文
和达资本研究报告
前言
锂离子电池负极材料是指用于锂离子电池负极上的储能材料。通常将锂电池负极材料分为两大类：碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳，如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭（如焦炭）和一些硬炭等；其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。
一
行业总述
1、定义
锂离子电池负极材料是指用于锂离子电池负极上的储能材料。通常将锂电池负极材料分为两大类：碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳，如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭（如焦炭）和一些硬炭等；其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。
2、产业链条
锂电池负极材料处于锂电池产业中游的最核心的环节，按电池成本分布，锂电池负极材料占比锂离子电池总成本的10%左右，是锂离子电池的重要组成部分。
3、产业发展现状
3.1产业整体状况
负极材料在国内已几乎全部实现产业化。目前，国内负极材料产能也较大，基本能满足国内市场的需求。年，全球负极材料总出货量为11.08万吨，同比增长29.59%；其中中国负极材料出货量达到7.09万吨，占比高达64%。全球负极材料总出货量中，石墨类负极材料占比高达90%，其中天然石墨占比55%、人造石墨占比35%；中间相炭微球、钛酸锂占比7.5%，其他材料占比约2.5%。年全年国内锂电负极材料产量12.25万吨，同比增长68.27%。
全球锂电池负极材料消费结构：
资料来源：锂电网
硅合金和钛酸锂等负极新材料有望大幅提高产品性能。随着锂电池交通工具以及储能领域的快速增长，由于石墨类负极的高性价比，未来2~3年石墨类负极材料仍会作为主流，预计产量将保持年20%左右的增长。从技术来讲，石墨负极材料的性能逐渐趋于理论值，如石墨的克容量为mAh/g，目前部分厂家产品可以达到mAh/g，由于生产工艺和固有缺陷，这已经基本达到极限值。
随着整个市场对高容量、高功率负极材料需求的逐步提升以及新一代负极材料（如硅基材料等）制备工艺的逐渐成熟，市场重心也会逐步向新一代负极材料偏移。硅负极材料理论容量比达到mAh/g以上，远高于石墨类负极(mAh/g)。但硅负极材料却存在天然的缺陷，即锂嵌入到硅的晶胞内，会导致硅材料发生严重的膨胀，造成容量迅速下降，为了克服硅负极材料的这些缺点，科学家将硅负极和石墨材料结合在一起，硅碳复合材料由此而生，并被称为“锂电负极材料的新大陆”。
目前，在硅负极领域，日本和美国仍是拥有专利数量较多、技术领域分布较广的国家。相比之下，我国虽然属于后发国家，专利数量相对较少，但是由于我国中国科学院物理研究所在世界范围内最早研究纳米硅，且在纳米硅、硅碳负极材料、硅复合负极材料、氧化亚硅负极材料、硅合金材料、黏结剂、预锂化以及相关电池应用方面拥有核心材料的组成、结构的早期授权专利，具有一定的竞争优势。随着多家研发机构和企业的长期研发，相信氧化亚硅和纳米硅碳负极材料很快将在中国实现规模量产。
3.2硅碳负极的发展现状
（1）什么是硅碳负极
由于硅是半导体结构材料，为了提供锂离子在硅电极材料中的扩散速度，就需要提高硅材料的导电性能，目前产业中所选择的就是成熟的碳材料。利用不同形态的碳材料来复合硅进行改性处理，使其构成均匀的导电网络结构，形成导电性好、附着性好、化学稳定性高的硅碳负极材料。
但是硅碳负极材料是一种使用起来非常困难的材料，其主要有以下两方面：1、在充放电过程中会引起硅体积膨胀%~%，而石墨材料只有10%左右，所以硅碳负极的膨胀收缩会导致负极材料的粉末化，从而严重影响电池使用寿命；2、硅为半导体，导电性比石墨差很多，导致锂离子脱嵌过程中不可逆程度大，从而降低了其首次库伦效率，也就是说会过多电解液和Li+源，其直接效应也是使电池循环寿命变差。
