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鋰電池負(fù)極材料行業(yè)研究:人造石墨高歌猛進(jìn),硅基負(fù)極未來可期

2022-12-14 來源:未來智庫

1.負(fù)極材料簡(jiǎn)介

1.1.負(fù)極材料:鋰離子電池四大主材之一

負(fù)極材料是鋰離子電池的重要原材料之一。負(fù)極材料對(duì)于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有影響較大的影響。從鋰電池工作原理來看:在充電過程中,鋰離子從正極材料中分離,經(jīng)過電解液嵌入至負(fù)極材料中。與此同時(shí),電子由負(fù)極材料運(yùn)動(dòng)至正極材料。由于負(fù)極材料具有較多的微孔,因此到達(dá)負(fù)極的鋰離子將嵌入至微孔中,鋰離子可嵌入負(fù)極材料的數(shù)量越多,電池的充電容量越高。在放電過程中,鋰離子從負(fù)極材料中脫離,經(jīng)過電解液嵌入至正極材料。負(fù)極的鋰離子此時(shí),嵌入至正極材料的鋰離子數(shù)量越多,電池的放電容量越高。


負(fù)極材料在鋰離子電池成本中占比小于15%。鋰離子電池四大主材為正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜,其成本占比分別約為40%、15%、15%、30%。

1.2.負(fù)極材料種類眾多,人造石墨性能突出

鋰電池負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料。碳材料包括:石墨類、石墨烯、無序碳。目前鋰離子電池中應(yīng)用較多的是石墨類負(fù)極材料,比如人造石墨、天然石墨。非碳材料中主要包括:硅基負(fù)極材料、鈦酸鋰負(fù)極材料等。硅基負(fù)極材料中可以分為 SiO 負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料、硅基合金負(fù)極材料。

2.人造石墨主角地位難撼動(dòng),硅基負(fù)極粉墨登場(chǎng)

2.1.石墨類負(fù)極性能優(yōu)化進(jìn)行時(shí)

石墨類負(fù)極各有優(yōu)勢(shì),人造石墨更勝一籌。從克容量來看,天然石墨容量略高于人造石墨。天然石墨負(fù)極材料的理論容量為340-370mAh/g,人造石墨的負(fù)極材料的理論容量為 310-360 mAh/g。從循環(huán)性能來看,人造石墨循環(huán)性能好于天然石墨。根據(jù)貝特瑞的數(shù)據(jù),天然石墨(GSN產(chǎn)品)的循環(huán)周數(shù)為 500 周左右;人造石墨(AGP-2L-P)循環(huán)周數(shù)可達(dá)6000周。主要原因?yàn)樘烊皇念w粒大小不一致,表面缺陷較多,因此容易與電解液反應(yīng)從而導(dǎo)致循環(huán)性能下降。從膨脹率角度來看,天然石墨膨脹率高于人造石墨。主要原因?yàn)轺[片石墨的結(jié)晶度較高,片層結(jié)構(gòu)單元化大,具有明顯的各向異性。因此,鋰嵌入和脫嵌過程中體積產(chǎn)生較大的變化。制造成本以及售價(jià)來看,人造石墨的成本以及售價(jià)高于天然石墨。主要是由于其生產(chǎn)工藝導(dǎo)致。根據(jù)鑫欏鋰電的統(tǒng)計(jì)(2022 年9 月23 日),天然石墨負(fù)極(高端)均價(jià)約為 6.1 萬元/噸,人造石墨負(fù)極(高端)約為6.80萬元/噸。


天然石墨與人造石墨的組合穩(wěn)固了石墨類負(fù)極在負(fù)極材料中的地位。根據(jù)下游應(yīng)用的不同需求,石墨類負(fù)極產(chǎn)品具有多樣性。1)天然石墨與人造石墨混合,提高負(fù)極材料克容量、降低產(chǎn)品成本。天然石墨具有可容量高以及成本較低的優(yōu)勢(shì),人造石墨中混合天然石墨一定程度上可以提高負(fù)極材料的容量,生產(chǎn)更具性價(jià)比的產(chǎn)品。由于天然石墨為輔助材料,因此人造石墨將會(huì)克制天然石墨膨脹率高的問題;2)針狀焦與石油焦區(qū)分高低端人造石墨產(chǎn)品。由于針狀焦原材料要求較高,石墨化性能高于石油焦,因此是高端人造石墨的主要原材料。

