锂电负极行业深度:人造与天然石墨路径之争无定论,产品升级是必然

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锂电负极行业深度:人造与天然石墨路径之争无定论,产品升级是必然

2023-09-20 12:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

核心逻辑

1)负极材料的应用迎来量增和质增-消费领域重归成长,动力领域趋势开端,新需求孕育新产品。消费领域智能手机2016-2018年电池容量相对稳定,近两年加速提升;5G锦上添花,带动总量转正,单机再提升,应用领域持续拓宽。动力领域全球电动化开启,Model 3为代表的智能电动车对终端进行重塑,新能车迎来新的趋势性开端。2019-2021年负极需求分别为22/29/37万吨。量增同时,产品对倍率性能、循环性能、能量密度的需求不断提升,负极产品型号多样,新需求孕育新产品,负极产业或可期待量价齐升。

2)负极材料指标难兼顾,天然&人造上各有所长,路径之争尚无定论,产品升级是必然。天然容量&成本具优势;人造循环&倍率性能更佳。电芯厂选择过程中需要考量自身技术工艺以及性能成本平衡。天然石墨负极:依托资源禀赋,格局更优,盈利更稳;人造石墨负极:短期内享受降本带来的红利(原材料-焦&加工费-石墨化等)。同时,为满足新的市场需求,天然&人造产品在综合性能上仍持续提升;而硅碳负极则是最具产业化前景的新型负极材料。

3)推荐标的:1)【中国宝安】:【贝特瑞】控股股东,贝特瑞作为全球负极龙头,持续突破正负极高端产品;2)【璞泰来】:负极一体化布局,LG放量在即。

1. 市场空间:消费领域重归成长,动力领域趋势开端

1.1. 消费领域迎阶段性爆发,5G带来中长期成长

1.1.1. 智能手机2016-2018年电池容量稳定,近两年加速提升

核心逻辑:

1、2016-2018年电池容量稳定,近两年加速提升:iOS-iPhone8仅1821mAh、X为2716mAh、11为3110mAh;安卓系旗舰机+千元机均呈现单机电量提升趋势。

2、单机容量的提升主要是电池容量提升。16年以来,华为均为4.4V(对应比容量170+mAh/g),苹果相对保守,一直维持在4.35V(对应165mAh/g) …4.45V的产品尚未大规模铺开,4.5V几近理论上限。

2)以安卓系统旗舰机型看(电量上明显高于同期iPhone),2016年来主流品牌旗舰机电池容量扩展有限,但2019明显加速提升,从主流3000mAh,迅速提升至4000mAh及以上。

3 )以安卓系千元机型来看,千元机电池容量不逊于、更多优于旗舰机(消费电池按7-8元/Ah计算,电池成本30元左右,占千元机售价也不过3%)。2019年,如红米8、OPPO A11这些千元机型,电池容量提升到5000mAh,较上年提升20-25%。

1.1.2. 5G锦上添花:总量回暖,单机再提升,应用领域持续拓宽

5G铺开对消费锂电电池提升锦上添花。1)5G带动智能手机销售同比转正。2)5G带动智能手机单机电池容量大幅提升。3)5G带动可穿戴设备等配套领域。

1)5G带动智能手机销售同比转正。经过数年智能手机的销量总量同比下滑之后,2020年5G手机换机潮将带动智能手机市场重归成长。根据IDC测算,2019年全球智能手机销量13.7亿部,YOY-2.2%;2020年在5G铺开的带动下,预计销量14亿,YOY+1.6%,其中5G手机占比8.9%;23年预计销量14.8亿,其中5G手机占比28.1%.

