2024年石墨负极材料需求展望报告

2024年石墨负极材料需求展望报告

2024年5月出版

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正文目录

1、锂电池负极材料概述 ................................................................................................. 5 1.1、锂电池负极材料的工作原理 .................................................................................. 5 1.2、锂电池负极材料的类型 .......................................................................................... 6 2、动力锂电池行业高景气，负极材料需求快速增长 ................................................. 7 2.1、消费锂电池增长趋于平稳 ...................................................................................... 8 2.2、储能锂电池规模较小，梯次利用潜力巨大 .......................................................... 9 2.3、动力锂电池需求攀升，拉动负极材料行业增长 ................................................ 13 2.3.1、动力锂电池的主要应用 ..................................................................................... 13 2.3.2、锂电电动自行车渗透率仍有上涨空间 ............................................................. 14 2.3.3、受政策利好，新能源汽车行业高景气还将持续 ............................................. 15 3、负极材料的产业格局 ............................................................................................... 17 3.1、行业格局稳定，龙头地位稳固 ............................................................................ 17 3.1.1、人造石墨需求放量 石墨负极材料地位短期难以撼动 ................................... 17 3.1.2、中日龙头瓜分全球负极材料市场 ..................................................................... 19 3.2、上游石墨资源丰富，成本具有天然优势 ............................................................ 22 3.3、布局龙头客户，产能快速扩张 ............................................................................ 24 4、行业趋势 ................................................................................................................... 25 4.1、高能量密度和快充是未来技术趋势 .................................................................... 25 4.2、硅碳复合材料能量密度高，将成负极材料未来方向 ........................................ 28 4.3、石墨负极材料价格受上下游挤压 ........................................................................ 29 4.3.1、石墨负极材料工艺和成本构成 ......................................................................... 29 4.3.2、供应链供需波动，抬高采购成本 ..................................................................... 32 4.4、行业投资机会 ........................................................................................................ 33 5、主要企业分析 ........................................................................................................... 37 5.1、杉杉股份 ................................................................................................................ 37 5.2、璞泰来 .................................................................................................................... 39 5.3、贝特瑞 .................................................................................................................... 39 5.4、聚能炭 .................................................................................................................... 41

图表目录

图表 1：锂电池的结构 ........................................................................................................... 5 图表 2：磷酸铁锂电池的工作原理 ....................................................................................... 6 图表 3：不同类型的负极材料 ............................................................................................... 6 图表 4：不同电池负极材料性能对比 ................................................................................... 7 图表 5：锂电池下游产品 ....................................................................................................... 7 图表 6：手机、智能手机和笔记本电脑的市场表现（单位：万台） ............................... 8 图表 7：2013-2017 年消费电池装机量占比和装机量同比增速 ....................................... 8 图表 8：2013-2024 年消费电池装机量及预测（单位：GWh） ......................................... 9 图表 9：2013-2017 年储能锂电池装机量占比和装机量同比增速 ................................... 9

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图表 10：2013-2017 年储能锂电池装机量及预测（单位：GWh） ................................. 10 图表 11：工业储能技术的下游应用 ................................................................................... 10 图表 12：储能技术和储能电池的主要类型 ....................................................................... 11 图表 13：不同储能电池类型的性能比较 ........................................................................... 11 图表 14：2017 我国各类储能电池装机占比 ..................................................................... 12 图表 15：2016/2017 储能电池装机量（单位：MWh） ..................................................... 12 图表 16：动力电池梯次利用潜能巨大 ............................................................................... 13 图表 17：动力电池梯次利用模式预测 ............................................................................... 13 图表 18：动力类锂电池应用领域 ....................................................................................... 14 图表 19：电动自行车和锂电电动自行车产量（单位：万台） ....................................... 14 图表 20：2016-2024 国内新能源汽车产量及预测（单位：万辆） ............................... 15 图表 21：2016-2024 国内动力电池需求及预测(单位：GWh) ......................................... 15 图表 22：2013 至 2017 年不同市场锂电池装机量市场份额（单位：%） ................... 16 图表 23：2016-2024 动力电池装机量及预测(GWh) ......................................................... 16 图表 24：2016-2024 年国内锂电池装机量及预测(单位：GWh) ..................................... 16 图表 25：2024-2024 年国内负极材料需求预测（单位：万吨） ................................... 17 图表 26：2014-2017 年不同类型锂电池负极材料出货量（单位：万吨） ................... 18 图表 27：2014-2017 年不同锂电池负极材料类型出货量占比 ....................................... 18 图表 28：天然石墨和人造石墨下游应用 ........................................................................... 18 图表 29：2015 年全球负极材料市场格局 ......................................................................... 19 图表 30：2011-2017年中国与全球石墨产量（万吨） .................................................... 19 图表 31：2011-2017年中国与全球负极产量（万吨） .................................................... 19 图表 32：2016 年国内负极材料市场份额 ......................................................................... 20 图表 33：2016 年国内人造石墨负极材料市场份额 ......................................................... 20 图表 34：2016 年国内天然石墨负极材料市场份额 ......................................................... 21 图表 35：2016 和 2017H1 负极材料企业市场份额 ......................................................... 21 图表 36：2015 年世界石墨储量情况（单位：万吨） ..................................................... 22 图表 37：2015年中国晶质石墨查明资源储量 .................................................................. 22 图表 38：2006-2015 中国石墨产量、消费量及出口情况（单位：万吨） ................... 23 图表 39：2015 年中国石墨基材出口主要国家占比情况 ................................................. 23 图表 40：2016-2017 动力电池行业市场份额分布对比 ................................................... 24 图表 41：龙头负极材料企业主要客户 ............................................................................... 25 图表 42：负极材料企业石墨负极材料产能扩张计划 ....................................................... 25 图表 43：钛酸锂尖晶石结构 ............................................................................................... 26 图表 44：装载钛酸锂电池的 Proterra 混动巴士 ........................................................... 27 图表 45：日本东芝钛酸锂电池 Scib ................................................................................. 27 图表 46：贝特瑞的硅碳复合负极材料（左）和氧化亚硅碳复合负极材料（右） ....... 28 图表 47：碳包覆工艺 ........................................................................................................... 28 图表 48：硅碳复合技术路线 ............................................................................................... 29 图表 49：2016 年锂电池四大材料毛利率水平对比 ......................................................... 29 图表 50：负极材料企业毛利率水平对比 ........................................................................... 30 图表 51：天然石墨生产工艺流程 ....................................................................................... 30 图表 52：人造石墨生产工艺流程 ....................................................................................... 31 图表 53：人造石墨负极材料成本结构 ............................................................................... 31