2.2.硅基負(fù)極接棒石墨類負(fù)極

石墨類負(fù)極容量接近理論上限,硅基負(fù)極成為下一代負(fù)極材料主力軍。新能源汽車高速發(fā)展加速高能量密度電池發(fā)展進(jìn)程,硅基負(fù)極成為下一代負(fù)極材料的首選。從克容量來看,硅基負(fù)極擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。石墨負(fù)極理論克容量為 372mAh/g,硅基負(fù)極理論克容量可高達(dá)4200mAh/g。從膨脹率來看,硅基負(fù)極材料膨脹率極高。根據(jù)數(shù)據(jù),硅基負(fù)極膨脹率高達(dá)300%。從循環(huán)性能看,硅基負(fù)極循環(huán)壽命遠(yuǎn)低于石墨類負(fù)極。目前硅基負(fù)極循環(huán)壽命為 300-500 次。主要原因?yàn)?,硅基?fù)極膨脹率較高,充放電過程中的膨脹會(huì)導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的粉末化,從而影響電池的使用壽命。

從制造成本來看,當(dāng)前硅基負(fù)極材料成本遠(yuǎn)高于石墨類負(fù)極材料。根據(jù)隆眾資訊預(yù)測(cè),2022-2023 年貝特瑞的硅基負(fù)極和硅氧負(fù)極單位盈利均為 6.5 萬元/噸和 6.3 萬元/噸。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2022年8月30 日,天然石墨(高端)和人造石墨(高端)的售價(jià)分別為6.1萬元/噸和7.1 萬元/噸。 從硅基負(fù)極類型來看,硅碳負(fù)極與硅氧負(fù)極或?qū)⒊蔀楣杌?fù)極主流技術(shù)。目前硅基負(fù)極的技術(shù)路徑有三種,分別為硅氧負(fù)極材料、硅碳負(fù)極材料、硅基合金負(fù)極材料。1)硅氧負(fù)極材料:Li2O 基質(zhì)環(huán)繞在LixSi 核周圍可充當(dāng)著鋰離子的快速擴(kuò)散通道,因此嵌鋰時(shí)SiOx富含的Li2O基質(zhì)能夠使其在循環(huán)和倍率性能方面最優(yōu)化;LixSi 核周圍的Li2O和Li4SiO4基質(zhì)還可以有效的緩沖體積膨脹。2)硅碳復(fù)合材料:將碳材料包覆在硅材料外層,形成硅碳復(fù)合材料。從結(jié)構(gòu)上來看,包覆結(jié)構(gòu)改善材料的循環(huán)穩(wěn)定性。碳材料的包覆能夠提高負(fù)極材料的導(dǎo)電性能,并且碳材料表面會(huì)形成SEI膜,能夠抑制電解液對(duì)于負(fù)極材料的侵蝕,從而提高負(fù)極材料的循環(huán)性能。

3.鋰電池行業(yè)需求爆發(fā),負(fù)極材料維持高景氣

3.1.“新能源汽車+儲(chǔ)能”推升鋰電池需求高增

“三駕馬車”帶動(dòng)鋰電爆發(fā)式增長(zhǎng)。鋰離子電池下游需求場(chǎng)景主要為消費(fèi)電子、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池。從全球來看,鋰電池出貨量整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),且增長(zhǎng)幅度較大。根據(jù) EVTank 統(tǒng)計(jì),2021 年全球鋰電池出貨量達(dá)到 562.4GWh,同比+90.97%。2021 年中國(guó)鋰電池出貨量為327GWh,同比+128.67%。2021 年中國(guó)不同類型鋰離子電池出貨量占比均超50%。從趨勢(shì)上看,動(dòng)力電池占比整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但自2021 年占比有所回升;儲(chǔ)能電池、小動(dòng)力及 3C 電池占比連續(xù)五年增長(zhǎng),且增速較快。