2)5G带动智能手机单机电池容量大幅提升。如三星Galaxy S10 5G/华为Mate X 5G电池容量分别为4500/4400mAh。

3)5G商用铺开带动智能硬件市场,根据IDC预测,2019年全球可穿戴市场出货量预计将达到 2.23 亿台,这一数据将在2023年增长至3.02亿台,5年内复合增长率(CAGR)7.9%。

1.1.3. 消费锂电需求测算

核心假设:

1、重要领域1-智能手机

1)量-IDC预测2019年同比下滑2.2%至13.7亿部,2020年同比上升1.6%至14.0亿部,2020年5G手机1.235亿部,占比8.9%,2021年以15%计。

2)单机容量-a.历史数据:选择每年全球智能手机销量前十机型,分iOS、安卓系算得平均容量作为当年iOS、安卓分别平均电量。b.20年预测数据:iOS系统以2019年新机型平均电量测算(2020年预计推出5G手机,单机容量预计继续大幅提升);安卓系非5G手机选择华为/三星/vivo/OPPO/小米品牌2019年旗舰机型平均电量测算,另外考虑9%的5G手机(按4500mAh)占比。

3)iOS以15%、安卓按85%份额计算。

2、重要领域2-笔记本电脑:2019-2021年销量保持1.6亿台,电池容量分别为58/62/65Wh

3、重要领域3-功能手机:2019-2021年销量保持在5亿台,平均单机电池容量分别为1600/1700/1800mAh

4、重要领域4-平板电脑2019-2021年销量保持在1.7亿台,电池容量分别为29/30/31Wh

5、克容量:iOS按照4.35V,165mAh/g测算;安卓系按照4.4V,170mAh/g测算

我们测算,2019-2021年,消费锂电需求分别为60/65/70GWh。

1.2.动力:全球电动化势不可挡,终端重塑趋势开端1.2.1.全球电动化开启,中国产业链共振1.2.1.1.国内新能车产业短期低迷,中长期成长无虞

2019年,国内新能源汽车行业陷入了低迷,全年预计120万体量,较2018年125万辆的产销规模略有下滑,远低于年初全年150-160的乐观预期。首先2019年宏观经济存压,整体汽车消费不景气。其次,新能源补贴绝对额退坡较高,车企短期降本幅度难以覆盖退补,新能车从盈利到亏损。而车企在车市大环境低迷,燃油车盈利受限的前提下,同时2019年双积分压力并不大,对于新能源汽车亏损的容忍度下滑。此外,今年二季度,重点区域国五向国六切换的力度一定程度上超预期,燃油车价格体系受到较大冲击,与新能源汽车希望提价形成明显的比价效应。多种因素挤压下,国内新能源汽车在2019年迎来了罕见的下滑。但不管从汽车产业发展趋势,还是从国家出于能源安全、弯道超车的战略看,新能源汽车的成长性都毋庸置疑。

1)从产业趋势看,特斯拉Model 3已经在海外市场对宝马、奔驰等中高端车市场形成了强烈的冲击,而中高端市场正是传统车企最重要的利润市场。电动化平台携自动化、智能化、网联化,逐步对传统驾驶形成变革甚至革命。

2)从国家战略角度看,2018年,中国原油进口量达到4.62亿吨,同期石油消费量6.5亿吨,对外依存度持续提升,超过70%。在国际局势不稳定和不确定性日益突出的今天,如此之高的石油对外依存度对国家能源安全将形成实质性威胁。在国内成品油需求结构中,汽煤柴占消费量约85%,2018年表观消费量达到3.2亿吨。粗算每年有超过2亿吨的石油消费在交通运输及私家车等领域。因此,推动城市公共交通工具、城市物流配送车辆、私家车等节油、新能源化和清洁化,既遵循了国家能源安全的迫切需要,又满足追求节能减排、环保经济的发展趋势。因此,尽管2019年行业阶段性陷入沉寂,但2020年从供需看,数据同比高增无疑,市场中性预期在160万左右,而国家有意完成2020年200万辆的产销目标。

1、需求端看2020年B端仍是主力,C端逐步迎来终端重塑

B端来看:针对市场关于B端需求不真实&不持续的两点主要质疑,我们认为,B端也好,C端也罢,需求不论优劣,均为真实需求。新能源汽车在运营率先完成普及是符合国内新能源汽车产业发展规律的。

1)B端是真实需求,将新能源车路权、运营成本优势最大化。B端尤其是出行领域率先对于B端需求而言,车辆本质上是为完成载运人员而收取费用,核心在于完成空间的移动。在A级车续航普遍提升至400km以后,里程焦虑弱化,而运营车辆的使用频率高于私家车,最大化的放大新能源汽车的运营成本优势-电费较油费更为节省。

