钜大LARGE | 点击量：487次 | 2022年10月19日
负极：领先公司聚焦降本提容，竞争格局有望进一步优化
负极材料以石墨为主，提容降本、延长循环寿命是方向
负极材料为锂电池另一重要材料，目前以石墨材料为主。负极材料是电子流出的一极，约占锂电池完全成本的7%，占原材料成本约10-12%。负极材料比容量大小对锂电池能量密度亦有重要影响，石墨材料凭借较高的稳定性和较低的成本，同时与正极、电解液具有良好的相容性等性能，是目前主要的负极材料，而碳硅复合材料因比容量优势明显，是目前学术界和产业界正在探索的新型负极材料。
负极材料发展历史包括针状焦、MCMB、石墨、硅碳复合材料等材料。综合来看，提升比容量、降低成本、延长循环寿命是负极材料突破的方向。
（1）中间相碳微球（MCMB）是早期的商业化负极材料。以索尼为代表的锂电池产商最早以针状焦作为负极材料。上世纪90年代，大阪煤气公司研发的MCMB成功应用于锂电池负极替代了第一代负极材料针状焦。MCMB具有倍率性能好、首圈库伦效率高等优点，但其制备过程复杂且产率偏低，导致成本高企，尤其是早期仅少数日系厂商生产时，价格高达50-70万元/吨。但随着国内厂商杉杉股份与天津铁城（2008年被贝特瑞收购）相继在2000年及2001年实现MCMB的量产，价格大幅下跌。
（2）人造石墨和天然石墨已发展成当前主流的负极材料。由于MCMB材料成本较高，同时下游对电池能量密度的要求日益提升，MCMB逐渐被其他成本更低、性能更好的材料所取代。从国内来看，首先是贝特瑞率先完成国产化的改性天然石墨，改性天然石墨比容量高、成本低廉，但结构不稳定、与电解液相容性较差、循环寿命也较差。2005年杉杉股份与鞍山热能研究院共同开发出以焦炭（石油焦与针状焦）为原料的商业化人造石墨产品，相较于天然石墨和MCMB，循环性能优于天然石墨而成本低于MCMB，已成为目前应用范围最广，出货量最多的负极材料，而国内企业也凭借国产化实现了在负极材料领域全球份额领先。
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（3）硬碳、软碳和钛酸锂（LTO）优缺点突出，在部分领域使用，改性是主要方向。相较综合性能较好的人造石墨，硬碳、软碳和LTO优缺点突出：
硬碳（难以石墨化材料）低温性能、循环性能较好、容量提升空间大，但首次效率较低、压实密度低，适用于混合动力汽车中的高功率动力电池。
软碳（2500℃以上的高温下可石墨化材料）具有对电解液适应性强、循环较好成本低等优点，但与硬碳类似，软碳同样具有首圈不可逆容量较大、压实密度低导致电池能量密度受限等问题，因而被考虑用于储能电池和混动电池领域。目前对于无序碳的应用一方面主要扬长避短用在特定的领域中，另一方面，则是借助包覆和掺杂等方法改善其电化学性能，以使其可以更好地应用于其他领域。
钛酸锂（LTO）循环性能与安全性能优异、倍率性能亦佳，在动力电池和储能电池方面有着很大的优势；但其比容量较低、低温性能较差、大倍率时容量衰减严重，以及嵌锂态会与电解液发生反应导致胀气，限制其大规模使用。
（4）硅碳复合材料、复合金属锂等仍在突破中。当前石墨负极材料的比容量已逐渐趋于理论值，如目前部分厂家石墨负极产品比容量可达到365mAh·g-1，而石墨的理论比容量为372mAh·g-1。为提高锂电池的能量密度，新型负极材料正在开发。
硅碳复合材料：比容量可高达900mAh·g-1，同时还具有储量丰富、原料成本低等优点，是当前最有前景的下一代负极材料，是各大企业和科研院校关注重点。尤其随着动力电池能量密度要求的提高，硅碳负极搭配高镍三元材料的体系渐成发展趋势。但当下硅碳负极工艺尚不成熟，首周效率低、体积膨胀等问题无法解决，因此企业目前多采用在石墨负极材料中掺杂少量硅碳材料进行改性。
复合金属锂：比容量高、体积膨胀的控制也相对容易，是高能量密度锂电池理想的选择，但目前技术仍无法解决与电解液的相容性以及安全性等问题，距离大规模产业化仍有距离。整体上，目前新型负极材料仍处于研发阶段。
3.2、负极材料出货量持续增长,人造石墨占据主流
受益动力电池需求高增长，负极材料出货量保持高增长。目前负极材料出货产品主要以石墨化碳材料为主，包括人造石墨和天然石墨。受下游动力电池出货量的增长带动，2020年国内负极材料的出货量为36.5万吨，同比增长37.7%，近5年复合增长率为38.0%。
人造石墨是目前出货量最大的负极材料。在负极材料的选择中，人造石墨虽然成本较天然石墨更高，但凭借出色的性能、与正极材料及电解液更好的匹配在动力电池中占据绝对主流；天然石墨主要用于消费电子和储能领域。2020年人造石墨出货量达到30.6万吨，占负极材料总出货量的84%，同比进一步增加5pcts。
3.3、行业集中度较高，领先企业扩产+一体化降本，优势持续扩大
全球负极材料产能主要在中国。2018年全球负极材料行业的CR3为43.1%，CR5为65.9%。在市占率前五的负极材料供应商中，仅日立化成为日本企业，贝瑞特、杉杉股份、江西紫宸和凯金能源均为中国企业。自2010年国内拥有低成本优势的贝特瑞、杉杉股份等负极材料企业突破技术瓶颈开始，国内负极材料企业便替代日本企业，逐步占据了全球主流地位。
国内负极材料集中度较高，竞争格局较好。目前国内的负极材料行业集中度较高，2018年负极材料CR3和CR5分别达到57.8%和77.1%。其中人造石墨集中度更高，CR3达到62.4%，江苏紫宸、凯金能源和宁波杉杉占据领先地位；而贝特瑞则盘踞天然石墨龙头地位，市场份额超60%，在人造石墨领域市场份额位居第四。
龙头企业较快扩产，规模优势进一步巩固。近两年来，随着新能源车市场的全球蓬勃发展，国内中高端负极材料供给面临短缺，主流负极材料厂商纷纷扩建产能。未来行业内新增产能较多，但主要集中在领先企业手中，贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、凯金能源等四家企业扩产产能占比总扩产产能82.2%，龙头企业规模优势有望进一步巩固。
领先企业一体化布局降本，格局有望进一步优化。从人造石墨的成本构成来看，原材料成本占比约40%-45%、石墨化加工费用占比约50%、人工与制造费用占比约5%-10%。头部企业一方面在黑龙江、内蒙古等煤炭资源所在地建立工厂，致力于原材料端的成本降低，同时抢先布局天然石墨在储能等领域的应用；另一方面，通过自建石墨化、炭化工厂进行一体化布局，并依托规模化与高效生产实现降本增效，进一步巩固领先优势。
根据高工锂电预计，2019年石墨化委外加工的市场均价在1.8-2.2万元/吨，而自建石墨化加工的成本在1.2-1.4万元/吨，成本降幅可达到30%。在产业链普遍面临降本压力的情况下，领先企业通过一体化布局降本将进一步扩大优势，行业格局有望持续优化。
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