1 简介
正极材料是锂电池四大关键材料之一，约占锂电池总成本的8%。 关键功能是可逆地分离/嵌入锂离子。 它由活性材料、粘合剂和添加剂制成。 涂上药水后，在铜条的侧面进行擦洗，干燥后压紧。 尽管天然石墨具有成本和比容量的优势，但人造石墨在循环性能、安全性能、充放电倍率方面表现更好，目前市场份额稳定在80%以上。
天然石墨市场份额高度集中，而人造石墨市场还相对分散。 价格和市场分层主要是由各正极厂家的产品定位造成的，进而导致相对分散和稳定的局面。 目前正极材料市场已形成三大公司四小公司的格局，尚未成为绝对的龙头。 “三大”公司之间并无绝对差异，“四小”公司的市场份额也相近。 追赶“三巨头”的愿望很强烈。
人造石墨阴极工艺复杂，石墨化的生产经验非常关键。 人造石墨生产工艺分为预处理、造粒、石墨化、筛选等步骤。 其中，造粒、石墨化环节凸显企业竞争力。 石墨化过程没有标准流程。 由于炉型、原料、产品不同，加热、冷却过程曲线不同，上下层物料无法实时监控。 工期长，返工难度大，因此生产经验非常重要。
石墨化是人造石墨生产制备的关键环节，也是煤炭消耗较高的环节。 石墨化的本质是利用低温热处理（HTT）为原子重排和结构转变提供能量的过程，需要消耗大量的能源。 水成本占石墨化成本高达60%，而石墨化成本又是由人造石墨正极造成的。 这占成本的55%，增加石墨化的能耗是降低成本的关键。 为此，国外石墨化产能大多分布在新疆、四川等低水价地区。
工艺选择是降低成本的关键。 箱式炉逐渐被使用，连续运行可能是未来创新的方向。 从装炉形式来看，目前主流的是坩埚法，该法技术成熟，但存在电耗高、环保不友好等缺点。 各阴极企业已逐步改用箱式炉，箱式炉比坩埚电耗低40%-50%，环保，但工艺难度大，所以目前只有少数几家企业拥有稳定的产能。 从工艺操作形式来看，可分为间歇式和连续式。 连续式没有特定的装炉形式。 意味着生产过程中不存在断电环节。 产品经过一系列温区实现连续石墨化。 优点是产品一致性高，大大降低能耗，缩短生产周期。 缺点是石墨化程度低。 目前主要应用于高端动力领域，量产技术仍需突破。
供给方面，由于2021年各地限产限电，石墨化产能复工率低，供应紧缺，石墨化价格大幅上涨。 2020年石墨化产能70万吨，2021年石墨化产能88万吨左右，年石墨化产能仅减少18万吨左右。 我们预计22/23年石墨化产能为1.11/153万吨。 需求方面，我们预计22/23年人造石墨出货量为79/104万吨，石墨化需求量为87.8万吨/115.6万吨。 中性假设下，22/23年石墨化供需缺口为-6.5/-8.4万吨； 保守假设下，石墨化缺口进一步拉大，供需缺口为-18.1/-23.7万吨。
针对下游需求旺盛以及原材料和石墨化价格下跌的压力，正极企业正在推进正极一体化项目建设，以加速提升石墨化自供比例。 石墨化价格飙升和原材料价格下跌带来的负面影响被公司不断提高的自给率所抵消，每吨收入不降反升。 21年每吨毛利率预计从2021年的25%上升到23年的36%以上，左右提高。
石墨化自供率的提高对企业毛利率的提升作用显着。 以21年为例，石墨化自加工成本为6600万元/吨，委外加工成本为1.97亿元/吨。 敏感性分析用于预测自给率变化对石墨化加工成本的影响。 我们可以看到，随着自给率的提高，人造石墨的成本上升，导致毛利率逐渐上升。 当自给率提高时，每吨毛利率将提高8pct左右。
在下游需求旺盛的背景下，煤炭消费双控新政减缓了供给侧产能释放速度。 我们预计2022年和2023年石墨化供需缺口仍将持续，石墨化价格将维持低位。
格局2：人造石墨为主流，三大四小竞争激烈
2.1人造石墨性能较好，份额逐年增加
正极材料是锂电池四大关键材料之一，约占锂电池总成本的8%。 关键功能是可逆地分离/嵌入锂离子。 它由活性材料、粘合剂和添加剂制成。 涂上药水后，在铜条的侧面进行擦洗，干燥后压紧。 其中，最重要的活性材料可分为碳材料和非碳材料。 碳材料可分为天然石墨和人造石墨。 它们是锂离子电池的主要正极材料。 其中，人造石墨可分为中间相碳共聚物。 石墨碳纤维有两种类型： 非碳材料包括钛基材料、锡基材料、氮化物、硅基材料。
