动力电池行业研究：包覆材料：石墨负极升级必备品，赛道延伸空间大

行业观点 包覆材料为负极升级必备品，沥青基为主流。负极材料由于其结构天然瑕疵以及在电池充放电中会形成SEI膜导致负极的循环性能、倍率性能下降。通过将负极颗粒进行包覆能够显著提升其倍率性能及循环性能，是负极产品升级的必备材料。石墨类负极包覆材料以固相法或液相法为主，原材料主要为油系沥青包覆材料。硅负极包覆采用CVD法，原材料为甲烷等气体。CVD法碳包覆更佳均匀但成本亦较高，我们预计在石墨负极领域沥青包覆材料仍将占据主流。预计2025年负极包覆沥青需求有望超30万吨，对应市场空间约50亿元。 高软化点性能更佳，产品有溢价。包覆材料产品具有差异化特征，主要在于软化点，软化点越高的包覆材料应用在负极领域循环性能、容量、倍率性能更好。目前行业龙头信德新材2021年高温包覆材料占比45%，我们认为未来高温负极包覆材料占比有望持续提升。同时，高温包覆材料产品价值更高，以信德新材为例，其2021年高温产品单吨毛利约8k元/吨，中高温、中温、低温分别为6.6k、6.8k、7.2k元/吨，单位盈利具有差异性。 技术壁垒在于Know-how，龙头具有较强的先发优势。我们认为，从生产的工艺流程来看，负极包覆材料的行业属性偏向精细化工，在制备流程中涉及众多参数控制（如温度、压强、放反应时间等）且设备需要自行设计，高软化点产品进一步提升了行业壁垒。此外，下游负极厂商产品差异化度较大，因此要求包覆材料厂商供货的定制化以及产品的稳定性，行业龙头在包覆材料的工艺领先、与客户共同开发的经验较为丰富，具有较强的先发优势。 投资建议 建议关注负极包覆材料龙头：信德新材。包覆沥青材料竞争格局优异，信德新材为包覆材料行业龙头，据公司测算其2021年行业市占率约30%。公司拟募投6.5亿元投建3万吨碳材料产能（包含2.3万吨包覆材料、0.67万吨碳纤维可纺沥青），有望进一步扩大龙头优势。同时公司积极拓展新产品如粘结剂、碳纸、沥青基碳纤维等，未来成长空间不断打开。 风险提示 下游需求不及预期风险。行业应用不及预期风险技术迭代路径发生变化风险。竞争格局恶化风险。 一、包覆材料：石墨负极升级必备材料，下游需求高增 包覆材料改善负极性能，沥青基为主流。目前负极包覆材料按路线分为两大类，一是传统石墨负极领域以包覆沥青为主，采用固相法或者液相法，成本&性能均较佳。包覆沥青一种具有特殊性能的沥青材料，经炭化后得到无定形碳包覆层，修饰石墨中的孔洞、沟槽、裂纹等缺陷，提高材料的电化学可逆容量和循环性能。二是在硅负极领域，主要采用CVD法以甲烷等碳源做气相沉积，包覆更加一致均匀但成本较高。 图表1：包覆沥青 人造石墨包覆流程：将石墨粉末与包覆剂（沥青、树脂）等混合,经固化-热解-炭化，获得块状包覆材料，而后将其粉碎至合适粒度,制得电池负极材料。该包覆层主要起到以下几方面作用： (1)能够防止电解液的共嵌入现象，从而有效降低石墨的不可逆容量； (2)碳包覆能够有效防止石墨在充放电过程中的石墨层的剥离、粉化，提高石墨材料的循环稳定性； (3)对于比表面积较大的石墨，无定形碳能够填充入孔隙中，从而提石墨材料的振实密度高，并降低其比表面积； (4)提高锂离子电池的热稳定性。 图表2：人造石墨包覆沥青步骤 硅负极包覆流程：硅负极复合材料是以氧化亚硅/纳米硅材料为核，这里的氧化亚硅一般是采用化学气相沉积法将2～ 10nm 的硅颗粒以及碳源均匀分布在SiO2或纳米硅的基质中，形成碳包覆结构。 图表3：硅氧负极工艺（含CVD碳包覆）流程 下游锂电需求高景气。动力&储能驱动锂电产业链高速发展。预计2025年全球锂电池装机量有望超2000Gwh，驱动中游锂电材料高速增长。 图表4：锂电装机量预测（Gwh） 我们预计2025年锂电驱动负极出货量达270万吨，包覆石墨负极占比90%，以90%损耗率计算，对应2025年负极包覆材料需求30万吨，对应市场空间54.2亿元。 