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        一篇文章教你讀懂鋰電池負極材料

        一篇文章教你讀懂鋰電池負極材料!

         

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        負極材料,是電池在充電過程中,鋰離子和電子的載體,起著能量的儲存與釋放的作用。主要影響鋰電池的首次效率、循環性能、倍率(快充)等。在電池成本中,負極材料約占了7%左右。

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        1、種類

        負極,可分為碳系負極和非碳系負極。

        1)碳系負極材料具體可分為石墨、硬碳、軟碳和石墨烯等負極材料,其中,石墨材料可進一步分為天然石墨、人造石墨和中間相碳微球;

        2)非碳系負極材料包括鈦基材料、硅基材料、錫基材料、氮化物和金屬鋰等

        2、人造石墨負極占80%份額

        石墨材料分類中的天然石墨和人造石墨負極材料具備導電率高、鋰離子擴散系數大、嵌鋰容量高和嵌鋰電位低等特點,相比其他類型鋰電池負極材料應用,天然石墨和人造石墨在電池比容量、首次效率、循環壽命、安全性等方面具備綜合優勢,且原材料來源廣泛、價格便宜,是目前主流的鋰電池負極材料。

        根據2020年的數據,人造石墨產品占比持續提升,市場占比達到84%,天然石墨負極占比為16%

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        具體來看:

        人造石墨因循環性能好、安全性能相對占優,在動力電池市場得到廣泛應用。

        天然石墨性價比較高,容量、低溫等性能較好,在消費電子電池市場、動力電池市場均得以應用。

        其它碳系材料和非碳系材料,如軟/硬碳、鈦酸鋰、錫基材料、硅碳合金等新型負極材料目前已經處于試用階段,可能在未來幾年里會逐步產業化,其中硅碳復合材料的發展前景較好。

        3、成本構成

        天然石墨產品以天然鱗片球化石墨為主要原料,經過提純、改性處理后主要工藝是炭化高溫(1200℃以上)燒制24小時左右。

        人造石墨的主要原料為石油焦、針狀焦等焦類原料,經過分級、造粒、整形后主要工藝是石墨化高溫(2800℃以上)燒制三周左右。

        從成本結構來看,天然石墨成本原材料占比高、人造石墨成本石墨化占比高。天然石墨成本主要為材料成本,占比超過75%。人造石墨成本主要為石墨化加工費,占比超過50%。

        根據翔豐華披露的數據,天然石墨碳化外協加工費約0.45萬元/噸-0.53萬元/噸,而人造石墨石墨化加工價格約1.57萬元/噸-1.81萬元/噸。

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        補充:

        1)天然石墨負極材料:天然石墨材料行業發展較為成熟,天然石墨市場價格較為穩定,天然石墨材料供應商對中游天然石墨負極材料企業的議價能力較弱。

        天然石墨負極材料所需的生產設備主要有為球磨機、反應釜和粉碎機等設備。該類設備屬于通用設備,且國產化程度高,市場價格較為穩定,上游設備供應商的議價能力一般。

        2)人造石墨負極材料:人造石墨負極材料的原材料主要為石油焦、針狀焦、瀝青焦等化工材料,原材料占人造石墨負極材料生產總成本的40%左右。

        石油焦是煉油副產品,以石油渣為原料經過延遲焦化生產出的固態顆粒物,中國石油焦的制備工藝已較為成熟,被廣泛應用于炭素、電解鋁、玻璃、金屬硅等領域。在鋰電池負極材料領域,石油焦主要用于制備普通品質的人造石墨負極。

        針狀焦為熱膨脹系數極低且容易石墨化的優質焦炭,其具有良好的導電導熱性,主要應用領域為炭素和高品質人造石墨負極材料。中國對優質針狀焦的進口依賴度大,進口占比達50%。

        石油焦和針狀焦在煉鋼用石墨炭素和電解鋁用預焙陽極等領域的應用廣泛,因此石墨炭素和電解鋁市場需求的變化對上述材料的市場價格產生重要影響。

        總體來看,人造石墨負極材料上游的原材料供應商的議價能力隨原材料下游的石墨炭素和預焙陽極等市場應用需求的波動而出現明顯變化。

        人造負極材料所需的生產設備主要有窯爐、艾奇遜石墨化爐和粉碎機等設備。由于該類設備屬于通用設備且國產化程度高,市場價格較為穩定,上游設備供應商的議價能力一般。

        4、規模和格局

        高工鋰電GGII調研數據顯示,2016-2020年,中國負極材料出貨量逐年上升,2020年負極材料出貨36.5萬噸,市場增幅超預期,主要系全球各領域鋰電池需求大幅增長所致。其中,人造石墨出貨量由2016年的8.03萬噸上升至2020年的30.7萬噸,年均復合增長率近40%。

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        市場格局

        從市場競爭格局來看,負極材料行業呈現寡頭壟斷的態勢,2020年TOP3市場占比為53%。天然石墨CR5約為84%,人造石墨CR5約為80%。

        國內負極材料行業呈現四大多小格局。

        貝特瑞(中國寶安子公司持44.46%)、杉杉股份(600884)、江西紫宸(璞泰來100%子公司)、東莞凱金四大負極材料廠商格局相對穩定。其中天然石墨負極貝特瑞一家獨大,人造石墨負極以江西紫宸、東莞凱金、杉杉股份三家分得63%的市場份額。

        貝特瑞作為全球負極材料生產龍頭企業,連續7年全球負極材料銷量第一,國內超60%的天然石墨供應來自貝特瑞。下游客戶包括松下、LG、三星、索尼和比亞迪等,是松下負極主供應商。

        江西紫宸是國內人造石墨出貨量第一的企業,受益于近期原料針狀焦價格下滑,另外通過自建石墨產能,成本大幅降低,噸凈利回升業績改善,競爭優勢明顯,成為寧德時代的核心供應商之一,其主要客戶還包括ATL、LG化學、三星SDI、比亞迪等國內外高端知名鋰電制造商。

        杉杉股份是國內人造石墨的領軍企業,2019年市占率17%,下游客戶有ATL、LG、CATL、比亞迪和國軒高科等;凱金能源2019年市占率17%,下游客戶主要是寧德時代。

        在第二梯隊企業中,中科電氣、翔豐華市占率均在6%左右,同比提升約1%,今年市場份額有進一步提升空間。

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        補充:中國是全球負極核心供應地。

        目前,全球鋰電池負極材料的行業集中度非常高,主要集中在中國與日韓。2000年之前日本負極供應占全球95%以上,隨著中國實現技術突破,并建立成本優勢,中國/日本出貨占比從2000年的4%/95%,變化為2018年的66%/30%。2019年中國負極材料全球占比進一步上升至81%,前十大負極生產公司中國占據8席,分別為貝特瑞、璞泰來、杉杉股份、凱金能源、翔豐華、中科電氣、正拓能源、深圳斯諾;日本占據2席,分別為日立化成和三菱化學。

         

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