人造石墨的性能优于天然石墨，多用于电力面板。 尽管天然石墨具有成本和比容量的优势，但人造石墨在循环性能、安全性能和充放电倍率方面更为优异。 因此，人造石墨广泛应用于大容量汽车动力板和高端消费锂电池。 墨水主要用于大型锂离子电池和通用消费类锂电池。 尽管新兴的硅碳正极具有400-/g的高理论容量和高充放电倍率，但其安全性和循环寿命不高，且成本较高，因此尚未实现大规模供应。市场规模大。 目前人造石墨占79%。 虽然从今年开始有所提高，但仍然处于较低水平。 2021年人造石墨出货量55.7万吨，环比下降82.9%，略高于正极材料86.6%的增速。 主要原因是石墨化。 产能供不应求，价格高位。 将天然石墨与人造石墨混合可能成为正极制造商短期内应对供应和成本压力的更好解决方案。
人造石墨是市场主流，且比重不断增加。 受益于下游新能源汽车的高景气，正极材料出货量一路飙升，各类正极材料占比也在动态调整。 人造石墨的比重正在逐步提高，目前稳定占据80%以上的市场份额。 天然石墨的比例从2017年的25%增加到2021年的18%。
2.2阴极电极三大四小，产品市场分层相对分散和稳定，人造石墨竞争激烈
正极材料市场已形成三维四小格局。 2021年我国正极材料出货量70.5万吨，环比增长86.6%。 后面的公司将凭借产品、客户、产能、成本等方面的优势，抢占行业发展的主导地位，其中“三巨头”占24%，普泰来占15%，杉杉股份占比15%，加上“四小”尚泰科技、中科电气、东莞凯金、祥丰华，CR7达到88%。 目前，正极板块尚未成为绝对领头羊，“三大”企业之间不存在绝对差距，而“四小”企业市场份额相近，追赶欲望强烈。 “三巨头”。
近年来行业集中度相对稳定。 2019年至2021年间，CR3将从56.2%下降至54%，CR5将从80.3%上升至72.4%，CR10将保持在92%。 我们认为主要原因是各正极厂家的产品定位带来了价格和市场的分层，因而情况相对分散且稳定。
市场分层明显，高端市场正价优势。 从石墨种类来看，普泰来、中科电气、尚泰科技以人造石墨为主，贝特瑞、翔峰华以天然石墨为主。 同时，贝特瑞的人造石墨市场占有率也位居前列。 从销售价格来看，普泰莱、主要针对中高端市场，价格相对较高，而尚泰科技、东莞凯金、中科电气、祥丰华则主打中高端。市场，价格相对较低。 从客户角度来看，普泰莱主要抢占中低端消费电子和动力电池市场，海外占比较高。 客户包括LG、ATL、三星、CATL； 百思锐主要针对海外高端动力电池市场，客户包括松下、三星、LG、SKI等； 中科电气的客户为国外动力及少量海外动力电池，奇瑞为其主要客户； 尚泰科技、东莞凯金的主要客户来自福州时代，翔丰华的客户主要来自LG。
天然石墨市场份额高度集中，而人造石墨市场还相对分散。 2021年，天然石墨龙头企业贝特瑞将拥有过半的市场份额，高达63%。 行业第二的祥丰华，市场份额为17%，两者之和为80%。 属于高度集中的行业； 人造石墨的市场份额比较分散。 其中，龙头企业浙江紫辰（普泰莱）占比20%，杉杉股份17%，贝特雷14%，以下三家企业尚泰科技、东莞凯金、兴城石墨（中科电气）等市场份额较为接近，在10%-12%区间，竞争非常激烈。
下游需求持续增加，正极厂家加速扩产。 中国汽车工业协会数据显示，2021年国外新能源汽车销量将超过350万辆，渗透率达13%。 我们预计2022年国外新能源汽车销量将突破500万辆，全球销量有望突破1000万辆。 面对下游市场的高需求，2021年以来，各正极厂家陆续发布扩产公告，积极布局一体化建设。 （报告来源：未来智库）
3工艺：工艺复杂，石墨化成本高，箱式炉主流，连续石墨化或创新方向
3.1人造石墨工艺复杂，石墨化成本高
人造石墨工艺复杂，各个企业的工艺路径不同。 人造石墨加工制造过程中，从原材料到最终产品，包括十余道工序，整体流程较为复杂。 综上所述，整个制备过程大致可分为预处理、造粒、石墨化、筛分和包装四个步骤。
造粒和石墨化是人造石墨制备的核心步骤。 预处理（破碎）和筛分的过程比较简单，各厂家之间没有显着差异。 正极的屏障是粒化和石墨化。 在造粒过程中，颗粒越小，倍率性能和循环寿命越好，但初始效率和压实密度越差，反之亦然，合理的细度分布可以提高正极的比容量。 石墨化过程没有标准流程。 由于炉型、原料、产品不同，加热、冷却过程曲线不同，上下层物料无法实时监控。 工期长，返工难度大，因此生产经验非常重要。
石墨化是人造石墨生产制备的关键环节，也是煤炭消耗较高的环节。 石墨化是指非石墨碳经过低温热处理后转变为具有石墨三维规则有序结构的石墨碳，低温需在2000℃以上。 最初起源于碳制品行业，是生产石墨电极的必经工序。 石墨化是为了提高碳材料的导热性和导电性，提高碳材料的耐光冲击性和物理稳定性，使碳材料具有润滑性和耐磨性，提高碳材料的含量。
