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鋰離子電池負極材料行業(yè)技術(shù)水平下游應(yīng)用分析

鋰離子電池負極材料生產(chǎn)企業(yè)主要采用“委外加工為主的經(jīng)營模式”和“一體化生產(chǎn)經(jīng)營模式”?！拔饧庸橹鞯慕?jīng)營模式”是指生產(chǎn)企業(yè)受資金不足、生產(chǎn)場地受限、產(chǎn)能不足、成本控制等因素影響，將石墨化或其他單個或多個工序委托外部企業(yè)加工?！耙惑w化生產(chǎn)模式”是指生產(chǎn)企業(yè)自建粗破、造粒、預(yù)碳化、石墨化、成品加工等全工序生產(chǎn)線，該經(jīng)營模式投資規(guī)模較大，對生產(chǎn)管理、工藝控制能力要求較高，但生產(chǎn)效率較高，能有效降低生產(chǎn)成本，控制產(chǎn)品品相的穩(wěn)定性。

1、鋰離子電池負極材料發(fā)展概況

鋰離子電池由正極材料、負極材料、電解液、隔膜材料組成，負極材料是鋰離子電池的重要組成部分，主要作用是儲存鋰離子。

1991 年，日本索尼公司最早采用鈷酸鋰作為正極、碳作為負極材料生產(chǎn)鋰離子電池，產(chǎn)品主要用于照相機、攝像機、隨身聽等消費電池，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，負極材料經(jīng)歷了石油焦、中間相炭微球碳材料、天然石墨、改性天然石墨、人造石墨等階段，目前主流鋰離子電池負極材料包括人造石墨和天然石墨兩種。隨著負極材料的不斷更迭，其空容量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、和電解液的兼容性、快速充放電能力、循環(huán)壽命等性能特性及材料成本優(yōu)勢逐漸突出，應(yīng)用領(lǐng)域由消費電池擴展至動力電池、儲能電池，并且在動力電池領(lǐng)域占據(jù)主流地位。

2020 年以來，我國鋰離子電池行業(yè)以深化供給側(cè)改革為主線，加快提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈現(xiàn)代化水平，加快技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級發(fā)展，不斷提升先進產(chǎn)品供給能力，總體保持快速增長態(tài)勢。2018-2023 年我國鋰電池產(chǎn)量從 102GWh 增長至940GWh，CAGR 達到 55.9%，我國負極材料出貨量由 2018 年的 20.3 萬噸增長至 2023 年的 171.1 萬噸，CAGR 達到 53.2%。

2019-2023年我國鋰電池產(chǎn)量及增速分析

資料來源：工信部、普華有策

2、鋰離子電池負極材料技術(shù)水平特點

（1）人造石墨成為主流原材料

鋰離子電池負極材料根據(jù)選材不同，可分為天然石墨負極材料和人造石墨負極材料。

天然石墨具有儲量大、成本低、安全無毒等優(yōu)點，但天然石墨的顆粒外表面反應(yīng)活性不均勻，晶粒粒度較大，在充放電過程中表面晶體結(jié)構(gòu)容易被破壞，存在表面 SEI 膜覆蓋不均勻，導(dǎo)致初始庫侖效率低、倍率性能不好等缺點。

人造石墨由石油焦、瀝青焦、冶金焦、中間相炭微球、針狀焦等焦炭材料經(jīng)高溫石墨化處理得到，其中針狀焦作為一種新型炭材料具有良好的石墨微晶結(jié)構(gòu)，針狀的紋理走向，是制備鋰離子電池負極材料的理想碳源，因其易于石墨化、電導(dǎo)率高、價格相對低廉、灰分低等優(yōu)點，同時又具有足夠高的鋰嵌入量和很好的鋰脫嵌可逆性，以保證高電壓、大容量和循環(huán)壽命長及電流密度的要求，成為近年負極材料市場上的主流產(chǎn)品，但與天然石墨相比，人造石墨的成本更高。

隨著新能源汽車用鋰電池等動力電池及儲能電池用量的逐漸增加，高容量、高倍率、高安全性將成為鋰電池發(fā)展的方向，人造石墨因顆粒外表面反應(yīng)更均勻、倍率更高等優(yōu)勢，成為鋰電池的主要負極材料；而針狀焦因其易于石墨化、電導(dǎo)率高等優(yōu)點，成為人造石墨主要原材料。

