锂电池负极材料梳理

锂离子电池由四种主要原材料组成:正负极、隔膜和电解液.负极材料是影响锂离子电池容量、循环和倍率(快充)性能的关键因素之一.

在锂电池的四大材料中,负极的成本较低(约7%).下游企业对阳极价格敏感度较低,看重稳定供应能力;而阳极行业的竞争格局最好,2019年的CR3和CR5分别为57%和79%.其中,天然石墨负极贝特瑞为唯一.人造石墨负极在江西紫辰、珠海凯金、宁波杉杉等市场占有率达63%.更多的好处.

作为锂电池的重要组成部分,国产负极材料的产量在全球占比最高,从2015年的65%上升到2020年的81%,近年来出货量也呈现上升趋势.

根据GGII数据,2020年中国负极材料出货量为36.5万吨,同比增长35%.市场增速超预期,主要得益于全球各领域对锂电池的需求大幅增长.

BNEF预测,2025年负极材料需求量将达到96万吨,2025年市场规模将达到462亿元.

石墨:阳极行业的绝对主流路线

阳极材料可分为碳材料和非碳材料两大类.碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳等,非碳材料包括钛酸锂、硅基材料、锡基材料等.

由于石墨具有高电导率、高比容量、结构稳定、成本低等优点,成为目前应用最广泛、最成熟的负极材料,是负极的绝对主流路线行业,占95%.

目前应用最广泛的负极材料仍然是天然石墨和人造石墨(天然石墨与其他负极材料掺杂而成的复合石墨).虽然硅基等合金负极材料已开始应用于特斯拉/松下动力电池应用,但仍处于推广初期,需求还比较有限.

人造石墨:负极材料的首选

从负极产品结构来看,人造石墨产品占比不断提升,市场占有率为84%.

2020年我国人造石墨出货量约30.7万吨,同比增长约47.60%.增速高于负极材料出货量增速,主要是因为新能源汽车产业的发展对锂电池的性能提出了更高的要求.

人造石墨主要原料为石油焦、针状焦、沥青焦等,具有循环寿命长、稠度高、电解液相容性强等优点.目前已逐渐成为我国锂电池负极材料的主流应用方向.

原材料和石墨化加工费是人造石墨成本的重要组成部分.不同企业使用的原焦差异较大,导致成本、产品价格和性能差异较大.

据江西紫辰、杉杉、祥丰华公告,2019年江西紫辰、杉杉、祥丰华合成石墨成本占原材料成本的30%-40%,加工费及运费占50%-60%(杉杉股份加工费计入制造成本),其中加工费及运费主要指石墨化外包加工费及运费、焦炭原料价格变动及石墨化加工费的上涨和下降已成为影响人造石墨成本和盈利能力的重要因素.

为了控制成本,主流阳极企业开始在电价低的地区建设石墨化工厂.

硅基负极材料:下一代负极材料的主流方向

日本科研数据显示,人造石墨负极的容量密度自2002年以来已接近理论上限,提升空间有限;性能提升主要集中在倍率性能和循环寿命上.

与石墨负极材料相比,硅基负极材料在能量密度方面具有明显优势.石墨的理论能量密度为372mAh/g,而硅负极的理论能量密度高出10倍,达到4200mAh/g,因此成为下一代负极材料的主流方向之一.

目前硅碳阳极技术尚不成熟,距离大规模商业化应用还有一定距离.目前,国内大部分企业都处于研发和小规模试验阶段.

据电池中国网报道,贝特瑞、杉杉股份、江西紫辰、深圳雪诺、中科电气、江西正拓、思宝科技、创亚电力、大连力昌等都在积极推进硅碳负极产业化.

早在2014年,贝特瑞研发的硅碳负极材料就获得了三星的认证,并率先满足了产业化应用的要求,占据了硅碳负极材料市场的先发优势.目前,贝特瑞硅碳阳极年产能超过1000吨,供应给松下等海外客户,并已应用于特斯拉Model3车型.

江西紫辰早在2017年就投资50亿元建设隔膜及负极材料项目,其中包括与中科院物理研究所合作量产新型硅碳复合负极材料.

负极材料竞争格局

阳极材料线行业技术、技术、客户和资金壁垒高,行业集中度高,竞争格局较好.

与电池、隔膜、正极材料等相比,国内石墨负极企业的市场占有率和出货量最高.未来,国内企业的市场份额有望继续上升至90%以上,因为阳极属于高能耗以及技术密集型产业,中国企业将更具优势.

从全球竞争来看,目前海外的阳极企业只有日立化学和三菱化学.

国内负极材料行业呈现小四大格局.贝特瑞、宁波杉杉、江西紫辰、珠海凯金四大负极材料厂商格局相对稳定.其中,天然石墨负极贝特瑞占据主导地位,人造石墨负极在江西紫辰、珠海凯金、杉杉等市场占有63%的市场份额.

高工锂电数据显示,2020年前三季度正极材料行业CR4占比约50%,其中贝特瑞(22%)、江西紫辰(18%)、杉杉股份(17%)、珠海凯金(12%).

贝特瑞、江西紫辰、杉杉股份等企业出口较多;珠海凯金主要供应宁德时代,受益于宁德时代动力电池装机量增长,珠海凯金出货量增长较快.

作为全球领先的负极材料制造商,贝特瑞已连续7年位居全球负极材料销量第一.国内60%以上的天然石墨供应来自贝特瑞.下游客户包括松下、LG、三星、索尼和比亚迪等,是松下阳极的主要供应商.

江西紫辰是中国最大的人造石墨出货制造商.受益于近期原料针状焦价格下跌.此外,通过自建石墨产能,成本大幅降低,吨净利润提升,竞争优势明显.已成为宁德时代核心供应商之一,主要客户还包括ATL、LG化学、三星SDI、比亚迪等国内外高端知名锂电池厂商.

杉杉是国内人造石墨龙头企业,2019年市场占有率为17%.下游客户包括ATL、LG、宁德时代、比亚迪、国轩高科等;凯金能源2019年市场占有率为17%,下游客户主要集中在宁德时代.

二线企业中,中科电气和祥丰华的市场份额均在6%左右,同比增长约1%.今年市场份额还有进一步提升的空间.

2017、2019年主要消费锂电池厂商供应链:

2021年负极材料发展趋势趋势

2021年负极行业有望继续保持量增降价的态势.一吨利润的公司可能会继续承受压力.基数低、新增产能的企业,有望依靠大客户的发展实现快速增长.

GGII预测,2021年阳极市场将呈现以下特点:

1)在国内外需求的带动下,动力阳极市场将继续快速增长;

2)CR3企业集中度将恢复55%以上,电源阳极市场对企业门槛要求高,带动龙头企业出货量快速增长;

3)在不存在重大不确定性的情况下,负极价格仍有下降空间,但企业盈利能力将有所恢复,主要是由于企业规模扩大,成本控制较好;

4)出口市场将随着海外疫情的控制而恢复;