新能源汽車鋰電負(fù)極材料報告:龍頭集中度明顯，硅碳將開新局面

負(fù)極是電池放電時流出電子的一極。鋰電池主要采用石墨類材料作為負(fù)極。石墨負(fù)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(fù)極材料。新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動了動力電池行業(yè)高景氣，拉動石墨負(fù)極材料需求快速攀升。

鋰電池負(fù)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(yīng)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(fù)極材料的比較少，更多是用作制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(fù)極材料已大規(guī)模量產(chǎn)。石墨類負(fù)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(huán)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(shù)突破。硅碳復(fù)合材料循環(huán)壽命和安全性較差，但是比容量遠(yuǎn)高于其他材料，快充性能好，是未來負(fù)極材料研發(fā)的重點。

▌動力鋰電池行業(yè)高景氣，負(fù)極材料需求快速增長

鋰電池的主要下游應(yīng)用領(lǐng)域為消費電池、動力電池和儲能電池。消費電池主要用于手機(jī)、筆記本電腦和相機(jī)等消費電子產(chǎn)品;動力電池應(yīng)用主要為電動自行車和新能源汽車;儲能電池主要用于電動工具(也可劃分到消費電子市場)、移動基站電源、家庭儲能和電網(wǎng)儲能等。

▌消費鋰電池增長趨于平穩(wěn)

主要消費電子產(chǎn)品需求接近飽和

手機(jī)、智能手機(jī)和筆記本電腦是消費鋰電池裝機(jī)的主要產(chǎn)品。據(jù)真鋰研究統(tǒng)計，2016年這三類產(chǎn)品的電池裝機(jī)量占消費電池的85%。消費電子產(chǎn)品需求經(jīng)歷了快速上漲的階段，現(xiàn)已接近飽和。

2017年，國內(nèi)手機(jī)和智能手機(jī)的出貨量為491萬臺和461萬臺，相比2016年下降約12%;筆記本電腦方面，2016年國內(nèi)筆記本電腦銷量繼續(xù)回落，為165萬臺。

▌消費鋰電池增速趨于平穩(wěn)

受益于消費電子市場需求快速增長，2014/2015年消費鋰電池裝機(jī)量同比增速達(dá)38%/47%。2016年之后裝機(jī)量增速有所回落，2017年的消費電子鋰電池裝機(jī)量同比增速已經(jīng)降到10%以下，為8%。

消費電子鋰電池裝機(jī)量在總裝機(jī)量中的占比也逐年下降，由2013年的56%下降至2017年的29%。我們預(yù)計，2018/2019/2020年消費電子電池裝機(jī)量將達(dá)到24.4/25.9/27.5GWh。

▌儲能鋰電池規(guī)模較小，梯次利用潛力巨大

儲能類鋰電池規(guī)模較小，增速趨緩

儲能領(lǐng)域主要包括電動工具、移動基站電源、家庭儲能和電網(wǎng)儲能等細(xì)分市場。

2017年工業(yè)儲能領(lǐng)域鋰電池裝機(jī)量為13.11GWh，規(guī)模遠(yuǎn)小于消費電子電池和動力電池。

儲能鋰電池裝機(jī)量在鋰電池總裝機(jī)量中的占比也逐年下降，2013年至2017年下降了10個百分點。

工業(yè)儲能領(lǐng)域鋰電池的同比增速逐年下降，已經(jīng)由2014年的56%，下降至2017年的7%。我們預(yù)計，2018/2019/2020年儲能鋰電池裝機(jī)量將達(dá)到13.8/14.5/15.2GWh。

▌鋰電池梯次利用潛力巨大

電網(wǎng)升級提升儲能電池需求。隨著我國工業(yè)化水平提升，電力系統(tǒng)發(fā)電裝機(jī)容量和電網(wǎng)輸配電容量不斷提高、現(xiàn)代電力系統(tǒng)的峰谷負(fù)荷差加大。

與此同時，風(fēng)電和太陽能等新能源的并網(wǎng)，提升了電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度。電網(wǎng)的升級發(fā)展和新能源的并網(wǎng)使用，都帶動儲能電池需求提升。

電池儲能技術(shù)建設(shè)周期短、運營成本低、對環(huán)境無影響，已經(jīng)成為電網(wǎng)應(yīng)用儲能技術(shù)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(yè)儲能電池占比進(jìn)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(yīng)且對環(huán)境無污染，各方面性能優(yōu)于其他儲能電池類型。據(jù)鋰電大數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，