（2）生產(chǎn)工藝精細化、低功耗趨勢明顯

從生產(chǎn)工藝來看，造粒和石墨化是負極材料技術(shù)門檻最高，且最能體現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)工藝水平的核心環(huán)節(jié)。

造粒工序決定了石墨顆粒的大小、分布和形貌，并會影響負極材料多個重要性能指標?？傮w來說，石墨顆粒越小，其倍率性能和循環(huán)壽命越好，但首次效率和壓實密度越差，反之亦然。因此，合理的粒度分布（將大顆粒和小顆?；旌希┛梢蕴岣哓摌O的比容量；此外，顆粒的形貌對倍率、低溫性能等也有比較大的影響。目前，能根據(jù)客戶需求為其調(diào)制最優(yōu)石墨顆粒配置已成為負極材料生產(chǎn)企業(yè)的核心技術(shù)競爭力。

除了造粒工序，石墨化工序亦是負極材料生產(chǎn)工藝的核心工序，也是能耗最高的工序。石墨化工序的作用是將碳原子由熱力學(xué)上不穩(wěn)定的“二維無序重疊”排列轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭S有序重疊”排列。石墨化工藝通過石墨化爐來實現(xiàn)，負極材料石墨化過程采用的爐型有艾奇遜石墨化爐、內(nèi)串石墨化爐、箱式石墨化爐及連續(xù)式石墨化爐等。目前應(yīng)用最多、最為普遍的是艾奇遜石墨化爐，艾奇遜石墨化爐耗電量較大，箱式石墨化爐和連續(xù)石墨化爐是近幾年開發(fā)的新型爐型，箱式石墨化爐發(fā)展速度較快。與艾奇遜石墨化爐相比，箱式石墨化爐、連續(xù)石墨化爐耗電量更小、熱利用率更高、熱損失較小，產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定，是目前石墨化爐發(fā)展的主要方向。

3、行業(yè)主要特征

（1）行業(yè)的區(qū)域性

全球負極材料主要由中國、日本和韓國生產(chǎn)，其中中國產(chǎn)量占比超過 90%，是世界最大的負極材料生產(chǎn)地。

從國內(nèi)區(qū)域分布看，早期負極材料廠商主要分布在經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)；近年來，隨著新能源汽車、儲能等下游需求的快速擴大，負極材料生產(chǎn)企業(yè)出于成本控制等因素考慮，將生產(chǎn)場所選擇在電力資源更為豐富、電價更為優(yōu)惠的地區(qū)，如內(nèi)蒙古、四川、青海、山西等地。

（2）行業(yè)的季節(jié)性

負極材料行業(yè)的季節(jié)性主要受下游行業(yè)的影響。新能源汽車、消費電子等終端應(yīng)用領(lǐng)域一般在下半年，特別是第四季度為銷售旺季；受春節(jié)等節(jié)假日影響，每年的一季度為行業(yè)銷售淡季。

（3）行業(yè)的周期性

負極材料行業(yè)與鋰電池市場需求及行業(yè)產(chǎn)能、競爭格局等高度相關(guān)，在宏觀經(jīng)濟環(huán)境、行業(yè)企業(yè)產(chǎn)能擴張、上游原材料供應(yīng)狀況、下游新能源汽車、儲能、消費電子等行業(yè)需求多因素影響下呈現(xiàn)周期性波動。

4、下游應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展概況

鋰離子電池主要應(yīng)用于動力電池、消費電池和儲能電池，不同應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展狀況如下：

（1）動力電池領(lǐng)域需求增長迅猛

動力電池是鋰離子電池最大的應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、電動工具、電動自行車等，其中新能源汽車是近年來增長最快、應(yīng)用規(guī)模最大的領(lǐng)域，作為新能源汽車的核心部件，動力電池的成本占整車成本的 30%-40%。

為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標，國家出臺了多種針對新能源汽車的優(yōu)惠政策，如購車優(yōu)惠、補貼等，同時，隨著電動汽車續(xù)航里程和充電技術(shù)的不斷提高，電機、電控、電池等技術(shù)進步，新能源車性能逐漸接近或超越傳統(tǒng)汽車，國內(nèi)電動汽車的銷量逐漸增長。2023 年，全國新能源汽車產(chǎn)量 958.7萬輛，全國新能源汽車動力電池裝車量約 387.7GWh，成為鋰電池最主要的應(yīng)用場景。