2)新能源乘用车率先在运营领域普及符合产业发展规律,这一市场有空间。国内新能源汽车发展最初动力源于政策的推动,最初推广的则是在新能源客车,尤其是公交车等公共领域。从客车到乘用车,从A00再向上发展,这个过程中,新能车率先满足B端对于车辆本身的载运用途,并获得运营成本优势的最大化。国内出租车、网约车的电动化仍有较大空间

往明年看,1)预计在蓝天白云保卫战推动下,出租车电动化或将加速展开。2019-2020年大气污染重点区域出租车按照80%电动化率算,需求为45万辆;其余地区按照每年15%更换率,50%新能源化,考虑新能源133%配比,需求预计19万辆。由于各地方配套政策2019年配套尚未非常明确,预计2020年为更换高峰。2019-2020年对应分别20、44万辆。2)网约车考虑每年新增15%需求+每年存量15%替换需求,2019-2020年按照40%、60%新能源化测算,对应30、52万新能源网约车需求。

C端来看,期待爆款,期待行业驱动力向市场驱动的切实变化。对于新一线城市消费者而言,购买新能源车时,一方面基本没有如一线城市对号牌+路权的诉求,另一方面对运营成本的敏感性不及三四线城市消费者。新一线城市是A级及以上车型占比提升幅度最快的地区,从2018年的20%迅速提升至2019年前三季度的64%,共计3.3万辆,较去年同期0.99万辆同比增长230%。2017、2018年前十名车型中,更多是EC系列、知豆等A00级车型,2019年前三季度,宝马5系、帕萨特插混等合资相对高端车型上榜,同时有蔚来ES8、威马等造车新势力。尽管今年整体行业增速有限,但微观结构的变化展现了C端产品竞争力提升带来的真实需求增长。尤其是在3季度,行业整体陷入低迷之时,新一线城市上险量单季度同比基本持平。行业期待如Model 3等爆款电动车去重塑终端。

2、供给端看:2019年12月,工信部对新能源汽车产业2021-2035年规划公开征求意见,其中提出2025年,新能源汽车新车销量占比达25%左右,较几个月的版本中“2025年做到新能源汽车新车销量占比20%”的比例进一步提升。而在2019年新版双积分政策中进行了明显的调整:

1)更新了2021-2023年新能源汽车积分比例要求并修改了新能源汽车车型积分计算方法:21-23年NEV比例分别为14%、16%、18%;单车积分均值约3.1(降幅-40%+);电耗标准继续细化并提升-解决新能源积分过剩。

2)完善了传统能源乘用车燃料消耗量引导和积分灵活性措施:更新油耗积分计算中新能车系数;定义“低油耗乘用车”(当下能够满足车型少之又少);鼓励节油技术的进一步发展-轻量化、48V、强混等-切实降低油耗,减弱石油依赖。

1.1.1.2.欧美政策端加码新能车,海外传统主机厂开启量产周期

全球电动化趋势确定,产业的中长期逻辑坚定。海外车企电动化路径上不断提速:

1)欧盟WLTP测试法规更为严格,“碳排放”要求排放超限车辆每克罚款95欧元;

2)在电动化平台上实现智能化、网联化、自动化。2019年来,海外主机厂在电动化路径上不断提速。

2018年9月,欧盟开始执行WLTP排放测试法规,WLTP正式替代原NEDC测试法规。相较而言,WLTP更为严格,循环过程更为接近真实驾驶工况。

而从2020年起,欧盟规定新车每公里排放的二氧化碳不得超过95克。超过部分每辆车按照每克罚款95欧元, 多数车企面临巨额罚款。根据市场研究公司Jato Dynamics的预测,2021年车企因无法满足碳排放法规达到的罚款金额或将超过340亿欧元。

11月4日,大众MEB平台首款电动车ID.3正式下线,全球最重要的车企集团之一在电动化路径上已经走出标志性的一步,海外主机厂量产周期已然开启。

1.2.2.Model 3打造爆款,期待新能车终端重塑

现阶段对于个人消费者而言,新能源乘用车并不具备初始购置成本优势,优势集中于:1)号牌、路权等;2)运营成本低。这些直观的优势是新能源乘用车在B端渗透率迅速提升的原因,但对于C端消费者而言,在日均出行30-50KM的情况下,运营成本优势无法覆盖初始购置成本差异,同时面临残值差异问题(而B端营运车辆在5-8年运营里程预计超50万公里的情况下,传统及新能源车辆均已几无残值可言)。

