一、锂电池负极材料概述

1.1负极材料简介

负极材料是锂离子电池四大核心材料之一。锂电池负极主要由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成，涂抹于铜箔的两侧，后经干燥、滚压等工序加工完成。在锂电池充放电过程中，受电极电压作用，正极中的锂离子发生“嵌入”和“脱嵌”电化学反应，负极作为载体负责储存并释放锂离子并使电流从外电路通过。根据锂电池类型和应用场景的不同，在负极材料选择和成本上也存在差异。平均来看，负极材料占锂电池制造成本的10%～15%不等。

1.2负极材料分类：人造石墨为主，天然石墨为辅，硅基是未来发展方向

锂电池负极主要分为碳材料和非碳材料两大类。人造石墨（市占率达到84%）和天然石墨是目前主流负极材料。其中人造石墨市占率逐年提高，从61%提升至84%，而天然石墨市占率逐年萎缩，从29.6%下降至14%。，复合石墨与中间相碳微球经过掺杂改性和化合物处理加工制成；由于天然石墨和人造石墨克容量已应用至材料理论极限，因此以硅基负极为主的高容量新型负极材料正成为主要的研究和发展方向，硅基负极在2021年占比为1.5%。

1.3负极材料核心参数指标

负极材料对锂电池的容量、能量密度、充电效率、循环寿命、安全性等核心指标均产生直接影响。天然石墨和人造石墨成本较低、生产技术和配套设施完善、石墨类材料稳定性较高，占据负极市场主导地位。

负极克容量指每克负极活性物质所能释放出的电量，这一指标决定了电池整体的比容量和能量密度。硅基负极理论比容量可达4200毫安时每克，使其成为高能量密度锂电池负极材料的上佳之选。循环寿命和安全性是需求端关注的重要指标。快充性能和倍率性能主要指锂离子快速从正极嵌入和脱嵌并不产生锂离子沉积的能力。也决定了电池的充电速率和低温下的性能表现。

1.4人造石墨

人造石墨材料具有高性价比。人造石墨具备首次效率高、使用寿命较长、结构稳定、成本低等优势，经过多年发展，相关技术和配套工艺已经成熟，成为目前应用广泛、技术成熟的负极材料，是负极行业目前的主流路线。不足之处在于能量密度低，加工性能较差。目前大部分动力电池和中高端消费电池，均选用人造石墨负极材料。与天然石墨相比，人造石墨具有比容量接近、循环寿命高、倍率性能优、纯度高、灰分少、高温性能良好、导热系 数高、热膨胀系数低等特点，因而是中国锂电池主要采用的负极材料，

人造石墨由焦煤和沥等原料通过破碎、造粒、石墨化和筛分四大环节制成。其中石墨化环节占据了40%的成本，其占比较大,石墨化是将碳原子由热力学上不稳定的“二维无需重叠”排列转化为“三维有序重叠”排列，可提升产品的热、电传导性，化学稳定性等。

石墨化配套日益重要，“一体化”成负极企业布局重点。随着负极产能的扩大和石墨化加工费用的快速上涨，负极厂商纷纷加大石墨化配套力度。

人造石墨的上游原料主要是焦类(煤系针状煤、石油系针状焦、石油焦）和沥青，焦类价格差异大，也是成本控制的重要环节。一般而言，针状焦用于能量密度较高的负极材料；石油焦因其价格较低多用于中低端负极材料。目前我国针状焦以煤系针状焦为主，油系针状焦依赖于从日本水岛公司和英国HSP公司进口。目前油系和煤系针状焦价格均涨至每吨11000元以上，石油焦涨至每吨4800元以上，预计后续受益于下游需求增长的带动，原料焦类价格仍有上行趋势。