硅碳负极的开发和应用具备较高的技术壁垒。如前文所述，硅碳负极虽然在能量密度方面具有比石墨材料更明显的优势，但是其缺陷也非常显著。所以对于硅碳负极的开发和应用，需要较高的技术要求。当然，对于硅碳负极材料学术性研究已经开展多年，科研人员也提出多种解决方案，目前产业化过程中相对来说比较成熟的，是将硅碳负极纳米化、惰性缓冲以及适度的以表面包覆，其中表面包覆，一般会通过以球形人造或者天然石墨为基底，在石墨表面钉扎一层Si纳米颗粒，再在其外表包覆一层无定形碳或石墨烯。
（2）硅碳负极的产业应用化
相比于石墨负极材料，硅碳负极材料在产业中应用案例还是比较小众。目前，国内大多数材料企业在硅基负极材料领域的应用还处于初级阶段，正在探索商业化之路。而一些日韩企业则已开始将硅负极材料应用于汽车动力电池中，并实现商品化。例如，据行业媒体报道，日本GS汤浅公司已推出采用硅基负极材料的锂电池，并成功应用在了三菱汽车上;日立麦克赛尔则宣布已开发出可实现高电流容量硅负极锂电池。
1）海外已经实现硅碳负极的产业化应用
据悉三星、松下等日韩电池生产企业，已将硅碳负极作为负极添加材料，产业化应用于最新的圆柱形电池。海外在硅碳负极应用的探索，也为我国锂电技术进步方向提供重要参。
日本松下年发布的最新NCRC型号电池，容量高达mah，并于年实现量产。当前国内主流的圆柱电池容量主要在mah以内（大部分为mah及以下，国内只有部分企业实现mah的电池的量产），但是松下之所以能够做到mah，主要是其在负极中使用了硅的混合材料。据松下介绍，该NCRC型号电池可以在循环次以后，依然保持80%以上的电池储电能力。
特斯拉加速硅碳负极在车用动力电池领域的规模化应用。在特斯拉向市场发布最新车型Model3的同时，行业媒体也同期披露，特斯拉将在Model3中采用了电池新材料，“特斯拉采用的松下电池此次在传统石墨负极材料中加入了10%的硅，其能量密度至少在mAh/g以上”。
2）国内已经初步实现硅碳负极的商业化生产
硅碳负极由于需要对电池负极材料、碳材料等有深入的研究，而国内负极材料市场集中度非常高，所以行业中存在的产业化壁垒、技术壁垒等，使得国内具备硅碳负极生产能力、应用能力的企业屈指可数。当然，目前已有部分企业涉足到硅碳负极相关的研发。
目前只有贝特瑞和上海杉杉已进入中试量产阶段，大多数材料商仍处于研发之中。国内前几大负极材料生产厂商陆续对硅碳负极材料进行布局，深圳贝特瑞和江西紫宸已率先推出多款硅碳负极材料产品，上海杉杉正处于硅碳负极材料产业化进程中，星城石墨已将硅碳新型负极材料作为未来产品研发方向。此外，电池企业中，BYD、CATL、国轩、力神、万向、微宏等都展开了对硅碳负极体系的研发和试生产。
硅基负极材料企业动态：
资料来源：佐思产研《新能源汽车市场与基础设施月度监测与分析报告》
4、主要负极材料性能的对比
资料来源：和达资本公开资料整理
二
需求侧分析
1、动力锂电池负极材料过去五年和未来五年市场量
根据功能和应用领域的不同，锂离子电池主要分为消费型、动力型和储能型等，消费型主要应用于手机、平板和笔记本电脑等数码产品，动力型主要应用于电动汽车、轨道交通和电动工具等，储能型主要应用于小型储能电源与不间断电源、通信基站储能等。
受益于新能源汽车产业的拉动，动力类锂电池成为当前增速最快的应用领域，年同比增长3倍多，预计未来这一趋势仍将持续。据预测，动力锂电池的占比将从年的28%进一步提升至年的47%，成为未来锂电池产业的主要需求来源。
（1）动力锂电池出货量
年动力锂电池出货量为30.5Gwh，根据前瞻产业研究院发布的《锂电池行业市场需求与投资分析报告》测算，到年动力锂电池的市场容量为.4Gwh。
资料来源：前瞻产业研究院
（2）动力锂电池负极材料的市场规模
根据前瞻产业研究院预测-年动力锂电池的出货量年复合增长率达到34.67%，预计到年，动力锂电池的出货量将达到Gwh。按照1Kwh动力电池需要用到负极材料约1.3~1.4kg，预计到年动力锂电池将需要负极材料17万吨，假设负极材料5万元/吨，年动力锂电池负极材料的市场规模将达到87亿元。
资料来源：和达资本
2、动力锂电池市场年的整体情况
锂动力电池行业的市场集中度已经快速提升，行业整合趋势日益明显，未来中国锂动力电池市场将进一步向优势企业和龙头企业集中。