对于C端而言,产品面临分层,低端产品展现极致性价比;而中高端渗透率的提升关键在于实现电动平台相较传统车的变革性甚至革命性的驾驶差异。对于低端产品而言,A00级别车型基本实现了完全的电动化,而中高端车型的电动化率仍有广阔空间。我们认为C端的核心并非追求平价,更合理的方式应当是追求在电动化平台上创造传统车平台无法实现的附加值,以此获取溢价。这也是为何市场关注而期待特斯拉国产化后的表现,某种程度上是在期待宛如iPhone 4在智能手机领域打造爆款后带来的强烈示范效应。目前对特斯拉的评价更多是从外部评价获得,而国产化后,我们预计明年十数万车主的评价与口碑将对新能源汽车渗透率的提升形成较强的正反馈。

特斯拉Q4产销再超市场预期,2019年交付36.75万辆,处于36-40万指导区间。2019Q4共生产10.49万辆电动车,环比增长9.1,同比增长21.2%;交付11.2万辆,环比增长15.4%,同比增长23.5%,生产及交付均超持续预期。随特斯拉上海工厂逐渐完工满产,特斯拉的产能限制将逐步缓解。

特斯拉Model 3已在美国市场获得证明。自2018Q3 Model 3解决产能瓶颈以来,其市场及口碑均表现上佳。当季度在美国市场成为爆款,成为美国Q3销量第五车型,销售额则为第一(近32亿美元)。

2018H2-2019Q1的三个季度当中,Model 3位居美国轿车销量排行榜的第6位,而其主要B级竞争对手,如奔驰C级、宝马3系等未能上榜。

2019 Q4,Model 3生产量及交付量继续创新纪录,当季产量86598辆,交付量达到了92500辆 。

2019Q3,美国Model 3销量比宝马2+3+4+5系总销量高出68.7%;比奔驰 C+CLA+CLS+E 级高出 101.4%;比雷克萨斯 ES+GS+IS+RC 高出 120%;比奥迪 A3+A4+A5+A6 高了 126.4%。

对于Model 3而言,销量远超传统主机厂豪华车更多基于性能上的优势,而非所谓“平价”。在2018年Model 3在美国市场的销售车型集中于4.9万美元以上,考虑7500美元政府补贴,售价仍高于传统ABB车型。

特斯拉在自动驾驶领域多年积累已取得成效,自动驾驶级别在L2.5(或者认为是L3)级别。特斯拉通过雷达+摄像头方案,通过不断地数据采集,进而深度学习、OTA升级,不断深化、优化自身自动驾驶系统的安全性与可靠性。2019年4月,特斯拉自研FSD芯片已发布,预计明年投入使用。

不断数据反馈、积累中,通过OTA升级持续提升整车性能。2018年6月,特斯拉通过OTA空中升级将Model3的刹车距离缩短约6米。通过空中升级提升汽车赛道表现,在之前基本是不可能实现的。自12年发布以来,特斯拉进行了近40次OTA空中升级。9月29日,特斯拉正式向中国用户推送V10.0版本软件。

特斯拉Model3的安全性能不容忽视。在新能车最容易受到消费者质疑的安全性方面,Model 3在2019年9月份获得IIHS最高安全评级汽车认可,且在所有测试类别中都获得了“良好(good)”评级--这是IIHS给出的最佳评分。

1.2.3.动力电池需求测算

核心假设

假设1:2019-2021年国内新能源汽车销量分别为120/160/205万辆,电池装机量分别为68/85/112GWh。

假设2:2019-2021年海外新能源汽车销量分别为95/169/222万辆,电池装机量分别为51/93/130GWh。

假设3:2019-2021年国内三元电池中811渗透率分别为10%/20%/30%,523/622分别为80%/80%/70%。

假设4:2019-2021年海外新能源NCM523/622占比分别为50%/45%/40%,其余为NCM811/NCA

我们测算,2019-2021年,全球新能车合计215/327/428万辆,对应动力电池需求119/178/241GWh。

2.负极行业趋势:路径之争尚无定论,产品升级已是必然

负极是锂电池四大材料之一,是锂电池的关键材料。负极是电池放电时流出电子的一级,作为电子的载体,其性能指标能够直接影响锂电池的性能,尤其是其膨胀性能影响电芯循环性能、倍率性能影响快充、比容量及首效影响容量等。

