电力设备与新能源行业深度研究：锂电负极材料：一体化构筑新壁垒，先行者迎来收获期

国内产能供给全球，充分受益于锂电需求高景气 锂电负极材料的生产流程较长，能耗较高，中国厂商凭借极具优势的能源和人工成本，以及出色的制造工艺，占据了全球负极86%以上的市场份额，直接受益于世界范围内对锂电池的旺盛需求。我们预计2026年全球锂电池需求将达到3467GWh，对应433万吨的负极需求，需求量5年CAGR为43.85%。 能耗政策导致石墨化产能紧缺，预计紧平衡情况将维持至2023年底石墨化是人造负极生产的关键工序，其加工费占负极成本的40%以上。石墨化耗电量约为1.3万kWh/吨，21年下半年受能耗双控政策影响，大量石墨化产能无法开工，供给严重不足，导致21年初至今国内加工费上涨了86%。我们统计了负极行业前七大厂商的扩产规划，以及其他厂商的40余个建设项目，预计石墨化供需紧平衡的情况将维持至2023年底。 龙头一体化布局保障利润空间，行业集中度有望提升 负极行业一线企业大都提前布局了包括石墨化及碳化等工序在内的一体化产能，近两年多家头部企业还规划了产能为20万吨/年，投资规模达80亿的大体量一体化基地建设项目，提高了行业门槛。根据我们的测算，以当前的市场价进行生产和销售，石墨化自给率较高的龙头厂商预计将维持20%-30%左右的毛利率，而完全依赖外协加工的中小厂商利润空间极小，甚至可能出现亏损。随着中小产能出清，我们认为行业集中度有望提升。 新型硅基负极产业化加速，带动碳纳米管需求增长 随着锂电池化学体系向更高能量密度的趋势进化，硅基负极凭借 4000m Ah/g以上的极高理论克容量，是当前产业化前景较明确的下一代新型负极材料。 21年国内硅基负极出货量为1.1万吨，目前我们统计到的各厂商规划产能在13万吨以上，预计在中短期内可实现规模化放量。由于硅材料存在充放电体积变形较大、循环性能较差、导电性欠佳等问题，未来硅基负极的普及还将带来以碳纳米管为代表的导电剂材料需求提升。 投资建议 我们重点推荐天然 、 人造 、 硅基负极多元发展的行业龙头贝特瑞（835185.BJ）；石墨化自给率高，一体化布局带来稳健盈利能力的一线厂商璞泰来（603659.SH）及杉杉股份（600884.SH）；绑定下游电池龙头，积极扩产的中科电气（300035.SH）；受益于硅基负极放量的碳纳米管龙头天奈科技（688116.SH）。 风险提示：市场竞争加剧的风险；新能源车产销量不及预期的风险；原材料价格大幅上涨的风险；能耗及环保政策影响开工率的风险。 投资聚焦 在以碳酸锂为代表的上游原材料价格大幅上涨，并持续处于高位的情况下，我们认为：受原材料影响较小，需求旺盛，龙头公司业绩确定性较强的锂电负极材料环节十分值得关注。负极材料企业可通过一体化布局强化规模效应，构筑较强的成本控制壁垒。我们认为未来头部厂商与中小企业的盈利能力将持续分化，行业头部集中度有望提升。 创新之处 1）我们详细统计了负极行业前七大厂商贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、凯金能源、尚太科技、中科电气、翔丰华的扩产项目规划及建设进展，以及其他中小厂商或跨界企业的40余个负极或石墨化建设项目的进展，以相对准确地判断未来几年行业的供需平衡情况。 2）我们测算了以当前的市场均价进行原材料采购、石墨化加工、以及负极材料的销售，所能实现的利润水平；并进一步测算了行业头部企业在不同石墨化自给率条件下的盈利能力提升情况。 核心结论 1）我们预计22年初至23年底，全国将一共有127.5万吨负极，104.5万吨石墨化产能建成；不过产能释放节奏仍无法完全满足需求端的快速增长，预计石墨化供给紧平衡的情况将延续到2023年底。 2）预计随着头部厂商大体量一体化产能的建成，2024年以后，行业前七大厂商的产能有望覆盖绝大部分市场需求。我们认为电池厂商在负极供给不足时会暂时采购小厂的产品，而当行业供给充分时会倾向于同产品性能更有保障，具备持续供货能力的头部厂商形成合作，届时中小厂商的产能利用率将显著下降。 