图表5：包覆材料市场空间测算 包覆材料占下游成本占比较小。我们以中端动力电池成本计算，石墨化+原材料（针状焦、石油焦）为人造石墨的主要成本构成，包覆材料约占负极材料质量的11%，成本约占中端负极材料的7%。 图表6：包覆材料成本占比测算 包覆材料竞争格局较好，信德新材一家独大。从供给的角度来看，目前包覆材料竞争格局较好，根据信德新材说明书自行测算，其2020年市场占有率在27%-39%，其余厂商规模较小，我们不完全统计了目前的包覆材料厂商产能及未来可能新增的产能，从趋势和总量看，供给过剩风险较小。 图表7：包覆材料产能（吨） 二、行业属性：壁垒在于know-how，赛道可延伸 产品有差异：软化点是包覆沥青的核心参数，差异主要来源于分子含量。沥青的软化点是沥青最基本的性能指标之一，是指沥青试件受热软化而下垂时的温度。不同软化点的主要差别在于分子含量，高软化点的C含量更高，氧含量更低，碳化后亦是如此。 图表8：不同软化点元素构成 软化点越高，负极材料包覆后性能越好。高软化点的包覆材料、更均匀的包覆是提升负极材料性能的关键。对比不同软化点的测试性能，在高倍率条件下，高软化点的负极材料放电容量更高，同时随着软化点的提升，首周放电容量和首效均呈提升的趋势。 图表9：不同软化点(℃)包覆材料与放电容量（mAh/g） 图表10：不同软化点(℃)包覆材料首周放电容量（mAh/g）及首效（%） 高软化点产品具有溢价，未来渗透率有望提升。根据信德新材包覆材料根据软化点不同分为四大分类，分别为低温（110-170℃）、中温（170-220℃）、中高温（220-270℃）、高温（270-280℃），信德新材2019-2021年高温包覆材料销量占比从37%提升至45%。高温包覆材料产品具有溢价，2021年高温产品单吨毛利约8k元/吨，中高温、中温、低温分别为6.6k、6.8k、7.2k元/吨。 图表11：信德新材产品定义 图表12：信德新材不同软化点单价（元/吨） 图表13：信德新材不同软化点产品占比 图表14：信德新材不同软化点单吨毛利（万元/吨） 工艺流程：精细化工属性较强，know-how为技术壁垒。包覆材料反应过程涉及众多参数控制，具有一定的Know-how。首先需对乙烯焦油进行筛选及纯化，然后需静若蒸馏、聚合、氧化及二次蒸馏、二次聚合等，设计的参数控制包括塔底、塔顶温度、真空度、反应压力、反应时间等，需对反应参数进行不断的调配以达到最优的产品参数。 图表15：生产工艺流程 图表16：不同反应参数对应软化点 投资成本&成本构成。投资成本偏重资产。包覆材料+沥青碳纤维产线单万吨投资额约1.6亿，其中设备单万吨投资额约0.56亿。原材料占比较高。公司采用的是石油基可纺沥青路线，主要原材料为古马隆树脂、道路沥青和乙烯焦油，2021年单吨原材料、单吨人工、单吨制造费用分别为5732、271、954元/吨，原材料成本占比超70%。 图表17：信德新材募投单位投资 图表18：信德新材包覆材料单位成本（元/吨） 副产品橡胶助剂提供增值。在生产负极包覆材料的过程有伴有副产品，古马隆树脂的生产环节主要有乙烯焦油裂解副产萘馏分，在包覆材料汽提、蒸馏等过程中伴有橡胶助剂的产生，我们根据信德新材历史披露的产量数据来看，生产一吨负极包覆材料伴生1.2吨的橡胶助剂，外售橡胶助剂提供进一步的产品增值。 图表19：公司主要产品产量（吨）/单耗 图表20：公司单位盈利占比 橡胶助剂市场空间较大，产能消化有保障。汽车工业是橡胶助剂最大的下游应用领域。轮胎和汽车是橡胶助剂消耗量最大的两个下游，约70%的橡胶助剂应用于轮胎生产，约20%的橡胶助剂应用于汽车相关，其他行业合计消耗约10%的橡胶助剂产量。我们预计未来橡胶助剂需求稳健增长，负极包覆材料2025年预期副产36.1万吨橡胶助剂，占总橡胶助剂需求约20%，对行业供给拉动较小，产能消化有保证。 图表21：橡胶助剂需求测算 赛道延伸：包覆材料工艺与可纺沥青相似，具有赛道延伸性。