（2）消費電池市場需求穩(wěn)定

消費電池是鋰離子電池另一重要應(yīng)用領(lǐng)域，主要應(yīng)用在筆記本電腦、平板電腦、智能手機等電子產(chǎn)品，消費電池行業(yè)已趨于成熟，整體需求相對穩(wěn)定。2020 年起，全球居家辦公人員、移動辦公需求增加，筆記本電腦、平板電腦的需求量有所增長，近兩年受消費端需求下滑、全球經(jīng)濟不景氣等因素影響，筆記本電腦、平板電腦的需求量有所下降。

2019-2023年全球平板電腦及筆記本電腦出貨量

資料來源：IDC、普華有策

（3）儲能電池未來發(fā)展可期

2022 年 3 月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)了《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，提出到 2025 年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段。到2030 年，新型儲能全面市場化發(fā)展。

2021 年底，我國累計新型儲能裝機僅 5.7GW，2022 年，我國新增新型儲能裝機 6.9GW/15.3GWh，累計裝機首次突破 10GW，達到 13.1GW/27.1GWh，增長率達到 89.86%，2023 年我國儲能型鋰電池產(chǎn)量首次突破 100GWh，儲能鋰電累計裝機增速超過 130%，風光儲能、通信儲能、家用儲能等儲能領(lǐng)域加快興起并迎來增長窗口期，預(yù)計未來數(shù)年內(nèi)，我國儲能裝機量將維持較高增速，儲能鋰電池的市場需求可期。

5、鋰離子電池負極材料行業(yè)競爭格局和市場化程度

國內(nèi)鋰電池負極材料的行業(yè)集中度相對較高，貝特瑞、杉杉股份、璞泰來、尚太科技、中科電氣、翔豐華等公司進入鋰電池負極材料時間較早，形成了一定的技術(shù)和資金壁壘，同時在客戶資源、工藝技術(shù)、生產(chǎn)成本等方面具有較強的競爭優(yōu)勢，2023 年，上述企業(yè)市場占有率達到 71.71%。

資料來源：普華有策

（1）貝特瑞

主要從事鋰離子電池負極材料、正極材料及先進新材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品包括天然石墨負極材料、人造石墨負極材料、硅基負極材料及高鎳三元正極材料等。

（2）杉杉股份

主營業(yè)務(wù)為鋰離子電池負極材料、LCD 偏光片業(yè)務(wù)，杉杉股份是國內(nèi)第一家從事鋰離子電池人造石墨負極材料研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)，在鋰電池材料領(lǐng)域已有 20 多年的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)實踐，是全球負極材料龍頭。

（3）璞泰來

專注于新能源電池關(guān)鍵材料及自動化裝備領(lǐng)域，主營業(yè)務(wù)涵蓋負極材料、涂覆隔膜、PVDF 及粘結(jié)劑、復(fù)合集流體、鋁塑包裝膜、納米氧化鋁及勃姆石等材料，同時為新能源電池、電池材料提供自動化工藝裝備及智能制造體系的服務(wù)。

（4）中科電氣

主營業(yè)務(wù)包括鋰電負極業(yè)務(wù)和磁電裝備業(yè)務(wù)。鋰電負極業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品為鋰離子電池負極材料，中科電氣專注于鋰離子電池負極材料的研發(fā)和生產(chǎn)二十余年，是最早布局動力鋰電負極材料的企業(yè)之一。

（5）尚太科技

主營業(yè)務(wù)為鋰離子電池負極材料以及碳素制品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。尚太科技主要從事人造石墨負極材料的自主研發(fā)生產(chǎn)，并圍繞石墨化爐這一關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，提供負極材料石墨化工序的受托加工業(yè)務(wù)。

（6）翔豐華

主要從事鋰電池負極材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，是國內(nèi)先進的鋰電池負極材料供應(yīng)商，現(xiàn)產(chǎn)品主要為石墨負極材料，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于包括動力（電動交通工具，如新能源汽車、電動自行車等）、3C 消費電子和工業(yè)儲能等鋰電池領(lǐng)域。

6、鋰離子電池負極材料行業(yè)主要壁壘構(gòu)成

鋰離子電池負極材料行業(yè)屬于資金密集型、技術(shù)密集型行業(yè)，設(shè)備、工藝的先進性、技術(shù)的領(lǐng)先程度直接決定了鋰電池的循環(huán)壽命、首次效率、壓實密度、電解液兼容性等性能指標。因此，鋰離子電池負極材料行業(yè)具有技術(shù)、工藝、資金等方面的進入壁壘。