3）根据我们的测算，在石墨化加工费均价达到2.8万元/吨的情况下，石墨化自给率较高的龙头厂商预计仍可维持20%-30%左右的毛利率，而完全依赖外协加工的小厂利润空间极小。由于市场定价主要由头部厂商主导，今年以来负极材料价格的涨幅对于小厂而言不足以传导成本，我们认为最终将实现行业集中度的提升。 投资建议 我们重点推荐天然、人造、硅基负极多元发展的行业龙头贝特瑞（835185.BJ）； 石墨化自给率高，一体化布局带来稳健盈利能力的一线厂商杉杉股份（600884.SH）及璞泰来（603659.SH）；绑定下游电池龙头，积极扩产的中科电气（300035.SH）； 受益于硅基负极放量的碳纳米管龙头天奈科技（688116.SH）。 1.负极材料行业高景气度，国内产能供给全球需求 1.1.出货量高速增长，人造石墨占据主要市场 负极行业市场空间随锂电池的需求提升而不断扩大。目前锂电池负极材料主要以人造石墨和天然石墨为主，发展趋势为向石墨负极中掺杂硅形成能量密度更高的硅基负极。负极材料的上游主要为石油焦、针状焦、沥青或天然石墨等产品，下游供给各电池厂商，最终应用在新能源汽车、储能、消费电子等领域。根据凯金能源招股说明书，1GWh电池的生产大约需要1250吨负极材料，行业市场空间将跟随锂电池需求的不断提升而扩大。 图表1：锂电池负极材料产业链 负极材料对电池性能的影响较大，但在成本结构中占比较低。负极材料在电池中作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的重要作用，直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性、快充能力等性能，不过当前在电芯成本结构中的占比相对较小。据鑫椤资讯，随着碳酸锂价格涨幅的扩大，负极材料在三元523电芯和磷酸铁锂电芯成本中的比重分别约为4%和6%。 图表2：22年3月动力三元523电芯成本结构 图表3：22年3月磷酸铁锂电芯成本结构 负极出货量高速增长，人造石墨市场份额持续提升。据GGII，2021年中国锂电负极市场出货量72万吨，同比增长97%。由于人造石墨的一致性和循环性能好于天然石墨，更契合动力及储能电池的需求，人造石墨产出货量占比持续提升至84%，而天然石墨市场份额下降至14%。 图表4：我国各类负极材料出货量（单位：万吨） 图表5：人造石墨出货占比逐年提升 1.2.国内产能供给全球，头部厂商长于海外客户拓展 中国厂商占据全球负极材料86%市场份额。据EVTank统计，2021年中国负极产量的全球占比由20年的77.7%进一步提升至86.1%以上。其中行业龙头贝特瑞全球出货量市占率为19%，杉杉股份、璞泰来和凯金能源出货量比较接近，分别占据了全球10%以上的市场份额。国内二线厂商主要包括尚太科技、中科电气及翔丰华等，21年的全球市占率分别为8%、7%和4%。 图表6：2021全球负极材料出货量格局 图表7：18-21年国内负极行业集中度 2018年以来行业集中度出现下滑，预计未来随着头部厂商的大规模扩产，集中度将会回升。随着下游需求的迅速提升，头部厂商由于产能有限，满产满销，部分中小厂商得以收获更多订单，挤占了部分市场份额。21年行业CR3下降，而CR6有所提升，主要由于行业石墨化供给紧缺，优先供给Top6厂商，中小企业产能利用率降低，推高了行业CR6。未来头部厂商积极扩产，并且主要建设包含石墨化产能在内的一体化生产基地，以确保自身的产能利用率，预计行业集中度将会提升。 图表8：2021年国内锂电材料各环节集中度对比 图表9：2021年各环节国内产量占全球的比例 负极材料与锂电其他环节相比，国内厂商的全球市占率较高。横向比较2021年锂电各类材料国内产量占全球的比例，负极材料高于其他环节，体现出中国负极厂商在全球锂电供应链的强势地位。不过负极材料在国内市场的集中度相对较低，第一大厂商市占率为22%，CR3为47%；与隔膜42%的龙头市占率，66%的CR3相比还具有提升空间。 