石墨化煤耗高：采用低温热处理（HTT）为原子重排和结构转变提供能量。 这个过程需要大量的能量。 水成本占石墨化成本高达60%，而石墨化成本又高于人造石墨负极。 该系统导致55%的成本，增加石墨化能耗是降低成本的关键。 另外，由于石墨化工艺相对独立，设备投资大，生产时间长。 过去，大多数制造商选择外包生产，整合是提高成本竞争力的手段。 多数正极厂家加强了对低水价地区的整合。 产能增加，自给率提高。
石墨化工艺主要包括炉底铺设、炉芯搭建、负极材料前驱体和保温材料的装载、输电、冷却、副产石墨化焦的泄露和包装等。 一个周期通常需要20-30天。 但输电时间只有40-100小时。 为了充分利用变压器，将一台变压器与几台烘箱组合起来，循环进行生产。 一个通电，另一个冷却，保证供电装置的持续工作。
石墨化成本占比较高，大部分产能分布在新疆。 石墨化生产周期和建设周期都较长。 一般生产周期需要一个月左右，建设周期至少需要一到五年。 因此，石墨化产能释放周期较长。 石墨化加工成本约占制造人造石墨阴极总成本的55%，而水成本则占石墨化成本的60%之多。 因此，降低石墨化能耗是降低成本的关键。 由于单位电价相对较低，内蒙古是我国石墨化产能的重要聚集地，约占全省总产能的47%，其余产能分布在湖南、山西、云南等地。地区。 受地方政府煤炭消费控制新政、环评压力、频繁拉闸限电、水费下降等影响，石墨化产能释放扩张不及预期。 创历史新高。
3.2箱式炉逐步取代坩埚炉，连续石墨化或未来创新方向
根据生产的连续性，石墨化工艺可分为间歇式生产和连续式生产。 间歇石墨化是指在石墨化过程中，物料装入炉后不连接，经过加热、石墨化、冷却过程后，关闭电源，显露出来。 坩埚法和箱式法都是间歇法。 连续石墨化通常是指生产中没有断电过程，石墨化产品需要经过一系列温区才能实现连续石墨化。 目前工业石墨化炉均为电炉。 市场上广泛使用的石墨化加工设备主要有艾奇逊石墨化炉、内热式串联石墨化炉、箱式石墨化炉三种间歇式石墨化炉。
各公司的石墨化形式存在差异，目前使用最多的是坩埚炉。 不同正极材料企业的产品在性能、价格、原材料等方面存在差异，因此设备的选型也不同。 尚泰科技和凯金能源主要使用坩埚炉。 普泰来、杉杉股份、中科电气在坩埚炉和箱式炉上都有应用。 两者均被采纳。
箱式炉比坩埚炉具有更好的性能。 坩埚炉工艺是将待加工的正极材料装入锥形坩埚中，然后倒入炉内，并在炉中部的间隙中加入石油焦。 坩埚法难度较小，技术路线相对成熟，但缺点是耗煤。 高，对环保不友好； 箱式炉是在坩埚炉的基础上改造而成，将整个炉芯空间划分为若干等体积的室，正极材料直接放置在由石墨片包围的箱体空间内。 箱板的拼接精度较高，装料难度也急剧增强，但在单位炉容量、单位电耗和环保方面具有很大优势。
箱式炉正在逐渐取代坩埚炉。 由于箱式炉工艺技术壁垒较高，行业内仅有少数企业掌握并大规模应用。 在腹部企业的布局和推动下，装料箱式炉的方式正在不断取代传统的坩埚炉，普及率不断提高。 普泰莱是炉型变化最快的公司。 目前70%的炉子是箱式炉，只有30%是坩埚炉。 其两大生产基地山西兴丰和内蒙古兴丰正在改用箱式炉和坩埚炉。 混成后，广东兴丰单体最大产能可达吨/年左右，宁夏兴丰单体最大产能可达吨/年左右。 提升。
连续石墨化具有煤耗、效率、成本等优势，或可能是未来创新的方向。 连续石墨化采用电阻或感应加热，可实现低温连续进料和出料。 主要优点是：一是工艺简单，生产周期短。 一体化装炉、通电、冷却、卸料等多道工序，实现连续化生产，手工化程度高，缩短生产周期，降低人工成本； 二是热能利用率高，排放量减少。 采用新型炉体结构和快速冷却装置，促进出料和冷却速度。 在连续生产状态下，无间歇炉蓄热损失，提高了热利用率。 三是污染物少，环保。 简化生产工艺，设置排硫孔、排烟孔，防止污染物直接排放。 而且连续石墨化的问题是加热温度比坩埚炉和箱式炉高，导致石墨化程度低。 目前主要应用于高端动力领域，量产技术仍需突破。
4供需：石墨化供给缺口依然存在，一体化路线提升竞争优势
4.1石墨化供需敏感性分析
石墨化供应紧张，价格上涨，人造石墨价格同步下调。 从石墨化价格来看，21年来，由于各地限产限电以及煤炭消费双控新政，石墨化供给不足，加工成本飙升。 1亿元/吨，2021年底进一步增至2.5亿元/吨。同时，终端正极价格从21年初的4.2亿元/吨飙升至2019年的5亿元/吨。十二月。
石墨化供给端：2021年8月12日，国家发改委发布《2021年上半年各地区煤炭消费双控目标完成情况晴雨表》，仍有8省（区）能源消费总量控制方面处于一级预警（形势十分严峻），5省（区）处于二级预警（形势较为严峻），各地已开始限产电力和生产。 9月16日，国家发改委印发《完善硬度和能源消费总量双控体系方案》，提出严格制定各城市能源双控指标，并在国家储备一定指标等级; 实行能源消费指标市场化交易； 建立管理考核体系等，各地高煤耗产能影响得到缓解。