新能源汽車發(fā)展迅猛,動(dòng)力電池需求旺盛。新能源汽車需求大增,產(chǎn)銷量持續(xù)上漲。2021 年全球和中國(guó)新能源銷量分別為650 萬輛和352萬輛,同比+108%和 157%。新能源汽車需求的旺盛帶動(dòng)鋰離子動(dòng)力電池出貨量增長(zhǎng)。2021 年全球和中國(guó)鋰離子動(dòng)力電池出貨量分別為371GWh和220GWh,同比+135%和 160%。

“風(fēng)光”發(fā)電齊發(fā)展,儲(chǔ)能布局再加速。全球以及中國(guó)鋰離子儲(chǔ)能電池下游需求旺盛,出貨量增長(zhǎng)迅猛。根據(jù)EVTank 數(shù)據(jù),2021年全球和中國(guó)鋰離子儲(chǔ)能電池出貨量分別為 66.3GWh 和42.3GWh,同比+132.53%和+197.43% 。 根 據(jù) 國(guó) 家 能 源 局 數(shù) 據(jù) , 2021 年中國(guó)累計(jì)儲(chǔ)能裝機(jī)量為43.44GW,同比+22.02%。下游需求增長(zhǎng)點(diǎn):1)新能源裝機(jī)量大幅提升,儲(chǔ)能需求隨之抬升。根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù),2020 年和2021 年我國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)量分別 534.6GW 和 637.1GW,同比+28.92%和+19.62%。2020 年我國(guó)風(fēng)電和光伏新增裝機(jī)量分別為71.69GW和48.28GW,同比+178.44%和 60.35%。從新能源特性看,新能源發(fā)電具有不間歇性,因此需要通過儲(chǔ)能解決新能源消納以及沖擊電網(wǎng)的問題。從政策層面看,要求新能源強(qiáng)制配儲(chǔ) 10%-20%,且配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)為2 小時(shí);2)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)占比持續(xù)提升。根據(jù) CNESA,全球和中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能占比呈現(xiàn)上漲的趨勢(shì)。截至 2021 年,全球和中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量占比分別為10.05%和 11.8%。成本的降低是推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展的重要因素;3)電化學(xué)儲(chǔ)能成本大幅下降,儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性逐步提升。根據(jù)派能科技招股說明書,2021 年家用儲(chǔ)能系統(tǒng)成本和平準(zhǔn)化度電成本分別為450 美元/kwh和0.07美元/kwh。

5G 手機(jī)+穿戴設(shè)備齊飛,小型鋰電需求穩(wěn)定增長(zhǎng)。全球以及中國(guó)鋰離子電池穩(wěn)定增長(zhǎng)。根據(jù) EVTank,全球和中國(guó)鋰離子小型電池出貨量持續(xù)攀升。2021 年全球和中國(guó)鋰離子小型電池出貨量分別為125.10GWh和71.81GWh,同比+16.05%和 20.08%。下游產(chǎn)品的需求增長(zhǎng)以及升級(jí)換代是鋰離子小型電池增長(zhǎng)的動(dòng)力:1)5G 手機(jī)銷量高增,鋰電池需求增長(zhǎng)。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2020 年和 2021 年全球 5G 手機(jī)出貨量分別為2.4億臺(tái)和5.3億臺(tái),同比+1183.42%和 120.83%。5G 手機(jī)芯片的耗電量是4G手機(jī)芯片的 2.5 倍?;?5G 手機(jī)耗電量大增,為保證手機(jī)續(xù)航能力,手機(jī)電池容量將大幅增長(zhǎng)。2)可穿戴設(shè)備成為新增長(zhǎng)點(diǎn)。全球可穿戴設(shè)備銷量持續(xù)創(chuàng)新高。根據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2021 年全球可穿戴設(shè)備銷量為5.33 億臺(tái),同比+19.86%??纱┐髟O(shè)備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中,主要以智能耳機(jī)和智能手表為主。2021 年智能耳機(jī)和智能手表占比分別為58.16%和23.92%。從長(zhǎng)期來看,AR 和 VR 或?qū)硇碌匿囯x子小型電池需求。