包覆材料与可纺沥青工艺流程相似，区别仅在于工艺参数和原料配比的调整，产出的可纺沥青可以可以进一步纺丝、碳化处理，用于生产沥青基碳纤维。 图表22：可纺沥青、负极包覆材料生产工艺流程 碳纤维市场空间广阔。碳纤维优势明显，应用范围广泛。1）轻量化：碳纤维复合材料重量比钢轻3/4，比铝轻1/3，更加节能；2）舒适性：碳纤维较柔软且具备拉伸功能，利于控制整车的噪音振动控制；3）可靠性：碳纤维碰撞吸能性好。预计2025年全球碳纤维需求约22.6万吨。 图表23：全球碳纤维需求测算（吨） 目前碳纤维以PAN基为主，沥青基仍有较大潜在发展空间。目前碳纤维以PAN基为主，主要原因是其强度更大，成本更低，在增长较快的领域PAN基更加适合应用，目前PAN基碳纤维占到市场90%，而沥青基碳纤维目前仅占全市场8%。从性能来看，沥青基炭纤维与PAN基炭纤维相比，存在部分优势，未来仍有比较大的发展潜力。其具有弹性模量高、热导率高、热膨胀系数低、耐冲击性能、碳化收率高（收率超过70%，PAN基碳纤维从原丝到碳纤维成品，收率仅为50%）、原料来源广泛等优势。 图表24：沥青基碳纤维市场空间 预计2025年全球沥青基碳纤维产量约1.7万吨、市场规模约60亿元。2020年全球沥青基碳纤维产量9700吨，对应市场空间约35亿元，我们预计沥青基碳纤维仍会保持稳健增长，预计2025年沥青基碳纤维1.71万吨，对应市场空间约60亿元。 图表25：沥青基碳纤维市场空间 三、投资建议 信德新材：负极包覆材料龙头。 信德新材成立于2000年，主要生产锂电池负极包覆材料和碳纤维可纺沥青，通过ISO9001质量认证审核，替代了进口产品。公司2017-2021年营收、盈利水平均呈现向上趋势。 图表26：公司营收（亿元）/增速（%） 图表27：公司归母净利（亿元）/增速（%） 包覆材料为核心产品，橡胶助剂增厚利润。信德新材在生产负极包覆材料过程中会副产橡胶助剂，进一步提升整体增值。根据历史产量数据对比，我们预计一吨负极包覆材料将对应产出1.2吨的橡胶助剂。2017-2021年，公司负极包覆材料与橡胶助剂产品基本呈现稳步提升的趋势。 图表28：公司分业务营收（亿元） 图表29：公司分业务毛利率（%） 收入结构健康，深度合作下游优质客户。2021年信德新材前五大营收占比60%，前四大均为负极行业龙头，2021年贝特瑞、杉杉、江西紫宸、广东凯金行业市占率超50%，公司也与上述龙头公司签署了行业战略协议，深度合作下游优质龙头。 图表30：公司2021年营收结构（亿元）/占比（%） 图表31：2021年负极行业市占率 积极拓展新产品&新领域，成长空间不断打开。信德新材坚持研发立身，公司拥有研发人员60人，在员工总数中占比为16.09%，研发费用率处于可比公司中上游水平。 图表32：研发费用率比较 新产品：粘结剂&新型包覆材料。信德新材持续投入资金和人员开展技术研发工作。在锂电领域，新型包覆材料、粘结剂均有技术布局。主要包括天然石墨、硅负极粘结剂的产品工艺及设备研发以及新型硅负极&石墨的表面包覆材料的布局。 图表33：公司自主开发项目 新领域：除自主研发外，公司积极寻求技术合作寻求碳材料新应用领域，与企业、高校和科研院所建立技术合作关系。合作项目包括可纺沥青、全钒液流储能电池用沥青基碳纤维毡项目、碳纤维膜等产品的开发及研究。 图表34：公司合作开发项目 募投加码产能，强化龙头优势。信德新材2019-2021年产能利用率始终处于满负荷运行状态，产能亟需拓张。信德新材拟公开发行新股不超过1700万股，占发行后总股本的比例不低于25%，募投6.5亿元投建3万吨碳材料产业化升级项目、研发中心项目，目标新增2.3万吨包覆材料、0.67万吨碳纤维可纺沥青。 图表35：公司产能（吨）/产能利用率（%） 图表36：公司募投项目（万元） 四、风险提示 下游需求不及预期风险。 负极包覆材料主要由下游