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

動力電池的梯次利用潛能巨大。當(dāng)新能源汽車動力電池剩余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(jīng)過測試、篩選和重組等環(huán)節(jié)，仍然有能力用于備用電源、電力儲能等運行工況相對良好、對電池性能要求較低的領(lǐng)域。儲能電池市場有望借動力電池梯次利用的機(jī)會，迎來高速增長。

從2018年起，國內(nèi)首批進(jìn)入市場的汽車動力電池將迎來“報廢潮”。據(jù)該蓋世汽車報道，業(yè)內(nèi)預(yù)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(guī)模接近50億元。

到2020年，這一市場規(guī)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(fù)極材料行業(yè)增長

動力鋰電池的主要應(yīng)用

鋰電池比能量高、無記憶效應(yīng)且技術(shù)成熟，且在節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策和市場因素的雙重推動下，鋰電池被廣泛應(yīng)用于動力電池市場。

目前，動力類鋰電池普遍應(yīng)用于電動自行車、電動汽車;報廢的動力電池還可以進(jìn)行拆解回收，通過梯次利用項目進(jìn)入儲能領(lǐng)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(chǎn)量由2011年的117萬輛大幅增至2014年的318萬輛，年均復(fù)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(jīng)趨于飽和，總產(chǎn)量開始回落。

由于價格原因，鉛酸電池仍舊是市場主導(dǎo)，鋰電池的滲透率趨于平穩(wěn)，保持在9%左右。據(jù)中國自行車協(xié)會不完全統(tǒng)計，2017年1-7月，全國電動車產(chǎn)量2163萬臺，鋰電電動自行車滲透率約為8%。

隨著未來鋰電池成本的進(jìn)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(yè)高景氣還將持續(xù)

國務(wù)院《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中要求，2020年我國新能源汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛，累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。

為大力發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)，我國各級政府出臺多項扶持政策，如涉及企業(yè)類的有新能源車制造補(bǔ)貼、充電樁建設(shè)運營補(bǔ)貼等，還對消費者進(jìn)行購置稅、路橋費、停車費、牌照等優(yōu)惠補(bǔ)貼。

2017年我國生產(chǎn)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(fā)的帶動下，2017年我國動力電池總裝機(jī)量達(dá)36.23GWh，同比增長29.4%。

據(jù)預(yù)測，2018-2020年新能源汽車產(chǎn)量復(fù)合增長率將達(dá)到38%，2020年新能源汽車產(chǎn)量將達(dá)到210.5萬輛，對應(yīng)動力電池需求量101.1GWh。

新能源汽車產(chǎn)量的快速攀升帶動了動力鋰電池市場持續(xù)高速增長。2015開始，交通市場動力電池裝機(jī)量已經(jīng)超過消費電子市場，成為了最大的鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計到2020年，國內(nèi)動力鋰電池的需求量將達(dá)到109.2GWH。

▌動力電池帶動負(fù)極材料需求快速增長

根據(jù)我們的預(yù)測，未來消費電子需求增長將穩(wěn)定在較低水平，儲能領(lǐng)域的裝機(jī)增量較小，而動力電池需求將是推動鋰電池行業(yè)高增速長的主要動力。

預(yù)計到2020年，動力鋰電池的需求量將達(dá)到109.2GWh，鋰電池的總需求量將達(dá)到151.6GWh，對應(yīng)負(fù)極材料的需求將達(dá)到8.9/13.3萬噸。

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

▌負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)格局

行業(yè)格局穩(wěn)定，龍頭地位穩(wěn)固

人造石墨需求放量

石墨負(fù)極材料地位短期難以撼動。2017年負(fù)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(fù)極材料(鈦酸鋰、碳硅復(fù)合材料等)0.8噸。

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

人造石墨占比將進(jìn)一步提高。2014-2017年，天然石墨的占比由38%下降到25%，而人造石墨占比從56%提高到70%。這是因為，人造石墨循環(huán)壽命高、倍率性能好，且與電解液相容性好，因此多用于動力鋰電池;天然石墨雖然比容量略高于人造石墨，但是倍率性能較差，首次放電效率較低，更多用于消費類鋰電池。

得益于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(fù)極材料出貨量中的占比將進(jìn)一步提高。

▌中日龍頭瓜分全球負(fù)極材料市場

中日是全球主要產(chǎn)銷國，總量占全球95%以上。全球來看，負(fù)極材料集中在中國和日本，中國優(yōu)勢在于豐富石墨資源，日本優(yōu)勢在于先進(jìn)技術(shù)。