（1）技術(shù)和工藝壁壘

鋰離子電池負極材料生產(chǎn)工藝涉及粗破、造粒、預(yù)碳化、石墨化、成品加工等主要工序，各主要工序涉及原料甄選檢驗、精碎分級、二次造粒等數(shù)項細致工序，從原料投產(chǎn)到成品出貨需要經(jīng)過十余道工序。針對成品的技術(shù)要求，多個重點工序需要設(shè)置不同的技術(shù)參數(shù)，生產(chǎn)企業(yè)需要不斷積累技術(shù)訣竅、調(diào)制不同應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的最優(yōu)配方才能在滿足客戶需求的同時，提高產(chǎn)品成品率、降低單位成本。

從技術(shù)形成角度看，負極材料的工藝復(fù)雜、研發(fā)周期長、品控難度大，生產(chǎn)企業(yè)需要具有較強的應(yīng)用技術(shù)實力和長期的化工領(lǐng)域經(jīng)驗積累，才能形成穩(wěn)定的批量制備能力。從客戶需求看，鋰離子電池負極材料的下游客戶為鋰電池生產(chǎn)企業(yè)，鋰電池應(yīng)用在新能源汽車、筆記本電腦、平板電腦、儲能電池等眾多領(lǐng)域，且對安全性要求非常高，因此負極材料的安全性、兼容性、穩(wěn)定性尤為重要，如果生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)能力不足，產(chǎn)品循環(huán)壽命、壓實密度、電解液兼容性未達標，會大幅降低鋰電池的安全性。

因此，進入鋰電池負極材料行業(yè)需要在同類或相關(guān)化工領(lǐng)域擁有長期技術(shù)沉淀和積累，并不斷地進行技術(shù)、工藝創(chuàng)新，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品相，才能滿足客戶需求，對于新進入者形成較高的技術(shù)和工藝壁壘。

（2）資金壁壘

負極材料的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，對生產(chǎn)設(shè)備的要求較高。近年來，隨著行業(yè)技術(shù)的不斷進步，負極材料生產(chǎn)設(shè)備更迭速度加快，為保證產(chǎn)品品相及成材率、控制產(chǎn)品成本，生產(chǎn)企業(yè)需要不斷進行設(shè)備更迭，而新進入企業(yè)為實現(xiàn)成本優(yōu)勢，需要購置最新設(shè)備建設(shè)生產(chǎn)線，設(shè)備購置成本更高。貝特瑞、杉杉股份等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)通過多年的資金積累，資金實力雄厚，在新產(chǎn)線建設(shè)、新設(shè)備購置等方面具有較為明顯的資金優(yōu)勢，對后入者形成較明顯的資金壁壘。

（3）管理壁壘

質(zhì)量控制、成本控制是負極材料生產(chǎn)企業(yè)塑造競爭優(yōu)勢的重要手段，管理水平的高低直接決定企業(yè)生產(chǎn)效率和運營效率。通過持續(xù)的系統(tǒng)化管理，行業(yè)內(nèi)企業(yè)可以有效保證產(chǎn)品的品質(zhì)，并按時交付；通過精益化管理，發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢，可以有效控制產(chǎn)品生產(chǎn)成本，持續(xù)保持競爭優(yōu)勢。

先進的管理模式是企業(yè)長期積累形成的，建立完善且符合行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營特點的管理體系需要較長的時間，并對行業(yè)新進入者形成了一定的管理壁壘。

（4）客戶壁壘

鋰電池生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品安全性要求較高，因此對于負極材料供應(yīng)商的篩選較為嚴苛、認證周期較長，通常要經(jīng)過小試、中試、大試、小批量等一系列篩選流程，并綜合考慮供應(yīng)商的管理能力、產(chǎn)品品相、生產(chǎn)能力等。負極材料生產(chǎn)企業(yè)通過客戶的認證并進入供應(yīng)鏈管理體系后，與鋰電池生產(chǎn)商的粘性較強，鋰電池生產(chǎn)商一般不會輕易變更主要負極材料供應(yīng)商。

對于負極材料行業(yè)新進入者，客戶已與同行業(yè)競爭對手建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，且客戶認證周期較長，即使通過合格供應(yīng)商認證，也不會直接成為第一級供應(yīng)商，因此對行業(yè)新進入者形成了一定的客戶壁壘。

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