受上游原材料价格上涨、能耗双控政策、石墨化产能限制等因素影响，自2021年一季度起天然石墨和人造石墨负极价格快速上行。低、中、高端天然石墨及人造石墨负极都经历了不同程度的涨价，低端天然石墨负极材料价格从1.65万元/吨上涨至2.70万元/吨，增幅为63.64%；低端人造石墨价格从2.10万元/吨攀升至4.00万元/吨，涨幅高达90.48%。在下游应用领域，新能源动力电池、储能电池和消费电池需求带动下，电池企业对负极材料需求旺盛，下游有众多厂商包括亿纬锂能、宁德时代、欣旺达、LG新能源等。

1.5硅基负极-下一代高能量密度负极材料

锂电负极材料体系亟待突破。根据美国USABC提出的2025年电池发展目标，电动交通工具锂电负极的比容量需达2000mAh/g，使用年限在15个日历年以上，并满足1000周次的循环要求。对此发展目标，当下的锂离子电池体系，正极已从早期钴、锰酸锂升级为磷酸铁锂和三元材料，而负极材料体系，石墨的理论克容量为 372mAh/g，随产业日趋成熟，目前高端石墨已接近理论容量，新的负极材料体系的开发迫在眉睫。因此现在各大负极龙头开始布局硅基负极材料。其中贝特瑞的出货量行业领先，第三代硅碳负极产品比容量1500mAh/g，目前正在建设 4 万吨硅基负极产线；杉杉股份、硅宝科技等公司的相关材料也已实现小批量供货。但是由于成本高等因素，目前硅基负极主要与石墨类负极混合使用，掺混比例在 10%以内。在应用端，松下、三星、宁德时代等电池厂已经部分采用贝特瑞或杉杉股份等相关产品。在车型方面，硅基负极在特斯拉汽车等部分车型的应用已经落地，硅基负极有望随配套车型的放量实现较好销量。

硅基负极材料处于商业化初期，技术还没有成熟，在充放电过程中，硅和锂会进行合金化反应，硅的体积会发生100%~300%的膨胀，这种不断收缩膨胀会造成硅负极材料产生裂纹直至粉化，引起电池容量的快速衰减；其次，膨胀在电池内部会产生很大的应力，对极片形成挤压，随着多次循环，极片存在断裂的风险。这种应力还可能造成电池内部孔隙率的降低，减少锂离子移动通道，造成锂金属的析出，影响电池安全性。

根据硅基负极材料的痛点，各大厂商进行了技术优化路线。从材料端，硅材料纳米化增加了硅的比表面积，缓冲材料体积膨胀产生的压力，从而维持充放电后活性材料的完整性；同时缩短锂离子的扩散距离，提高离子迁移率，有利于提升倍率性能。从结构端：表面包覆、构筑空腔、合金化都有效的解决了硅体积膨胀的问题。硅基负极复合改性提升了硅的导电性并加强材料机械强度，维持结构稳定，从而增强循环稳定性。

二、市场格局与未来展望

2.1：行业快速发展，负极材料出货量高速增长

全球新能源汽车产量大幅增长，空间进一步打开，将带动负极材料的需求量。2021年全球新能源汽车产量达到625万辆，同比大幅度增长112%。展望2022年，国内和欧洲市场继续推进，美国市场放量，预计2022年全球新能源汽车销量将超过1000万辆。2025 年有望超过2400万辆。

我国负极材料出货量由2014年的5.2万吨快速增长至2020年的36.5万吨，CAGR高达38.37%；市场规模方面，负极材料市场规模由2014年的24.1亿元快速增长至2020年的164.25亿元，增速迅猛。随着各国新能源汽车政策加码，节能减排期限接近，新能源汽车渗透率快速提升，预计2021年负极材料出货量将保持高速增长。产能扩张持续加码，头部八家公司产能规划约 260 万吨。在全球动力电池出货高增和大规模扩产的背景下，负极材料厂商纷纷宣布产能规划，截至 2022 年 4 月的统计，排前梯队的贝特瑞、璞泰来、杉杉股份的规划产能较高，分别为 78、35、68 万吨；行业头部的八家公司合计产能规划已达到 260 万吨（含现有产能），是 2021 年全球出货量的 2.5倍以上。若考虑其他厂商，鑫椤资讯统计，到 2024 年全球负极产能规划超过 600 万吨，隆众资讯统计的数字约 644 万吨。