中日前四大企業(yè)，深圳貝特瑞、日立化學(xué)、上海杉杉、三菱化學(xué)產(chǎn)量占全球產(chǎn)量67%。第二梯隊還有日本三菱化學(xué)、日本炭素和江西紫宸科技有限公司等。

中國負(fù)極產(chǎn)量常年占世界產(chǎn)量高達(dá)60%以上。2015年，全球負(fù)極產(chǎn)量為11.08萬噸，其中中國出貨量7.28萬噸，占比高達(dá)65.7%。

▌國內(nèi)龍頭地位穩(wěn)固，優(yōu)勢顯著

行業(yè)龍頭地位穩(wěn)固，優(yōu)勢明顯。2016年，國內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)量11.8萬噸，其中貝特瑞占比21%、杉杉股份占比19%，江西紫宸占比15%，CR3達(dá)55%。

人造石墨負(fù)極材料產(chǎn)量7.9萬噸，其中江西紫宸占比22%，杉杉股份占比20%，深圳斯諾占比12%，CR3達(dá)54%。天然石墨負(fù)極材料產(chǎn)量2.99萬噸，貝特瑞占比高達(dá)55%，超過其他企業(yè)總和。加上第二(湖南星城，14%)和第三(江西正拓，9%)，CR3達(dá)78%。

強(qiáng)者恒強(qiáng)，優(yōu)勢積聚效應(yīng)顯著。2017上半年國內(nèi)負(fù)極材料總產(chǎn)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(yè)的業(yè)務(wù)增長速度均超過行業(yè)平均水平，市場分額進(jìn)一步向龍頭企業(yè)集中，優(yōu)勢積聚效應(yīng)越來越顯著。

▌上游石墨資源豐富，成本具有天然優(yōu)勢

中國石墨儲量排名世界第三。

根據(jù)美國國家地質(zhì)局2016年發(fā)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，占全球總量的39.1%;其次是巴西，探明儲量7200萬噸，占全球總量的31.3%;中國排名第三，探明儲量55000萬噸，占全球總量的23.9%。

豐富的石墨礦產(chǎn)資源使得我國負(fù)極材料企業(yè)占據(jù)天然的低成本優(yōu)勢。

我國石墨資源主要分布在黑龍江和內(nèi)蒙古。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)整理資料，截至2015年底，我國晶質(zhì)石墨探明基礎(chǔ)儲量4529.73萬噸，其中黑龍江2155.98萬噸，占47%，內(nèi)蒙古儲量880.17萬噸，占19%;隱晶質(zhì)石墨探明基礎(chǔ)儲量817.99萬噸，其中湖南364.63萬噸、陜西160.36萬噸。

中國是世界第一大石墨生產(chǎn)國和消費國。

我國已形成六大石墨生產(chǎn)加工基地(黑龍江雞西、黑龍江蘿北、山東平度、內(nèi)蒙古興和、湖南郴州和吉林磐石)，主要生產(chǎn)和出口低端產(chǎn)品。2015年石墨產(chǎn)量86萬噸(其中晶質(zhì)石墨產(chǎn)量約66萬噸)，占世界產(chǎn)量的67.7%，六大基地產(chǎn)量占全國的86%。

中國是世界第一大石墨出口國。我國石墨材料產(chǎn)量的近1/3用于出口，出口產(chǎn)品中約80%為低附加值產(chǎn)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(chǎn)量的30.5%。2015年出口量25.1萬噸，占世界的79.0%。日本是世界最大石墨進(jìn)口國，占世界進(jìn)口量的50%以上，其中80%以上系從中國進(jìn)口，2000~2015年日本累計從中國進(jìn)口石墨295萬噸，占中國出口量的44.6%。

▌布局龍頭客戶，產(chǎn)能快速擴(kuò)張

電池行業(yè)高度集中，梯隊分層明顯

動力電池行業(yè)2017年裝機(jī)量36.23GWh，同比漲幅29.2%。市場占有率方面，第一梯隊寧德時代和比亞迪優(yōu)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(wěn)居第一;比亞迪市場份額下降了11個百分點，但仍領(lǐng)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(kuò)張產(chǎn)能

各大負(fù)極材料企業(yè)在動力電池行業(yè)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(nèi)電池龍頭企業(yè)展開合作，而且已經(jīng)是三星、LG、松下等國際龍頭的量產(chǎn)供應(yīng)商。

產(chǎn)能快速擴(kuò)張，負(fù)極材料供應(yīng)過剩

負(fù)極材料行業(yè)技術(shù)壁壘較低，技術(shù)相對成熟。在下游動力電池行業(yè)高景氣的普遍預(yù)期下，各大負(fù)極材料企業(yè)紛紛投資建設(shè)新產(chǎn)能，同時還有新的企業(yè)進(jìn)入到負(fù)極材料行業(yè)。

