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锂离子电池负极质料介绍及行业花样

锂离子电池负极质料介绍及行业花样

分类：行业动态
作者：网络
来源：网络
宣布时间：2022-08-28
会见量：0

【提要描述】负极质料是锂离子电池的焦点质料之一。在锂电池充放电历程中，负极作为载体卖力贮存并释放锂离子并使电流从?外电路通过。负极质料占锂电池制造本钱的5%～15%，三元电芯的负极质料本钱占比约7%。

锂离子电池负极质料介绍及行业花样

【提要描述】负极质料是锂离子电池的焦点质料之一。在锂电池充放电历程中，负极作为载体卖力贮存并释放锂离子并使电流从?外电路通过。负极质料占锂电池制造本钱的5%～15%，三元电芯的负极质料本钱占比约7%。

分类：行业动态
作者：网络
来源：网络
宣布时间：2022-08-28
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负极质料是锂离子电池的焦点质料之一。在锂电池充放电历程中，负极作为载体卖力贮存并释放锂离子并使电流从外电路通过。负极质料占锂电池制造本钱的5%～15%，三元电芯的负极质料本钱占比约7%。

新型负极质料有硅基负极和硬碳等，硅基负极搭配高镍三元正极质料成为未来高端长续航锂电池生长趋势。

1）硅基负极质料主要优势是超高理论比容量（4200mAh/g）、低脱嵌锂电位（0.3V-0.5V）、硅资源储量富厚、低本钱等；主要缺点是低导电率和易体积膨胀。为解决上述缺点，目前主要通过掺杂碳系石墨和改性的要领来优化质料性能，例如硅氧复合质料和硅碳复合质料。除优化质料性能外，电池体系优化路径也在研究中。

2）硬碳的可逆比容量较高（500~700mAh/g），并拥有极佳的低温倍率性能和优异的电解液兼容性，是最具有潜力的负极质料之一。

1. 锂离子电池负极质料介绍及行业花样

1.1 锂离子电池四大主材之一：负极质料

负极质料是锂离子电池四大焦点质料之一。锂电池负极主要由负极活性物质碳质料或非碳质料、粘合剂和添加剂混淆制成，涂抹于铜箔的两侧，后经干燥、滚压等工序加工完成。在锂电池充放电历程中，受电极电压作用，正极中的锂离子爆发“嵌入”和“脱嵌”电化学反应，负极作为载体卖力贮存并释放锂离子并使电流从外电路通过。

1.2 负极质料分类及工业链

锂电池负极主要分为碳质料和非碳质料两大类。人造石墨和天然石墨是目前最主流的两大石墨类碳质料负极，复合石墨与中间相碳微球经过掺杂改性和化合物处理加工制成；无定形碳和碳纳米质料石墨烯也同属碳质料负极。非碳质料涵盖硅基、钛基、锡基、氮化物和金属锂，这类新型负极目前仍处研发或小规模生产阶段，尚未实现商业化。

1.3 负极质料焦点指标比照

负极质料对锂电池的容量、能量密度、充电效率、循环寿命、宁静性等焦点指标均爆发直接影响。天然石墨和人造石墨本钱较低、生产技术和配套设施完善、石墨类质料稳定性较高，占据负极市场主导职位。但由于天然石墨和人造石墨克容量已应用至质料理论极限，因此以硅基负极为主的高容量新型负极质料正成为主要的研究和生长偏向。

1.4 负极质料竞争花样：龙头企业率先结构新型负极质料、二线企业份额提升

锂电负极行业集中度高，龙头企业率先研爆发产新型负极质料；第二梯队厂商专攻人造石墨负极，企业市占率稳步提升。海内一线负极质料企业市场占有率较为集中，CR3和CR5划分抵达45%和65%。负极龙头企业贝特瑞、杉杉股份、璞泰来凭借企业研爆发产优势，领跑新型负极质料赛道。

1.5 负极质料企业下游客户

在新能源汽车动力电池、储能电池和消费电池的需求发动下，电池企业对负极质料需求旺盛。海内负极龙头企业与海内外优质电池厂商相助紧密，深度绑定下游客户。

1.6 负极质料工业生长迅猛，出货量逐年拉升

海内负极质料市场规�？焖倮┱�，出货量逐年拉升。据高工锂电统计数据显示，2021年中国负极质料出货量约为72 万吨，同增94.6%，为近年来最高增速。

2. 新型负极质料技术与未来

2.1 锂电池迈入硅基负极时代

锂电池下游对高能量密度、长续航、快充等性能需求提升，硅基负极的超高比容量将推动电动汽车续航迈入新的里程碑。目前行颐魅正朝着高镍正极搭配硅基负极的技术体系迈进，综合提升了锂电池能量密度、情况友好性及宁静性。