3.2.人造石墨需求較大,硅基負(fù)極出貨持續(xù)高增

人造石墨地位穩(wěn)定,硅基負(fù)極出貨量維持高速增長(zhǎng)。分負(fù)極材料種類來看,1)天然石墨受其特性影響,增速相對(duì)緩慢。2017-2021年我國(guó)天然石墨出貨量持續(xù)攀升,但增速相較于人造石墨以及硅基負(fù)極緩慢。根據(jù)GGII 統(tǒng) 計(jì) , 2018/2019/2020/2021 年 我國(guó)天然石墨出貨量分別為4.58/4.77/5.84/10.08 萬噸,分別同比增長(zhǎng)16%/4%/22%/73%。2020年和2021 年天然石墨出貨量大增的主要原因是新能源汽車銷量的上漲所致,但是由于天然石墨的能量密度較低,因此天然石墨整體的出貨量以及增速不及人造石墨; 2)人造石墨綜合性能突出,負(fù)極材料霸主地位難撼動(dòng)。根據(jù)GGII統(tǒng)計(jì) 2018/2019/2020/2021 年我國(guó)人造石墨出貨量分別為13.3/20.8/30.7/60.5萬噸,分別同比增長(zhǎng) 32%/56%/48%/97%。2021 年我國(guó)人造石墨出貨量占比為 84%,同比提高了 5pct。人造石墨的出貨量高增的主要原因?yàn)樾履茉雌噷?duì)于續(xù)航要求提高,人造石墨的能量密度相對(duì)于天然石墨更高,因此出貨量占比有所提升; 3)硅基負(fù)極增速不斷提升,有望成為重要的負(fù)極材料之一。根據(jù)GGII 統(tǒng) 計(jì) 2018/2019/2020/2021 年 我 國(guó)硅基負(fù)極出貨量分別為0.25/0.37/0.6/1.1 萬噸,分別同比增長(zhǎng) 56%/48%/62%/83%。


3.3.負(fù)極材料需求測(cè)算

關(guān)鍵假設(shè):

1)動(dòng)力電池:全球汽車電動(dòng)化趨勢(shì)明顯,動(dòng)力電池出貨量或?qū)⒕S持高 增 。 我 們 假 設(shè) , 2022-2025 年 國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池出貨量分別為217/325/472/637GWh ; 2022-2025 年 海外動(dòng)力電池出貨量分別為227/318/430/537GWh。1)人造石墨,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為20/27/36/45 萬噸,海外人造石墨需求量分別約為20/25/32/37 萬噸;2)天然石墨,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為4/5/7/8 萬噸,海外天然石墨需求量分別約為 4/4/6/6 萬噸;3)硅基負(fù)極,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為 0.2/0.6/2/4 萬噸,海外需求量分別約為0.8/2/3/5 萬噸;

2)消費(fèi)電池(含電動(dòng)工具):消費(fèi)領(lǐng)域電池增長(zhǎng)幅度相對(duì)小,增速相 對(duì) 較 緩 。 我 們 假 設(shè) , 2022-2025 年國(guó)內(nèi)消費(fèi)電池出貨量分別為83/93/105/117GWh ; 2022-2025 年 海 外消費(fèi)電池出貨量分別為61/69/78/87GWh。1)人造石墨,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為7/7/8/8萬噸,海外人造石墨需求量分別約為 5/5/5/5 萬噸;2)天然石墨,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為 1/1/1/1 萬噸,海外天然石墨需求量分別約為1/1/1/1 萬 噸 ;