2.2竞争格局

国内负极材料的主要供应商为贝特瑞、宁波杉杉、江西紫宸、凯金能源等，其中贝特瑞产品结构以天然石墨为主人造石墨为辅；江西紫宸（璞泰来）、凯金能源、宁波杉杉以人造石墨为主。2021年CR4为56%，行业集中度较高。

从价格端来看，璞泰来、贝特瑞偏高端，中科电气、翔丰华、尚太偏中低端。

从客户带来看，贝特瑞客户主要系海外高端动力、璞泰来主要系高端消费电子和海外高端动力，中科电气系海外二线动力和国内一线动力，尚太、凯金 等主要依托宁德的增长。行业内主要公司均进入了主流锂电池企业供应链中，与下游客户建立了长期稳定的业务合作关系。其中，杉杉股份、璞泰来、凯金能源、中科电气、翔丰华均进入了宁德时代的供应链，宁德时代作为锂电池行业领军企业，众多负极材料厂商有望共享发展红利；贝特瑞也为三星、LG化学、比亚迪等锂电池头部企业供货。

2020年，贝特瑞、杉杉股份、凯金能源能几家主要的负极材料厂商产能合计49万吨，2020年行业产量为36.5万吨，产能充足。2021年，新能源汽车渗透率大幅提升，多家负极材料企业均大规模扩产，其中贝特瑞扩产27万吨，杉杉股份扩产26万吨，江西紫宸和凯金能源也扩产20万吨，业内主要企业扩产计划超100万吨，充足的产能能够满足下游快速增长的需求。产品价格方面，中端天然石墨受需求下降影响，产品价格自2016年下降了20%，但总体来说价格较为稳定。中端人造石墨价格受需求上升影响，年内上涨10.67%，但预计未来产品价格不会出现大幅上涨情况。

从技术方面来讲，传统工艺在石墨负极材料的比容量性能逐渐趋于理论值，如石墨的理论克容量为372mAh/g，目前部分厂家产品可以达到365mAh/g，基本达到极限值。而利用微波新型加热方式的特性，负极材料在电池的容量、能量密度、充电效率、循环寿命、安全性等核心指标均会有较明显的改善，因此，在技术差距不大的情况下，企业基本上赚的是制造利润，行业更偏向制造业属性。利润提升来自于成本下降。随着行业内公司产能不断扩张，规模化效应带来成本下降，2020年行业内主要公司璞泰来、杉杉股份、贝特瑞、翔丰华、中科电气单吨成本较2019年分别下降24.2%、26.6%、16.4%、40%、16.1%。单吨售价方面，由于不同公司产品结构不同（人工石墨与天然石墨销量占比）、产品性能差异（低端、中端与高端负极材料销量占比）、下游客户结构不同（动力电池与消费电池），行业内公司产品均价差距较大，翔丰华2020年负极材料均价为2.86万元/吨，而璞泰来由于有大量消费电池负极材料出货，销售均价为5.76万元/吨，但总体来看销售均价处于下滑阶段，璞泰来、杉杉股份、贝特瑞、翔丰华、中科电气单吨售价较2019年分别下降13.6%、20.2%、15.7%、27.9%、11.4%，单吨成本降幅高于单吨售价为公司带来利润提升。

三、投资分析

随着全球新能源汽车渗透率不断提升以及风光电站装机快速增长带来的储能电池需求提升，负极材料需求快速增长，行业未来空间广阔。磷酸铁锂电池重获国内乘用车的青睐，将提升负极材料单位用量。规模效应、产业链一体化布局成为负极材料行业进一步扩大领先优势、获取超额收益的主要途径。

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