年销售收入前20强企业共完成销售收入.34亿元，其中销售收入超过亿元的企业两家，销售收入超过20亿元的企业10家。销售量20强企业共销售各类动力锂离子电池.26亿瓦时。其中，磷酸铁锂电池.43亿瓦时，三元及多元复合材料电池95.86亿瓦时，锰酸锂电池8.04亿瓦时，钛酸锂电池8.93亿瓦时。从市场集中度来看，前十家企业合计出货量达到23.8Gwh，占全部出货量的比重高达78%，前三家企业合计出货量达到17.0Gwh，占全部出货量的比重达到55.8%。
资料来源：第一电动网
根据中国产业信息网统计，14家主流动力电池厂商年底合计产能即已达到52.9GWh，到年预计合计产能可达93GWh。
国内主流动力电池企业产能情况：
三
供给侧分析
1、竞争格局与市场份额
（1）市场竞争格局
全球来看，目前锂电池负极材料生产企业主要在中国和日本，总量占全球负极材料产销量95%以上，中国的优势是石墨资源，日本优势是技术；从企业看，日本的日立化成和三菱化学、中国的贝特瑞和上海杉杉均为两国龙头企业，4家企业合计市场份额高达61.8%，。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局，负极材料市场集中度高决定了行业盈利的相对稳定，但是国内产能的集中建成，预计产品价格会小幅走低。
从中国市场竞争格局来看，深圳贝特瑞、上海杉杉、江西紫宸仍占据前三位置，三者产量占比超过55%，不过三者的市场占比差距进一步缩小。年在人造石墨方面，紫宸的产量超过杉杉，排名国内第一。二线梯队厂商，如深圳斯诺、湖州创亚、湖南星城、东莞凯金、深圳翔丰华等企业受动力电池带动，保持较快增长，如星城石墨受益于比亚迪等企业带动、东莞凯金受益于CATL等企业带动，成为年负极材料市场的两匹黑马，并在年延续强劲的增长势头。
中国锂电负极材料年度竞争力排行统计：
资料来源：赛迪咨询中国电池网招商证券
（2）市场份额
亚化咨询数据显示，年中国锂电负极材料产能为20.54万吨，产量约12.25万吨。年中国锂离子电池产量为68.6GWh，同比增长40%，而负极材料消费量为7.89万吨，出口比例30%。
全球锂电负极材料生产厂家市场份额：
资料来源：中国产业信息网光大证券
（3）国内负极材料竞争力前10强供应商、其产品结构及产能情况
资料来源：和达资本公开资料整理
供给端产能过剩明显。据统计，截至年底国内负极材料生产企业达50余家，年国内负极材料竞争力前十企业的产能合计约12.15万吨，这十家企业的在建产能4.8万吨，供给端的产能已远远超过动力锂电负极材料的需求规模。
受供给端产能相对过剩的影响，负极材料仍将延续量升价跌特点，高行业集中度下强者恒强，而新型材料的研发和应用有望成为中小企业逆袭的突破口。受近年国内锂电负极材料生产企业纷纷扩建增产带来的产能过剩影响，负极材料价格整体呈现逐年下滑趋势，现国内低端负极材料主流报1.8-2.2万元/吨，中端产品主流报4-5.5万元/吨，高端产品主流报8-10万元/吨。
-负极材料的价格走势图：
2、行业壁垒
（1）市场集中程度高
锂电池负极材料市场集中度高。负极材料的行业集中度非常高，主要集中在日本与我国的六大负极材料企业。从企业看，产能和产销量向少数几家大型核心企业集中，日本与我国6家企业市场占有率高达70%左右。日本负极材料的主要供应商是日立化成、日本碳素、日本JFE与三菱化学等，其中前三者以人造石墨为主，三菱化学以天然石墨为主。我国负极材料主要供应商是贝特瑞和杉杉股份，其中贝特瑞的客户群体非常丰富，包括三星、LG、松下、比亚迪、天津力神、合肥国轩、光宇电源等众多国内外知名企业，产品也应用于电子产品与动力电池等多系列产品，而杉杉股份的客户包括LG、SONY、ATL、天津力神、比克、比亚迪和光宇电源等。
（2）技术门槛高
由于锂电池负极材料市场竞争激烈，下游锂电池厂商在选择负极材料供应商时更侧重对产品技术的要求，同时随着终端电子产品更新换代、新能源汽车的进一步普及，下游锂电池厂商对锂电池负极材料的技术、性能指标要求更高，未来负极材料将会朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低的成本方向发展，这就需要负极材料供应商加大技术投入、加快技术创新，不断开发高性能的产品。因此，技术门槛是进入该锂电子负极材料行业的一大障碍。
（3）规模经济