3 ) 硅 基 負(fù) 極 , 2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為0.4/0.4/0.9/1 萬噸,海外需求量分別約為 0.3/0.4/0.9/1 萬噸;3)儲(chǔ)能電池:從增速上儲(chǔ)能增速相對(duì)較快,由于新能源裝機(jī)量高增,疊加海外需求增長(zhǎng)。我們假設(shè),2022-2025 年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電池出貨量分別為83/93/105/117GWh ; 2022-2025 年 海 外儲(chǔ)能電池出貨量分別為61/69/78/87GWh 。 1 ) 人 造 石 墨 , 2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為6/8/9/10 萬噸,海外人造石墨需求量分別約為4/4/5/6 萬噸;2)天然石墨,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為 1/2/2/3 萬噸,海外天然石墨需求量分別約為 1/2/3/3 萬噸;3)硅基負(fù)極,2022-2025 年國(guó)內(nèi)需求量分別約為0.03/0.1/0.2/0.4 萬噸,海外需求量分別約為0.03/0.1/0.2/0.5 萬噸;

4)負(fù)極材料單 GWh 用量:隨著負(fù)極材料工藝以及技術(shù)的更新,單GWh 用量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。我們假設(shè),2022-2025 年人造石墨單GWh用量分別為 0.11/0.10/0.10/0.09 萬噸/GWh;2022-2025 年天然石墨單GWh用量分別為 0.11/0.10/0.10/0.09 萬噸/GWh;2022-2025 年硅基負(fù)極單GWh用量分別為 0.09/0.09/0.08/0.08 萬噸/GWh;

5)負(fù)極材料需求測(cè)算:從全球負(fù)極材料需求來看,2022-2025年人造石墨需求分別為 91/109/131/153 萬噸;2022-2025 年天然石墨需求分別為13/15/19/22 萬噸;2022-2025 年負(fù)極材料需求分別為1.72/3.56/6.83/12.19萬噸。

4.負(fù)極材料短期供給偏緊,長(zhǎng)期有產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)

4.1.“三大多小”向“四大多小”演變

負(fù)極行業(yè)高度聚集,國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局逐步走向“四大多小”。從全球競(jìng)爭(zhēng) 格 局 來 看, 中國(guó)市場(chǎng)份額相對(duì)較為穩(wěn)定。2021 年中國(guó)占全球負(fù)極材料市場(chǎng)的比重為 86.10%,遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。從國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局來看,國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局略微有所變化,“四大多小”趨勢(shì)逐步明顯。


4.2.短期負(fù)極材料供需緊平衡,長(zhǎng)期或?qū)⒐┻^于求

負(fù)極材料產(chǎn)能急速擴(kuò)張,長(zhǎng)遠(yuǎn)來看存在產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)華經(jīng)研究院統(tǒng)計(jì),2021 年全球負(fù)極廠商名義總產(chǎn)能110 萬噸,其中中國(guó)負(fù)極廠商總產(chǎn)能達(dá) 94 萬噸,占比 85%,韓國(guó)、日本總產(chǎn)能16 萬噸,占比15%。根據(jù)各公司公告,2021 年主流負(fù)極材料上市公司璞泰來、貝特瑞、杉杉股份、中科電氣、翔豐華產(chǎn)能分別為
15.00/14.47/12.00/6.64/3.50 萬噸。根據(jù)百川盈孚大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2021 年和 2022 年國(guó)內(nèi)各廠商規(guī)劃總產(chǎn)能為652萬噸。