2.1.天然VS人造:各有优劣,各具提升空间

目前锂离子电池负极材料主要分为碳材料与非碳材料两类。市场化应用程度最高的为碳材料中的石墨类负极材料,其中市场主流是人造石墨以及天然石墨。而硅碳负极材料是未来最可能大规模应用的新型负极材料之一。

2.1.1.负极技术指标难兼顾,路径之争尚无定论2 .1.1.1. 材料:负极技术指标难兼顾,天然人造各有优劣

负极材料的性能可以从多个指标来进行考量,往往指标之间难以兼顾。以目前应用中最为看重的比容量、循环寿命以及倍率性能三项性能指标而言,人造石墨由于经过石墨化等工序处理,循环和倍率占优,但比容量弱于天然石墨。另外,由于人造石墨需要经过石墨化等处理,成本上要高于天然石墨,天然石墨更具价格优势。

1、人造石墨由石油焦、针状焦、沥青焦等原料通过粉碎、造粒、分级、高温石墨化加工等过程制成,其高结晶度是通过高温石墨化形成的,形貌以及粒径分布上较为一致。倍率性能好、循环寿命长、极片反弹低。

2、天然石墨从天然石墨矿中提炼,采用天然鳞片晶质石墨,经过粉碎、球化、分级、纯化、表面处理等工序制成,其比容量、压实密度较高。

2.1.1.2. 产业应用:电芯厂各有偏好,不拘泥单一路线

负极材料在应用中会平衡各个技术参数,同时需考虑对性能诉求的偏重。对于电芯厂商而言,对负极材料的选择主要取决于两方面:一是自身的制备工艺与体系;二是权衡容量与成本之间的关系。

从数据上看,2016-2019H1人造石墨与天然石墨共计占负极材料市场份额超9成。尽管天然石墨占比略有下滑,从2016年的27%到2019H1的24%,但份额上仅有2-3个百分点的变化。绝对值上看,2016年天然石墨负极产量为3.2万吨,2018年为4.6万吨,年复合增长率20%,2019H1同比增长33%。产业尚未完全对技术路线做出抉择。

数据背后,一定程度上是因采取不同技术路线的电芯厂增速的此消彼长。 消费电芯中三星、LG以天然为主,ATL则依托人造;动力电芯中三星、AESC、LG均以天然为主,松下大规模运用硅碳负极,国内动力电芯厂则依托人造石墨。近年来国内新能车增速领先于海外,以CATL为代表的电池厂商装机增速也优于海外主流竞争对手,而国内动力电池厂更多采用人造石墨,依托CATL等下游,如东莞凯金等厂商的人造石墨负极出货增速远超行业。

但国内外电池厂并未拘泥于单一路线,而是根据自身工艺技术、产品诉求以及成本等方面综合考虑。部分消费电芯厂为更好满足高循环、高倍率,新产品更为偏重人造路线(尤其是快充做到2C以上)。同样有国内电池厂在自身工艺技术完善之时,试水天然路线。同时有复合石墨、硅碳负极等产品路线,所做的尝试与努力均是在综合考量容量、循环、倍率等性能指标以及成本等各项主要指标。

国内电池供应链由于补贴持续退坡及新能车市场化需求每年都面临近乎必然性的降价压力,以龙头电芯厂商为代表主导以成本为导向的供应链体系。但在负极的选择上,国内电芯厂在动力上一般选择价格更高的人造石墨:主要因为人造石墨经过石墨化后的结构排列更利于循环性能与倍率性能,应用难度更小;而天然石墨负极应用需要改性以及要求更高质量的电池材料配套体系。而在2017年焦价飙升的一段时间内,有国内厂商开始选用天然、人造混合产品来缓解成本压力。实际上,选用价格相对更高的人造石墨而违背一贯成本导向的采购原则,更多是因为之前处理不好天然石墨负极应用,但随着国内电池厂商技术工艺以及配套电解液的不断成熟,在成本压力下而切换天然石墨负极同样是降本的有效路径之一。