图表10：负极材料厂商主要客户情况 头部厂商对于国际客户的开拓优于二线及以下厂商。贝特瑞覆盖了包括松下、宁德时代、比亚迪、三星SDI、LG化学、韩国SK等国际主流客户群体，2021年实现海外收入26.67亿元，占整体营收25.4%，海外收入规模及比例位居行业首位。璞泰来除了国内头部电池厂以外，进入了国际客户LG新能源及三星SDI的供应链，近年来海外收入规模逐年增长，由17年的1.79亿元提升至21年的17.67亿元。凯金能源和尚太科技主要供应宁德时代，根据其各自的招股说明书公告，2019-2021H1两家企业对宁德时代的销售金额占总收入的比例均在50%以上。 图表11：各负极企业海外收入（单位：百万元） 图表12：各负极企业海外收入占总收入的比例 各厂商负极销售单价呈现出较明显的分化。璞泰来主打高端人造石墨，销售单价明显高于其他厂商；贝特瑞是全球天然石墨领域的绝对龙头，其产品价格天生低于人造石墨；杉杉股份对于人造石墨的高中低端产品均有涉及。二线企业普遍专注中低端产品，价格带相对头部厂商较低。 21年负极厂商盈利能力主要受石墨化自给率影响。受2021年石墨化产能紧缺，加工费上涨的影响，石墨化自给率相对较低的厂商贝特瑞、中科电气、翔丰华等负极材料毛利率出现明显下滑，分别下降5.47/7.64/2.66 pct；而石墨化自给率较高的璞泰来（负极毛利率-1.6pct）和杉杉股份（负极毛利率+0.9pct）受到的影响较小。而可实现石墨化完全自给的尚太科技，18-20年毛利率居于各厂商首位。 图表13：各企业负极材料产品销售单价（万元/吨） 图表14：各企业负极材料销售毛利率 2.需求长期无忧，供给短期紧缺 2.1.需求持续旺盛，行业保持高速成长 据EVTank统计，2021年全球锂电池出货量达563GWh，同比增长91%，中国锂电池出货量占全球总量的59.4%。除汽车动力电池在全球出货量占比19及20年有所下滑之外，储能电池和小型电池出货量在全球占比持续提升。 图表15：全球锂电池出货量（单位：GWh） 图表16：中国锂电池出货量占全球比重 作为目前锂电池下游最大的应用市场，电动汽车销量在2022年延续了强劲增长，据Marklines统计，全球纯电及插混汽车2022年1-4月销量合计258.57万辆，同比增长74%。另外，对电池容量需求更高的纯电车型占比整体呈上升趋势，22年1-4月占比为73%，进一步推升了对于动力电池的需求。 图表17：全球电动汽车销量持续上升（单位：万辆） 图表18：纯电车型占电动汽车销量比重呈上升趋势 预计2026年全球负极材料需求量为433万吨，5年CAGR达43.85%。我们假设未来全球新能源汽车渗透率及单车带电量逐步提升，带来动力电池产量高速增长； 假设用于消费电子等领域的小型电池维持当前的行业增速稳健成长；储能领域锂电池产量预计将保持较高增速，超过3C成为第二大锂电池应用领域；预计2026年全球锂电池需求将达到3467GWh，对应负极材料需求量为416万吨，行业5年CAGR可达43.85%。 图表19：全球锂电负极材料需求预测 2.2.受环保及能耗政策影响，石墨化产能紧缺 人造石墨生产流程较长，石墨化是关键工艺。人造石墨工艺主要包括破碎、造粒、石墨化和筛分四大流程，其中更能体现负极材料企业技术水平的主要为造粒和石墨化环节。 图表20：人造石墨负极生产工艺流程图 石墨化工艺高温耗能、用电量较大。石墨化是指在造粒工序后，将乱层结构的碳材料放置在高温电炉内加热到2800℃以上，使碳材料的乱层结构转变为规则排列的石墨微晶结构的过程。通过石墨化，可以提高石墨材料的体积密度、导电性、导热性和抗腐蚀性等。通常石墨化温度越高，石墨化材料的微晶结构就会发展的越完善。然而，由于石墨化材料相变的过程所需能量极高，一般单吨石墨化生产需耗费1.2~1.4万kWh电力，属于高耗能行业。 图表21：难石墨化与易石墨化材料碳原子结构 图表22：高温加热下材料碳原子结构渐趋规则有序 能耗双控限制用电