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图表 54：原材料和外协加工采购比例 ............................................................................... 31 图表 55：负极材料和石墨电极产业链的关联情况 ........................................................... 32 图表 56：2017 年针状焦价格（单位：元/吨） ............................................................... 32 图表 57：锂离子动力电池价格趋势（单位：元/Wh） ..................................................... 33 图表 58：下游动力电池企业的高比容量电池方案发展方向 ........................................... 33 图表 59：碳硅复合材料的特性和发展方向 ....................................................................... 34 图表 60：负极材料企业对碳硅复合负极材料的研发和量产计划 ................................... 34 图表 61：负极材料企业已量产硅碳复合材料产品 ........................................................... 35 图表 62：负极材料企业布局上游原材料概况 ................................................................... 35 图表 63：负极材料企业布局石墨化加工概况 ................................................................... 36 图表 64：极材料企业 2016-2017H1 市场占有率变化 ..................................................... 36 图表 65：聚能炭业绩情况(单位：万元) ........................................................................... 41

负极是电池放电时流出电子的一极。锂电池主要采用石墨类材料作为负极。石墨负极材料又分为人造石墨和天然石墨，其中动力锂电池多用人造石墨作负极材料。新能源汽车产业带动了动力电池行业高景气，拉动石墨负极材料需求快速攀升。2017 年，我国新能源汽车产销达到79.4/77.7 万辆，同比超过 53%，动力电池装机量达 36.23GWh，同比增长29.4%。预计到 2024 年，我国新能源汽车产量将达到 210.5 万辆，动力电池需求将达到 109.2GWh，国内锂电池总需求约为 151.6GWh。国内锂电池负极材料总需求将达到 13.3 万吨，负极材料国内与出口市场空间总计可达 120 亿元。

竞争格局：1）行业高度集中，龙头效应显著。全球范围看，中日前四大负 极材料企业（深圳贝特瑞、日立化学、上海杉杉和三菱化学）产量占全球67%。 国内范围看，贝特瑞、杉杉和江西紫宸三足鼎立，CR3/CR5 达61%/76%。2）毛利率水平处中游，受上下游双向挤压。负极材料行业毛利率水平为 25%-35%， 在锂电池四大材料中处于中游水平。2017 年，石墨化加工价格上涨 20-25%， 针状焦采购价格涨幅超过 300%。同时，下游电池行业价格压力将向上传导。预计到 2024 年电池价格将下行至 1 元/Wh，降幅约 30%。3）产能快速扩张。在行业高景气预期下，负极材料企业快速扩张产能。2024 年，贝特瑞预计投产新产能 3 万吨，杉杉股份预计投产 11万吨；江西紫宸预计 2024 年投产 2 万 吨。行业产能已经过剩，产能利用率不足 50%。

未来趋势：1）石墨比能量密度已达极限，市场需要更高能量密度的新型负极材料。硅碳复合负极材料将成未来方向。2）负极材料价格受到上游原材料和下

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游电池厂商的双向挤压，未来下行可能性较大。 行业机会：1）研发高新材料，推动产业升级。负极材料龙头企业硅碳复合材料产业化已初现端倪。贝特瑞已经实现批量供货韩国三星公司，现有 1000吨/年的产能；杉杉股份、江西正拓、深圳斯诺等企业均已有硅碳材料量产计划。2）垂直整合供应链，控制成本风险。贝特瑞涉足石墨原材料产业，2017 年增持鸡西长源矿业至 65%，保证石墨供应；杉杉股份和贝特瑞已分别具有 7000 吨和 5000 吨每年的石墨化加工能力。成本控制优势明显。3）布局龙头客户，降低下游竞争风险。下游龙头成长性确定，负极材料企业积极布局龙头电池企业，如 CATL、比亚迪、国轩高科等。

1、锂电池负极材料概述 1.1、锂电池负极材料的工作原理

电池负极是电池工作时流出电子的一极。从化学反应角度来说，负极在电池化学反应中起氧化反应的一端。以磷酸铁锂电池为例，其正极为磷酸铁锂，负极为石墨。在充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，并穿过隔膜到达负极，插入碳层；与此同时，负极从充电电源得到电子，电子（负电荷）与锂离子（正电荷）在碳层平面上形成静电平衡，形成 LixC6。放电时，锂离子从负极碳层间脱嵌，并穿过隔膜到达正极；同时，电子通过电路回到正极，与锂离子以及固溶体（Li1-x Fe PO4）反应生成磷酸铁锂。

图表 1：锂电池的结构

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