2.1.2.人造石墨:成本下滑增厚盈利,谨防过度竞争

人造石墨由石油焦、针状焦、沥青焦等原料通过粉碎、造粒、分级、高温石墨化加工等过程制成,其高结晶度是通过高温石墨化形成的,形貌以及粒径分布上较为一致。倍率性能好、循环寿命长、极片反弹低。

直接材料(焦)+加工成本(石墨化等)占据人造石墨负极成本90%,2019年来迎来降本增厚盈利阶段。以国内人造石墨龙头企业璞泰来的成本构成来看, 直接材料占比约在40%左右,加工费占比为50%左右。

2.1.2.1.原材料:焦价高峰已过

针状焦是中高端人造石墨负极的主要原材料,是一种具有明显纤维状结构的优质焦炭,在平行于颗粒长轴方向上具有导电导热性能好,热膨胀系数小等优点且易于石墨化。复盘针状焦的价格走势,可以看到自2017年起,针状焦价格飙涨:自0.35万元/吨上涨至2017年9月的4.2万元/吨,主要原因便是短期内的供求失衡。2017年5月,国务院出台去产能政策,取缔约1亿吨地条钢,供给缺口最后主要由新建的电炉钢厂弥补,造成了石墨电极的需求爆发。此外新能源汽车行业也逐渐进入高速发展阶段锦上添花。

周期盛极必衰,行业高额的利润加速老玩家扩产&新玩家进入,产能密集释放中焦价预计将回落。2017年下半年,金州化工等8家针状焦企业均发布了复产、扩产和投产计划。国内产能从2018年年底62万吨,到2019年上半年达到87万吨。我们预计下半年投产量将达到41万吨,全年产能达到128万吨,供给已经严重过剩,价格在近期已有下降趋势。根据最新报价国产油系和煤系针状焦已降至15000元/吨、14000元/吨,降价趋势十分明显。进口针状焦降价趋势存在滞后性,降价也已开始。

以璞泰来为例,对针状焦价格-成本的弹性测算。核心假设包括:

1、每吨负极需要针状焦1.45吨。

2、除针状焦之外的料工费按2018年年报水平。

3、负极单吨价格按照2018年水平,为6.1万元/吨。

若考虑2018年针状焦2000美元/吨下降至2019年1500美元/吨左右,单吨成本预计能够下降4400元/吨。若考虑2017年供求失衡前价格为均衡价格800美元/吨,人造石墨负极单吨成本下降11000元/吨。

2.1.2.2.加工费:低电价区域布局石墨化

石墨化属于高能耗高污染加工环节。石墨化过程大量消耗能源,单吨耗电在1.4-1.5万度。2017-2018年环保趋严,部分产能受限,石墨化加工费居高不下。与此同时,石墨化产能逐步从东部沿海区域(电费较高)向内蒙等电费更为便宜的区域迁移,如国内人造石墨负极龙头如璞泰来、杉杉分别在内蒙古乌兰察布、包头布局石墨化产能。

以单吨人造负极石墨化耗电1.4万度测算,以山东地区大工业用电0.6元/度VS内蒙古区域0.35元/度测算,单吨增厚负极毛利0.35万元。

2.1.2.3.格局相对稳定,谨防过度竞争

国内人造石墨源起鞍山热能研究院,1999年鞍山热能研究院和杉杉股份合资成立上海杉杉科技,研究院内以冯苏宁为代表的一批技术人员加盟上海杉杉,2005年,上海杉杉成功开发FSN-1系列(以冯苏宁的姓名简称命名)人造石墨负极材料新品,奠定杉杉在国内人造石墨负极领域的地位。2012年,江西紫宸成立,其主要技术团队领导即冯苏宁,紫宸依托技术及市场优势,异军突起。

目前国内人造石墨负极领域形成紫宸、杉杉双寡头格局,但东莞凯金等后起之秀不容忽视。2018年,国内人造石墨负极产量13.3万吨,YOY+31%,其中紫宸3.3万吨,市占率24.4%;杉杉2.4万吨,市占率18%。