近年来，随着工艺技术的不断进步，行业内的大型企业通过技术改造、引进国外先进的生产工艺和生产设备，提高产品质量，降低原材料、人力的消耗、提高劳动生产率，形成了规模优势。同时，随着上游原材料的稀缺性越发明显，各大锂电池材料供应商不断寻求上下游产业整合，通过对上游布局原材料产业链、下游锂电池材料多产品经营等方式，进一步巩固行业领先地位、提高市场份额，这亦使得市场竞争更加激烈。因此，后进入者必须快速形成一定生产规模，方能具有可以竞争的规模优势。
（4）客户忠诚度
国内外知名大型企业的采购策略基本都采用合格供应商认证制度，通过制度化的开发、认证与评估体系，对供应商的生产设备、工艺流程、管理能力、产品品质等进行评估，经评估确认后，才会与之建立长期、稳定的供应关系。因此，现行业内客户的忠诚度比较高，构成了进入行业的门槛。
3、主要原材料供给情况
负极材料是锂离子电池四大核心材料之一，决定了锂离子电池的充放电效率、循环寿命等性能。目前，主流的锂电负极材料包括人造石墨和天然石墨。受未来能量密度以及动力电池高倍率放电等的要求，中间相炭微球、钛酸锂、硅基及锡基复合材料等高端负极材料逐渐被推广与使用。
石墨由于其特殊的性质，是传统工业和战略性新兴产业所必须的矿物原料，未来将成为支撑高技术发展的重要战略资源。石墨是我国的优势矿产资源，美国国家地质局于年发布的《MineralCommoditySummaries》显示：截至年年底，全球天然石墨累计探明储量为20万吨，依照年全球开采量计算，全球石墨资源静态开采年限为年。土耳其是全球石墨资源储量最丰富的国家，年土耳其石墨探明储量为万吨，占全球总量的39.1%；其次是巴西，探明储量为万吨，占全球总量的31.3%；我国位居第三位，探明储量为5万吨。
制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦和针状焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料。针状焦可应用于电炉炼钢用石墨电极、锂电池、核电、航天等领域，在国内外都属于稀缺产品，我国大部分依赖进口，价格居高不下。煅后石油焦既是石油焦经过煅烧的产品，也是生产石墨及碳素制品的主要原材料，三者构成了一个紧密相连的产业链。全球最大的两个石油焦产地为美国和中国，美国产石油焦以燃料级弹丸焦为主；中国产石油焦以海绵焦为主，相对硫和金属含量低，适用于电解铝和其他碳素制品。
负极原材料的价格走势（元/吨）：
目前，天然石墨价格走势平稳，国产针状焦由年初的元/吨涨至年7月中旬的20元/吨，涨幅超过%，且资源依然紧张；进口针状焦由年初的美元/吨涨至年7月份超过了美元/吨。同样，煅后石油焦价格累计涨幅达%。煤沥青类价格依然快速上涨，年12月份至年7月中旬鞍钢、本钢沥青价格涨幅达.27%，金源沥青价格涨幅为74%，黄骅沥青价格涨幅为.39%。综合针状焦、煅后焦、煤沥青价格涨幅，平均达到.37%。截至年6月底，主产区改质沥青价格为0元/吨~元/吨，与年底相比涨幅达1元/吨~元/吨；中温沥青价格为3元/吨~3元/吨，涨幅达元/吨~1元/吨。
四
法律法规和产业政策分析
我国锂电池负极材料行业主要由政府有关部门和行业协会共同管理。政府主管部门为中华人民共和国工业和信息化部，行业协会主要是中国化学和物理电源行业协会监督管理。
1、国家政策护航新能源汽车产业的持续高速发展
年11月国家发改委等联合印发《电动汽车充电基础设施发展指南（-年）》，以及年12月国务院发布的《十三五国家战略性新兴产业发展规划》均提出，到年，实现新能源汽车当年产销万辆以上，累计产销超过万辆，“十三五”期间年均复合增速有望超过50%，保持高速增长态势。受新能源汽车的高速增长，动力电池市场也将快速增长，锂电池负极材料市场收益匪浅。
2、三部委发布的《汽车产业中长期发展规划》的要求
年4月，工业和信息化部、国家发展改革委和科技部联合发布《汽车产业中长期发展规划》的通知，要求：到年，锂离子动力电池单体比能量大于Wh/kg。要实现动力电池能量密度达到wh/kg的目标，采用传统的石墨很难实现，负极材料重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本的方向发展，其中硅碳复合负极锂电负极材料发展是一个重要方向。产业政策的扶持将有利于锂离子电池材料行业的发展。
五
附录：产业涉及的主要上市公司汇总
和达资本赞赏
