數是2x10-8cm2/s,比石墨負極高了一個數量級。鈦酸鋰電池充電倍率可以達到10-20C，而普通石墨負極材料的充電倍率僅有2-4C。

鈦酸鋰在電動大巴和儲能領域應用普及。鈦酸鋰電池安全性高、循環壽命長、工作溫度範圍廣、可快速充放電，因此在電動商用車(巴士、軌道交通等)、儲能市場(調頻、電網質量、風場等)及工業領域(港口機械、叉車等)應用較為廣泛。

國內的新能源整車廠家珠海銀隆，採用的也是鈦酸鋰作為負極的電池技術方案。

硅碳複合材料能量密度高，將成負極材料未來方向

硅材料比容量高，可快充，最具發展前景。石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅的理論能量密度超過其10倍，高達4200mAh/g。使用硅材料作電池負極來提升電池能量密度，已經成為業界公認的方向之一。

我國負極材料生產企業貝特瑞的硅碳複合負極材料已經量產，客戶為韓國三星。

硅材料量產尚有瓶頸，硅碳複合大勢所趨。

硅材料使用的瓶頸在於其循環性能較差:硅顆粒在脫嵌鋰時的高膨脹率(硅負極充放電膨脹可達360%，而普通石墨僅為10%)導致負極在循環過程中快速衰減;硅顆粒表面SEI膜持續生長會對電解液和鋰離子造成不可逆消耗。

目前，相對較為成熟的技術方案是，採用體積效應小、循環穩定性好的碳材料作為載體，摻入高比容量的硅材料作為主要活性體，以此合成硅碳複合材料。硅碳複合材料能夠有降低硅材料在充放電過程中體積膨脹造成的負面影響。

硅碳複合的工藝方式有包覆、摻雜和嵌入。特斯拉使用了碳包覆氧化亞硅的技術方案，通過在人造石墨中加入10%的硅基材料，已將硅碳復及材料應用到量產車型Model3。其電池能量密度達到300wh/kg，電池容量達到了550mAh/g以上。

石墨負極材料價格受上下游擠壓

石墨負極材料工藝和成本構成

石墨負極材料行業門檻較低，毛利率水平在鋰電池四大材料中(正極材料、負極材料、電解液和隔膜)中處於中游，約為25%-35%。

各大負極企業在長期生產中形成了各自的技術路線，在原材料選擇和工藝設計上均有差異。這種差異使得一些企業在生產工藝管理和成本管控上建立獨有優勢，在競爭中勝出。

天然石墨負極材料的生產工藝較人造石墨簡單。

原材料主要為石墨礦石、鱗片石墨和球形石墨，經包覆、碳化、打散、石墨化、篩分和改性等工藝，製成天然石墨負極材料。

人造石墨負極材料的原材料主要為天然石墨、焦類和瀝青，經粗碎、粉碎、改性、整形和石墨化等一系列工序製得。

石墨化環節生產能耗高，且環保要求嚴格，因此大部分企業選擇委外加工。

根據產品類型的不同，原材料採購在負極材料噸成本中佔比約為25-35%，石墨化委外加工成本佔比可達50%-65%。天然石墨的生產也需要石墨化加工。

行業機會

1.研發高新材料，推動產業升級。負極材料龍頭企業硅碳複合材料產業化已初現端倪。貝特瑞已經實現批量供貨韓國三星公司，現有1000噸/年的產能;杉杉股份、江西正拓、深圳斯諾等企業均已有硅碳材料量產計劃。

2.垂直整合供應鏈，控制成本風險。貝特瑞涉足石墨原材料產業，2017年增持雞西長源礦業至65%，保證石墨供應;杉杉股份和貝特瑞已分別具有7000噸和5000噸每年的石墨化加工能力。成本控制優勢明顯。

3.布局龍頭客戶，降低下游競爭風險。下游龍頭成長性確定，負極材料企業積極布局龍頭電池企業，如CATL、比亞迪、國軒高科等。(中信證券：高嵩，陳俊斌）獲取本文完整報告請百度搜索「樂晴智庫」。