5.“石墨化+一體化”企業(yè)優(yōu)勢(shì)凸顯,硅基負(fù)極為未來發(fā)展方向

5.1.受“雙控+限電”影響,石墨化供給短期或仍將不足

石墨化是人造石墨的必經(jīng)之路。石墨化是將物料按一定的升溫曲線進(jìn)行加熱處理直至物料轉(zhuǎn)化為石墨制品的過程,該過程以熱能引起的運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ),使碳進(jìn)一步富集,碳原子實(shí)現(xiàn)由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化。石墨化過程為將主材料均勻放入石墨坩堝內(nèi),再通過天車吊起平放入石墨化爐中,將電阻料放入爐芯處石墨坩堝外圍,外邊包覆保溫料,將爐體填滿,即完成裝爐。將爐體裝滿后,即進(jìn)入電加熱過程。通過石墨化爐兩側(cè)的電極進(jìn)行通電加熱,時(shí)間通常不超過48 小時(shí),在爐內(nèi)達(dá)到一定溫度后加蓋爐頂并設(shè)置集氣罩,爐內(nèi)溫度將繼續(xù)升至2800℃-3000℃,最終將坩堝內(nèi)含碳物質(zhì)在高溫?zé)崽幚硐拢蛊渚邆涫w結(jié)構(gòu)特征。通電加熱結(jié)束后,將爐頂打開,靜置冷卻至材料恢復(fù)常溫,即結(jié)束該生產(chǎn)過程。通常情況下,石墨化工序或提純工序一個(gè)周期將達(dá)到15-22 天。


“高溫高耗電量+產(chǎn)能擴(kuò)張較緩”或?qū)?dǎo)致我國(guó)石墨化供需錯(cuò)配。從供需情況上看,2023 年我國(guó)石墨化或?qū)⒊尸F(xiàn)供給不足的情況。根據(jù)頭豹研究院測(cè)算,2022 年我國(guó)石墨化供給和需求分別為72 萬噸和64萬噸;2023年我國(guó)石墨化供給和需求分別為 85.3 萬噸和91.4 萬噸。

從能耗上來看,石墨化企業(yè)屬于高能耗企業(yè)。石墨化爐種類多樣,但高溫以及高耗電量難以避免。我國(guó)目前主流的石墨化爐為艾奇遜石墨化爐和內(nèi)串式石墨化爐。根據(jù)石墨網(wǎng)統(tǒng)計(jì),艾奇遜石墨化爐和內(nèi)串式石墨化爐的耗電量巨大,其耗電區(qū)間分別為 4000~4800kwh/t、3300~4000kwh/t。

從石墨化產(chǎn)能布局來看,我國(guó)石墨化產(chǎn)能主要集中在西北地區(qū),市場(chǎng)格局較為分散。1)根據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì),2021 年內(nèi)蒙古石墨化產(chǎn)能占比為41%、四川為 17%、山西為 12%、青海為8%。由于石墨化需要消耗大量的電力,因此石墨化產(chǎn)能布局整體上是根據(jù)電力供應(yīng)能力以及電價(jià)分布的。2)石墨化市場(chǎng)格局較為分散,根據(jù)頭豹研究院,2021 年我國(guó)外協(xié)廠的石墨化市場(chǎng)占比達(dá)到了 63%。在上市公司中,璞泰來石墨化市場(chǎng)份額最大,達(dá)到了整體市場(chǎng)份額的 13%。

從政策端來看,雙控政策不斷出臺(tái),石墨化產(chǎn)能釋放受阻。2021年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》后,各省市發(fā)改委相繼出臺(tái)相關(guān)的雙控政策,石墨化廠商產(chǎn)量受限。以我國(guó)石墨化產(chǎn)能占比最大的內(nèi)蒙古自治區(qū)為例,2022 年 7 月內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于完善能耗強(qiáng)度和總量雙控政策 保障“穩(wěn)中求進(jìn)”高質(zhì)量發(fā)展的通知》,其中下達(dá)了對(duì)于各盟市年度能耗強(qiáng)度降低目標(biāo)任務(wù),以及加強(qiáng)了對(duì)于“兩高”項(xiàng)目的認(rèn)定、管理、審核。