2.2 新型负极质料：硅基负极简介及生长路线

硅基负极质料主要优势在于其超高理论比容量 (4200mAh/g)、低脱嵌锂电位(0.3V-0.5V) 、硅资源储量富厚、低本钱、对情况友好等特点。硅质料的低电导率和易体积膨胀的问题，是目前硅基负极质料面临的主要挑战。

2.3 硅基负极质料技术优化路线

通过对证料设计和电池体系两方面进行优化，硅基负极性能将进一步提高，逐渐抵达工业化标准。质料优化方面，硅质料纳米化增加了硅的比外貌积，缓冲质料体积膨胀爆发的压力，从而维持充放电后活性质料的完整性；同时缩短锂离子的扩散距离，提高离子迁移率，有利于提升倍率性能。外貌包覆、构筑空腔、合金化都有效的解决了硅体积膨胀的问题。硅基负极复合改性提升了硅的导电性并增强质料机械强度，维持结构稳定，从而增强循环稳定性。

2.4 硅基负极质料制备工艺

硅碳负极和硅氧负极结合了硅、碳的双重质料优势，其特点为高克容量、高导电、低膨胀、循环稳定。硅质料解决了碳质料克容量上限问题。碳质料导电性较强，两种质料复合提高了硅负极的导电率。碳质料在循环历程中体积变化小于10%，抑制了硅质料体积膨胀的缺陷，从而包管电极结构和电池的循环稳定性。

2.5 负极企业加速结构硅基负极

硅基负极质料搭配高镍三元质料电池体厦魅正成为未来高端长续航锂电池生长趋势，负极厂商积极研发并结构硅基负极质料，以满足未来市场需求。负极龙头企业贝特瑞、杉杉股份均计划建设万吨级硅基负极产能基地。

2.6 特斯拉4680电池硅基负极质料应用

4680电池产能释放，有望发动硅基负极需求。特斯拉在2020年Battery Day上就披露公司将在4680电池中接纳硅基负极�？悸切阅芎捅厩纳频囊徊降轿�，特斯拉从原始冶金硅自己出发，自主设计电极中的粒子与包覆要领，减少负极中的SiO层能够使电池维持比功率并拥有更高的循环寿命。仅颗粒包覆技术一项就可使车辆续航里程增加20%，并将每千瓦时的生产本钱降低 5%。

2.7 新型负极质料：硬碳的性质与性能

硬碳指难石墨化碳，是一类以高分子聚合物为前驱体经高温热解获得的碳质料，一般在1000℃左右热解树脂制备获得。作为新型负极质料的一种，硬碳可逆比容量可达500-700mAh/g，与石墨相比，硬碳具有更大的层间距和更富厚的孔隙结构，具有极佳的低温倍率性能和优异的电解液兼容性，使其成为最具潜力的负极质料之一。

2.8 硬碳在电池领域的应用

随着新能源汽车工业的生长，电池生产厂家不绝探索负极体系。日本日立和GS汤浅公司（GS Yuasa）以及韩国 LG均接纳了硬碳质料作为动力电池的负极质料，应用于EV和HEV 。海内电池质料厂家也在积极研发并小规模生产了部分硬碳产品。

3. 石墨负极质料行业现状与生长趋势

3.1 负极质料价格走势

受上游原质料价格上涨、能耗双控政策、石墨化产能限制等因素影响，自2021年一季度起天然石墨和人造石墨负极价格快速上行。低、中、高端天然石墨及人造石墨负极都经历了差别水平的涨价，低端天然石墨负极质料价格从1.65 万元/吨上涨至2.70万元/吨，增幅为63.64%；低端人造石墨价格从2.10万元/吨攀升至4.00万元/吨，涨幅高达 90.48%。

3.2 人造石墨出货量显著增长

目前负极质料市场依旧坚持以人造石墨为主，天然石墨为辅的产品结构。2021年我国人造石墨出货量为60.5万吨、同比涨超100%，占总出货量的84%；天然石墨出货10.1万吨、同比增长73.8%，占比为14%；其他负极质料出货量为1.4万吨。