至2019年上半年,国内人造石墨负极CR3达到65%,紫宸、杉杉、凯金分列前三,头部企业优势明显,负极市场格局相对稳定。短期内人造石墨负极成本(原材料+加工费)下滑将增厚行业利润,但需谨防行业过度竞争引发价格战,该部分收益向产业其他环节转移。

总体而言,1、行业过度价格战风险不高:1)行业格局稳定,负极行业行业集中度不断提升,但龙头企业之间并不存在有哪家可以独吞市场;2)负极产品型号多,不同型号的替代效应有限。3)从动力、消费领域来看,对产品性能有新要求,新产品盈利一般有保障。2、电芯环节产业链地位更为强势,负极行业成本下滑的红利大概率会部分流转到电芯环节中。

2.1.3.天然石墨:享资源优势,贝特瑞一家独大

天然石墨负极材料是采用天然鳞片晶质石墨,经过粉碎、球化、分级、纯化、表面等工序处理制成,其高结晶度是天然形成的。鳞片石墨储量大、成本低、电势低且曲线平稳、在合适的电解质中首周库仑效率为 90%~93 %、可逆容量可达340~370mAh/g。

贝特瑞在国内率先完成天然鳞片石墨改性处理。由于天然鳞片晶质石墨表面活性点较高,不能直接作为负极材料使用,需要进行表面改性处理。2002年,宝安集团出资600万元控股贝特瑞,同年岳敏进入贝特瑞担任总经理及总工程师,将天然鳞片石墨开发出球形石墨并成功实现产业化,球形石墨的成功开发为后续改性天然石墨奠定了关键基础,该团队又分别在 2004、 2006、 2010 年先后推出高容量天然石墨复合负极材料 818、 168、 BSG-L 等,使贝特瑞成为了全球天然石墨负极之王。

不同于人造石墨的原材料焦源于工业产品,天然石墨原材料源于石墨矿产,具有天然的资源属性,优质的天然石墨供应是天然石墨负极产业布局的基础。我国天然石墨矿产资源丰富,总保有量占全球首位。主要负极用石墨集中于黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东青岛以及内蒙古兴和等地。

贝特瑞控股子公司鸡西长源矿业位于“中国石墨之都”黑龙江省鸡西市恒山区柳毛乡,所拥有的朗家沟矿段是亚洲最大的天然鳞片石墨矿床柳毛石墨矿床的组成部分,矿上面积0.5765平方公里’石墨矿石储量2174万吨,矿物量206.65万吨,平均品位10.66%。矿石为天然鳞片状晶质石墨,可生产-100目、+100目、+50目、+80目、-325目等高中碳系列产品,设计年开采矿石60万吨,可保证石墨开采三十年。

依托资源禀赋,持续研发以及多年来宝安集团的资本支持,贝特瑞常年位居全球负极材料龙头地位,天然石墨全球居首,国内遥遥领先。2018年,公司天然石墨负极出货2.4万,占国内市场份额52%,一家独大。

2.2.硅碳负极:最具产业化前景的新型负极材料

石墨材料的理论克容量为372mAh/g(每6个碳原子嵌入1个锂离子,形成LiC6结构),目前高端产品已经达到360-365mAh/g,接近理论容量,石墨负极材料逐步达到上限。因此需要更高能量密度的新材料来应对需求。

其中,硅材料最能够满足人们更高能量密度的需求(形成Li22Si5,理论克容量为4200mAh/g)。

硅材料负极在脱嵌锂的过程中,存在体积膨胀问题,满嵌下体积膨胀达320%。膨胀造成部分活性物质处于孤立状态而不再提供容量、硅颗粒无法承受应力而粉化、造成SEI反复破裂及生长,总之严重影响电池的循环性能。

由于硅、碳的化学性质相近,二者可以进行紧密结合。硅碳体系中,硅颗粒作为活性物质提供容量;碳颗粒缓冲硅颗粒的膨胀并提供导电性,同时减少硅之间的磨合。因此硅碳负极成为硅基负极中最具产业化优势的细分领域。

硅碳负极的应用受限于技术与成本。1)技术上,如何控制好充放电中材料膨胀(碳膨胀10%,硅最高达320%)以及首次库伦效率(石墨负极90%以上,硅碳负极一般只有80%+)。2)成本高于石墨负极。硅碳负极的发展一方面需要负极厂商的持续拓展,另一方面需要电池厂商自身技术工艺的配合提升。