5.2.一體化趨勢(shì)加劇,龍頭企業(yè)優(yōu)勢(shì)凸顯

一體化是負(fù)極材料企業(yè)降本的主要方式,其中石墨化自供率為重中之重。1)石墨化在人造石墨中的占比較高。目前我國(guó)大部分負(fù)極材料廠商的石墨化都是以外協(xié)廠加工為主。根據(jù)璞泰來2021 年年報(bào),公司人負(fù)極材料加工費(fèi)占比為 41.75%;2)電價(jià)上漲,抬升石墨化費(fèi)用。根據(jù)璞泰來2021 年年報(bào),石墨化的主要成本為制造費(fèi)用以及輔助生產(chǎn)費(fèi)用,占比達(dá)到84.16%。由于石墨化需要消耗大量的電力,因此電費(fèi)對(duì)于制造費(fèi)用以及輔助生產(chǎn)費(fèi)用的影響較大。隨著各地電力市場(chǎng)改革進(jìn)程加速,高耗能企業(yè)的電價(jià)進(jìn)一步提升,因此將會(huì)推升石墨化的成本;3)受調(diào)控政策影響,有效產(chǎn)能不足,石墨化供應(yīng)緊缺,石墨化加工價(jià)格上漲。


4)委外加工石墨化大幅拉低負(fù)極材料企業(yè)毛利率。根據(jù)尚太科技的測(cè)算,2020 年當(dāng)石墨化委外加工占比達(dá)到30%和50%時(shí),負(fù)極材料毛利率分別下降 7.98%和 13.30%。

負(fù)極材料廠商擴(kuò)產(chǎn)石墨化產(chǎn)能,石墨化自給率有望提升。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),2021 年璞泰來、杉杉股份、中科電氣、翔豐華、凱金能源石墨化自給率分別為 66.67%、35.00%、53.03%。根據(jù)各公司公告(據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)),中科電氣規(guī)劃石墨化產(chǎn)能達(dá) 20 萬噸,杉杉股份規(guī)劃石墨化高達(dá)50萬噸,貝特瑞規(guī)劃石墨化產(chǎn)能達(dá) 28 萬噸。

5.3.硅基負(fù)極未來可期

硅基負(fù)極克容量高,可大幅提升新能源汽車的續(xù)航里程。續(xù)航里程是新能源汽車的痛點(diǎn)之一。為了滿足消費(fèi)者的續(xù)航需求,我國(guó)純電動(dòng)新能源汽車?yán)m(xù)航里程不斷提高。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2018-2021 年純電新能源汽車最高續(xù)航里程分別為
565km/660km/706km/840km/1008km。解決續(xù)航里程的方法除了增加電池尺寸,其次是提高電池的能量密度。以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為例,歷年來能量密度都是不斷提升的。由于硅基負(fù)極的克容量遠(yuǎn)高于天然石墨和人造石墨,因此硅基負(fù)極的應(yīng)用可提升動(dòng)力電池的能量密度,提升新能源汽車的續(xù)航里程。


快充車型紛至沓來,硅基負(fù)極高倍率性能傲視群雄。隨著消費(fèi)者對(duì)于補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng)要求的提高,縮短補(bǔ)能時(shí)長(zhǎng)是發(fā)展新能源汽車發(fā)展需要解決的問題。從供給端來看,已有多家車企已經(jīng)或即將推出800V的快充車型。為了提升電池的充放電效率,就需要使用高倍率的電池。高倍率電池一般指的是連續(xù)放電能力≥3C 的鋰離子電池,鋰離子電池是一種充電高倍率電池,它主要依賴鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。因此,具有高倍率性能的負(fù)極材料將提高鋰電池的充放電能力。

大圓柱電池推出,負(fù)極材料膨脹率容忍度提高。硅先天不如石墨穩(wěn)定,因此在充放電的過程中容易膨脹。一般碳基負(fù)極在嵌鋰反應(yīng)中體積的膨脹不超過 10%,而硅基則能膨脹 360%,從而引發(fā)SEI 膜破損等副反應(yīng),導(dǎo)致電池容量衰減。大圓柱電池帶動(dòng)硅基負(fù)極材料需求上漲主要原因?yàn)椋?)圓柱電池體積更大。硅基負(fù)極在充放電的過程中膨脹率極高,大圓柱電池的體積較大,為硅的膨脹預(yù)留了一定的空間,減少了膨脹所帶來的影響;2)大圓柱電池表面為弧形。硅基負(fù)極的膨脹時(shí)多個(gè)方向可以分?jǐn)偱蛎泬毫Γ虼藢?duì)于硅基負(fù)極的膨脹容忍度更高。

 

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