但是，據(jù)鋰電網(wǎng)統(tǒng)計，2017年我國鋰電負(fù)極材料的總產(chǎn)能高達(dá)37萬噸，而總體產(chǎn)量只有18.5萬噸，負(fù)極材料行業(yè)的平均產(chǎn)能利用率僅為50%左右。

▌行業(yè)趨勢

高能量密度和快充是未來技術(shù)趨勢

政策和市場需要高能快充技術(shù)方案

國家政策方面，工信部等四部委在《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)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(tǒng)比能量爭取達(dá)到260Wh/kg。

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

2018年《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補(bǔ)貼的通知》中的財政補(bǔ)貼對應(yīng)的電池單體比能量、續(xù)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(yè)發(fā)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(xù)航里程是影響客戶體驗的重要因素。

《新能源汽車推廣應(yīng)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(xù)航里程已經(jīng)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(tǒng)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。

鈦酸鋰仍占一席，快充性能優(yōu)異

鈦酸鋰快充性能優(yōu)異。鈦酸鋰具有尖晶石結(jié)構(gòu)所特有的三維鋰離子擴(kuò)散通道，因此功率特性優(yōu)異。鋰離子在鈦酸鋰晶體中的擴(kuò)散系數(shù)是2x10-8cm2/s,比石墨負(fù)極高了一個數(shù)量級。鈦酸鋰電池充電倍率可以達(dá)到10-20C，而普通石墨負(fù)極材料的充電倍率僅有2-4C。

鈦酸鋰在電動大巴和儲能領(lǐng)域應(yīng)用普及。鈦酸鋰電池安全性高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍廣、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(diào)頻、電網(wǎng)質(zhì)量、風(fēng)場等)及工業(yè)領(lǐng)域(港口機(jī)械、叉車等)應(yīng)用較為廣泛。

國內(nèi)的新能源整車廠家珠海銀隆，采用的也是鈦酸鋰作為負(fù)極的電池技術(shù)方案。

▌硅碳復(fù)合材料能量密度高，將成負(fù)極材料未來方向

硅材料比容量高，可快充，最具發(fā)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(dá)4200mAh/g。使用硅材料作電池負(fù)極來提升電池能量密度，已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的方向之一。

我國負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)貝特瑞的硅碳復(fù)合負(fù)極材料已經(jīng)量產(chǎn)，客戶為韓國三星。

硅材料量產(chǎn)尚有瓶頸，硅碳復(fù)合大勢所趨。

硅材料使用的瓶頸在于其循環(huán)性能較差:硅顆粒在脫嵌鋰時的高膨脹率(硅負(fù)極充放電膨脹可達(dá)360%，而普通石墨僅為10%)導(dǎo)致負(fù)極在循環(huán)過程中快速衰減;硅顆粒表面SEI膜持續(xù)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(shù)方案是，采用體積效應(yīng)小、循環(huán)穩(wěn)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，以此合成硅碳復(fù)合材料。硅碳復(fù)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(fù)面影響。

硅碳復(fù)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(shù)方案，通過在人造石墨中加入10%的硅基材料，已將硅碳復(fù)及材料應(yīng)用到量產(chǎn)車型Model3。其電池能量密度達(dá)到300wh/kg，電池容量達(dá)到了550mAh/g以上。

▌石墨負(fù)極材料價格受上下游擠壓

石墨負(fù)極材料工藝和成本構(gòu)成

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

各大負(fù)極企業(yè)在長期生產(chǎn)中形成了各自的技術(shù)路線，在原材料選擇和工藝設(shè)計上均有差異。這種差異使得一些企業(yè)在生產(chǎn)工藝管理和成本管控上建立獨有優(yōu)勢，在競爭中勝出。

天然石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)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(jīng)包覆、碳化、打散、石墨化、篩分和改性等工藝，制成天然石墨負(fù)極材料。

人造石墨負(fù)極材料的原材料主要為天然石墨、焦類和瀝青，經(jīng)粗碎、粉碎、改性、整形和石墨化等一系列工序制得。

石墨化環(huán)節(jié)生產(chǎn)能耗高，且環(huán)保要求嚴(yán)格，因此大部分企業(yè)選擇委外加工。

根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，原材料采購在負(fù)極材料噸成本中占比約為25-35%，石墨化委外加工成本占比可達(dá)50%-65%。天然石墨的生產(chǎn)也需要石墨化加工。