日本的硅碳负极技术最早突破,国内贝特瑞已大批量出货,并配套松下-特斯拉。松下-特斯拉体系中最初应用的硅碳负极便是由日立化成提供。松下自2012年顺利将硅碳负极应用,多年应用相对成熟。但随着国内技术不断完善,贝特瑞的硅碳负极13年已通过三星验证,后成功进入松下-特斯拉体系,并逐步占据主供地位。但目前国内仅有贝特瑞一家可以大批量供货,其他厂家规模较小或处于验证阶段。

2.3.负极产业国内为王,或有量价齐升契机2.3.1.国内负极已占据全球主要份额,行业格局较好

负极行业在中游四大材料中格局较好,可以从两方面理解:1)国内负极产业占据全球主要份额,国内份额占据全球超70%;2)国内负极行业集中度高,2018年CR5达到77%,优于其他环节。

历史上负极产业的变革引导者主要在日本。从90年代最初的石油焦、到中间相碳微球以及后来的人造石墨负极、天然石墨负极、硅碳负极,往往是由日本企业主导。但随着锂电池的普及应用,国内对于负极材料的开发一直在紧追日本。

与日本负极企业相比,国内负极企业更加专注。日本主要的负极公司JFE化学、日立化成、三菱化学以及日本碳素等,负极仅仅作为其副业存在,业务主体或是碳素、或是钢铁。而对于国内负极企业而言,负极往往是其主营业务。

国内负极产量已占据全球主要份额,未来将持续保持领先。2018年,国内负极产量超过19万吨,占全球供应比例超70%。全球负极企业中,贝特瑞出货量常年保持首位,并不断在海外侵占如日立化成等企业的份额。以贝特瑞、璞泰来、杉杉为首的中国负极企业在牢牢占据国内电芯厂负极供应的同时,顺利进入松下、LG、三星等主流海外电芯厂供应链,并逐步占据主供地位。

从产业链角度看,天然石墨端中国天然石墨矿产资源丰富,总保有量占全球首位;人造石墨端国内资源丰富,并具有能源成本优势。随着国内企业负极在技术上不断突破,国内企业产品从成本到性能赶超海外企业。

国内负极行业格局优。从行业格局看,负极材料在锂电池四大材料中行业集中度最高,2018年CR5已达到77%。而正极仅有34%,隔膜为54%,电解液为69%。行业格局十分稳定。负极市场呈现“三大五小”格局,贝特瑞、杉杉、紫宸分列前三,但第二梯队的东莞凯金等势头同样很猛。

2.3.2 下游需求量增且质增,产品持续升级或有量价齐升

从负极的主要需求来看,消费以及动力都将面临量增,如前文所述,我们测算2019-2021年,消费锂电需求分别为60/65/70GWh;动力电池需求分别为119/178/241GWh;考虑储能、小动力等领域,其他锂电池需求分别为37/49/62GWh。合计2019-2021年锂电池需求分别为215/292/372GWh,对应负极需求分别为22/29/37万吨。

在需求体量稳定增长的同时,负极行业一定程度上可以期待价格提升。老产品的价格提升可能性诚然不高,但负极作为差异化较大的产品,新产品问世往往较老产品利润率更高。因下游需求的持续变化,对于负极产品性能的要求不断提升。比如:

1)手机快充性能要求不断提升:从前期1.5C应用,到如今2.0-2.5C逐步推出,而部分厂商已经在追求3C,甚至有品牌已经提出5C,而锂电池快充的限制瓶颈更多在负极倍率性能上。

2)5G逐步普及,单机电池容量将再上台阶,同时应用领域的拓宽,将丰富产品品类,也催生了新的负极应用场景,合适的配套产品将应运而生。

3)动力电池继续提升单体/系统能量密度:石墨负极产品从前两年340mAh/g逐步提升到365mAh/g,逐步逼近372mAh/g的极限能量密度;同时,硅碳负极等新型负极材料逐步大规模应用。

行业在不断的发展变化当中,新需求催生新产品,负极行业不仅将持续有量的提升,并将有新产品增厚利润率,理想状态下或可期待量价齐升。(信息来源:东北证券)返回搜狐,查看更多



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