3.3 人造石墨本钱受石墨化加工费影响较大

天然石墨本钱中，直接质料占比最高。凭据翔丰华招股书，2017 - 2019年占比约80%。人造石墨本钱中，石墨化加工和直接质料占比较高。凭据翔丰华披露，2017 - 2019年两者合计占比凌驾90%。

3.4 人造石墨原质料主要是焦类

天然石墨上游原料为天然鳞片石墨。天然鳞片石墨属于单晶体，其晶体呈鳞片状，是石墨矿石经过浮选后获得的。人造石墨上游原料包括焦类（煤厦魅针状焦、石油厦魅针状焦、石油焦）和沥青。针状焦外观为银灰色，是有金属光泽的多孔固体，结构有明显流动纹理，凭据生产原料的差别，将针状焦分为油厦魅针状焦（原料：石油油渣）和煤厦魅针状焦（原料：煤焦油沥青）两种。石油焦是指石油的减压渣油经焦化妆置，在 500-550℃下裂解焦化而生成的玄色固体焦炭，是无定形炭体。沥青用作粘结剂。

3.5 人造石墨上游原质料价格波动剧烈

天然石墨上游原料天然鳞片石墨价格连续上升。鳞片石墨主要漫衍在东北鸡西、萝北两地及山东等地，东北地区天然鳞片石墨（天然石墨195）目前已涨至约3800元/吨，同增 72.73%，山东地区同比涨幅也抵达了35.71%。人造石墨的原料差别，焦类价格差别大，也是本钱控制的重要环节。目前油系和煤厦魅针状焦价格均涨至每吨11000元以上，石油焦涨至每吨4800元以上，预计后续受益于下游需求增长的发动，原料焦类价格仍有上行趋势。

3.6 石墨化为主要的工艺差别

天然石墨需经过破坏、球化、分级、纯化等工序；是由鳞片石墨加工为球形石墨、再通过改性后成为天然石墨。人造石墨的加工环节主要为原质料的石墨化、破坏、造粒、碳化；其中石墨化环节为最重要、本钱占比最大的环节。造�；方谥卸卧炝＜际醣诶莞�，会影响产品性能、增加一定本钱。

3.7 石墨化的影响因素

因人造石墨需求快速增长、部分地区受限影戏响石墨化减产，叠加电费上涨所致的石墨化加工费攀升，上下挤压下导致石墨化产能紧缺，加工费上行，成为负极质料产能释放的焦点瓶颈。

3.8 人造石墨负极质料本钱拆分

选用尚太科技的财务数据拆分人造石墨的本钱，主要系该公司负极质料全部为人造石墨、且石墨化工序委外加工规模极小，便于了解人造石墨一体化项目的本钱组成。公司单位电费逐年下降，主要因为山西电费较低，2019年Q2山西昔阳一期开始投产，叠加生产规�？焖僭黾铀�。公司负极质料的原质料包括：普通石油焦、针状焦、低硫煅后石油焦。

4. 负极质料市场空间辽阔，下游消费端产品需求连续扩张

4.1 新能源汽车市场空间

全球新能源汽车产量大幅增长，空间进一步翻开。2021年全球新能源汽车产量抵达625万辆，同比大幅度增长112%。展望2022年，海内和欧洲市场继续推进，美国市场放量，预计2022年全球新能源汽车销量将凌驾1000万辆。2025 年有望凌驾2400万辆。

4.2 动力电池市场空间

全球动力电池工业坚持高速生长态势。2021年，全球动力电池装机量累计296.8GWh，同比增长凌驾121.8%。我国动力电池工业蓬勃生长。据中国汽车动力电池工业立异联盟数据，2021年，我国动力电池装机量累计154.5GWh，同比增长142.8%。预计2025年动力电池装机量将达655.74GWh，复合年增长率高达43.5%。

4.3 锂电池储能市场空间

随着全球用电量上升，储能的市场空间将进一步翻开。2021年全球锂电池储能市场规模为66.30GWh。我们预计 2025年储能锂电池需求量将抵达254.70GWh，复合增长率有望抵达40%以上。海内锂电池规�？焖倮┱�，新能源发电占比提升，为锂电池储能提供了天然土壤。但上游碳酸锂资源开发较为滞后，导致碳酸锂的价格暴涨，锂电池的本钱再次上涨，一定水平上延缓了海内储能的需求。重新能源电站等对储能的强制要求来看，我们认为未来多年海内的储能市场将坚持高速增长。凭据CNESA数据，2021年我国新型储能抵达 2.40GW，按容量盘算约5.80GWh，2025年海内锂电池的储能装机量有望凌驾55GWh。