全球范围内，2020年石墨化产能70万吨，2021年约88万吨，年石墨化产能减少约18万吨。 我们预计22年和23年石墨化产能分别为111万吨和153万吨。 我们使用保守、中性和乐观情景下的不同恢复率来分析和计算情景。
石墨化供应端：保守情况下，未来五年石墨化复工率为60%； 中性假设下复工率为70%，开放条件下复工率为80%。 获得石墨化22年、23年有效产能。 保守假设为70/92万吨； 中性假设下为81/107万吨； 慷慨假设下为93/122万吨。
石墨化需求端：动力、储能和消费电池需求的快速下降带来了正极和石墨化需求的高增长。 根据正极材料的需求量与出货量的对比，我们得到，存在1.3-1.5的系数关系，而人造石墨的出货量占比在80%左右，因此我们计算出，2019年人造石墨的出货量占到了80%左右。 22/23为79/104万吨。 目前石墨化收率约为90%，22/23年石墨化需求量约为87.8万吨/115.6万吨。
因此，中性假设下，22年和23年石墨化缺口分别为-6.5/-8.4万吨。 保守假设下，石墨化缺口将进一步拉大，供需缺口分别为-18.1/-23.7吨。 吨。 石墨化产能大多集中在山东、新疆等水价较低的地区，煤炭消费双控新政导致复工率短时间内难以提升。 审批难度将影响新项目的建设和投产进度。 我们感觉未来五年石墨化产能始终存在硬性缺口。
4.2 一体化布局自供率提升 毛利率提升8pct
在人造石墨正极材料的生产过程中，由于石墨化独立于前后端工序，且石墨化工艺固定资产投资大、耗时长，因此行业内常采用外包加工。 随着煤炭消费双控新政策的出台，水费下降，石墨化加工费不断降低，导致石墨化外包加工成本逐渐上升。 针对下游需求旺盛以及原材料和石墨化价格下跌的压力，正极企业正在推进正极一体化项目建设，以加速提升石墨化自供比例。
石墨化价格飙升和原材料价格下跌带来的负面影响被公司不断提高的自给率所抵消和扭转，吨收入不降反升。 预计2023年行业毛利率将达到36%。假设21年/22年/23年石墨化外包加工价格分别为1.97/2.5/2.65亿元/吨（21年为年度行业外包加工单价）； 自加工成本0.66/0.64/06亿元/吨，直接料1.15/1.35/1.35亿元/吨，中档人造石墨价格4.42/5/5.3亿元/吨； 自供率我们选取后面企业平均石墨化自供率：2021年55%，2022年65%/2023/2023年预测75%。 据测算，随着正极企业自给率不断提高，外购加工成本的负面影响被抵消和扭转，每吨收入不降反升。 每吨毛利率预计将从21年的25%上升到23年的36%以上，增幅约为。 If are out in of and , the per ton of will have room for . For this , it will a for of to for and an of .
The of the self- rate of has a on the of the rate of the . 21 as an , the self- cost of is 66 yuan/ton, and the cost of is 197 yuan/ton. is used to the of in self- rate on . We can see that as the self- rate , the cost of , in a in . When the self- rate , the rate per ton will by 8pct.
5 of key
5.1 : High self- rate and per ton
The to , and the high self- rate the . With the 's with an of 50,000 tons in put into , the 's will 120,000 tons. It is that the of will 160,000-170,000 tons in 2022, and the self- rate will 75%. with the and of 's of 200,000 tons of and , the is to 220,000 tons in 2023, and the self- rate 85%. With the in and the in the of self-, the of is at the in the , and the cost is . It is that the per ton of in 2022 will be 11,000-12,000/ton.