4.4 消费电池市场空间

消费类锂电池市场总需求维持小幅增长。近年来轻薄型、小型化新兴消费类电子产品如智能手环、蓝牙耳机等成为需求新的增长点。据Bloomberg数据显示，2021年全球消费市场锂电池（涵盖数码、电动工具、小动力等电池）出货量为84.0GWh，同比增长20%。

5. 重点企业剖析

5.1 贝特瑞

公司立足于锂离子电池负极质料、正极质料及石墨烯质料的研发、生产与制造。主营负极产品包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、硅基复合质料等。公司的种子业务“石墨烯质料”目前仍处于培育阶段。公司将继续完善石墨烯工业结构，发挥技术及资源优势，将石墨烯工业打造成以碳基散热质料为主打产品，集生产、研发与销售一体的热治理质料企业。

5.2 杉杉股份

公司主营负极产品包括天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、复合石墨等。2021年销量凌驾10万吨、同比增长 71%。截止2021年底，公司负极质料制品产能12万吨，石墨化产能4.2万吨。凭据鑫椤锂电数据，公司人造石墨出货量排名全球第一。同时公司快充类产品快速放量，出货占比提高至约50%。公司硅基负极产品率先实现规�；谐∮τ�，在消费和电动工具领域已实现百吨级销售；在动力电池领域，已通过客户认证、实现装车，未来销量有望大幅提升。

5.3 璞泰来

公司主营负极产品包括人造石墨、复合石墨。公司正在全面加速负极质料和涂覆隔膜的一体化产能结构，截止2021 年底，公司年有效产能达15万吨以上，包括11万吨石墨化加工及10万吨碳化加工配套产能。另一方面，公司加速推进涂覆隔膜业务一体化建设，隔膜基膜、涂覆加工、涂覆质料、粘结剂及涂覆设备业务的协同作用进一步凸显。

5.4 中科电气

公司主营负极产品包括人造石墨、天然石墨。公司在锂电负极领域具有较强的研发实力及工程化应用能力，在石墨粉体加工技术、热处理工艺和石墨复合技术坚持业内领先；具备负极质料全设备、全产线设计、施工、运行的一体化建设和运营能力。同时，公司自行设计建设的贵州生产基地负极质料产线是业内自动化水平最高的产线之一。

5.5 翔丰华

公司主营负极产品包括人造石墨、天然石墨、复合石墨。公司产品线完备，一直坚持人造石墨与天然石墨并重的技术路线。别的，在高能量密度、低膨胀、长循环等特性产品研发均获得下游锂电龙头厂商的高度认可。公司拥有焦点团队优势。公司主要治理团队均具有富厚的锂电池行业治理、研发经验，对行业市场趋势、产品技术生长偏向的掌握有较高的敏感性和前瞻性。

5.6 尚太科技

公司主营负极产品包括人造石墨、金刚石碳源、石墨化焦。公司2017年进入负极质料生产领域，积极探索在比容量、压实密度、倍率等更平衡的人造石墨负极质料，同时在设备和工艺上革新，提升原有产品品质，提高产品生产效率。公司拥有基于一体化生产模式的本钱优势。公司负极质料生产全部工序均自主进行，少少采购委托加工效劳、可减少毛利流出。同时，公司各个工序漫衍在同一生产基地，可提升生产效率、减少运输支出，降低生产本钱。

5.7 索通生长

公司主营产品为预焙阳极。2022年5月公司通过刊行股份和支付现金方法购置欣源股份94.98%的股份。欣源股份主要产品有人造石墨负极质料，并从事石墨化、一体化等代加工效劳。公司通过收购欣源股份进入负极行业。公司拥有原质料本钱优势。公司2021年石油焦采购量达300万吨，采购端议价能力强，并拥有全球采购优势。

未来公司负极质料产能计划凌驾30万吨，采购量将有较大增幅。公司将实现“预焙阳极+锂电负极”双引擎生长，成为先进碳质料制造企业。欣源股份的石墨负极和索通生长的预焙阳极均属于碳质料，在原质料、生产设备、生产工艺等方面有联系和相同之处，可形成良性互动，配合生长。

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