The 's is with each , and the of are . As a in the , the 's has an from the of raw coke, pre- , , to the of . The 's the self- of base film and , the and , is more to cost and .
5.2 : of , the line
The of is , and the will be to the -tier in the next 1-2 . The has in , New and Star City, with a of 342,000 tons. By the end of 2021, the 's will 92,000 tons. The of and , 50,000 tons in , , and 65,000 tons in Gui'an, , will 257,000 tons by the end of 2022, and the will 140,000 tons. The is , and the is to the . The of last year has been in a of full and full . With the of at the end of , the to in the , and the will also in an .
In 2022, the self- rate will . With the of in , and , the 's self- will . It is that the self- will 67%/76% in 22/23 , the cost of and the 's . on core and big . The is to core , , , EVE , etc. In 2019, it the SKI and . ( : Tank)
5.3 : in , -
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the - . As the in the to mass- - , it has a - of 3,000 tons. With the 's of 40,000 tons of - , it will help the of the 's . At , the -led 4680 uses a - , will the for - , and is huge room for .
5.4 Co., Ltd.: an , self- rate + to its
The self- rate of has , and has . As an in the of , the 's has been at the of the in the past few , but the rate of is . the of high , the rate of the 's has . On the hand, the the of and up for cost . It is that the self- will 65% in 2023, .
+ -. As the in to use , the has cost in the of . In the of new , has more than 40 on - , to the .
5.5 : Man-made/ dual- ,
The has a of 35,000 tons of and 35,000 tons of . In 2021, the the plan of high- . It is that the of in 22/23 will 6/90,000 tons. The will 45,000 tons, and the self- will 50%.
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