锂离子电池负极材料产业研究报告
发布时间:2022-12-08 18:44:55 浏览:次
一、负极材料简介
1、负极材料组成部分
负极材料是锂离子电池的重要原材料之一。负极材料对于锂离子电池的能量密度、循环性能、充放电倍率以及低温放电性能具有较大影响。负极材料在锂离子电池成本中占比小于15%。锂离子电池四大主材为正极材料、负极材料、电解液、隔膜,其成本占比分别约为40%、15%、15%、30%。锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料。碳材料包括:石墨类、石墨烯、无序碳。目前锂离子电池中应用较多的是石墨类负极材料,比如人造石墨、天然石墨。
图1:负极材料组成示图
2、产业链
从产业链来看,锂电池负极材料的上游,原材料根据产品种类不同而不同,天然石墨负极材料的上游原料为天然石墨矿石,人造石墨负极材料的上游原料是针状焦、石油焦、沥青焦等;锂电池负极材料的生产设备主要包括流化床、回转炉等。锂电池负极材料的中游为锂电池负极材料的生产加工商,生产含不同种类的负极材料。锂电池负极材料下游为锂电池行业,下游行业的产品最终应用于动力电池、3C消费电池及工业储能电池三大领域。下游行业对负极材料行业的发展具有较大的影响,其需求变化直接影响到负极材料行业未来的发展状况。
图2:负极材料产业链说明
3、石墨类材料现阶段仍是市面主流产品,硅基材料有望接棒石墨类材料
目前主流负极产品有天然石墨与人造石墨两大类,而石墨类负极各有优势,人造石墨更胜一筹。从克容量来看,天然石墨容量略高于人造石墨。从循环性能来看,人造石墨循环性能好于天然石墨。从膨胀率角度来看,天然石墨膨胀率高于人造石墨。从制造成本以及售价来看,人造石墨的成本以及售价高于天然石墨。
石墨类材料未来几年内仍具备技术、价格和成熟配套优势。石墨作为负极材料未来几年内仍将是主流,对锂离子电池性能及安全性起着非常重要的作用。目前锂离子电池的发展方向是高容量、高倍率、高安全,实现高容量高倍率的主要途径是开发以人造石墨为主要原材料的高性能锂离子电池负极材料。
但目前石墨类负极容量已接近理论上限,新能源汽车高速发展加速高能量密度电池发展进程,对负极材料容量要求越来越高。从克容量来看,硅基负极拥有绝对优势。石墨负极理论克容量为372mAh/g,硅基负极理论克容量可高达4200mAh/g。从膨胀率来看,硅基负极材料膨胀率极高。根据数据,硅基负极膨胀率高达300%。从循环性能看,硅基负极循环寿命远低于石墨类负极。目前硅基负极循环寿命为300-500次。主要原因为硅基负极膨胀率较高,充放电过程中的膨胀会导致硅基负极材料的粉末化,从而影响电池的使用寿命。硅材料存在的体积膨胀、导电性差以及首效和循环性能差等这些问题在一定程度上制约了其商业化应用。
图3:三种负极材料各性能指标对比
图4:不同材料应用领域
从硅基负极类型来看,硅碳负极与硅氧负极或将成为硅基负极主流技术。目前硅基负极的技术路径有三种,分别为硅氧负极材料、硅碳负极材料、硅基合金负极材料。1)硅氧负极材料:Li2O基质环绕在LixSi核周围可充当着锂离子的快速扩散通道,因此嵌锂时SiOx富含的Li2O基质能够使其在循环和倍率性能方面最优化;LixSi核周围的Li2O和Li4SiO4基质还可以有效的缓冲体积膨胀。2)硅碳复合材料:将碳材料包覆在硅材料外层,形成硅碳复合材料。从结构上来看,包覆结构改善材料的循环稳定性。碳材料的包覆能够提高负极材料的导电性能,并且碳材料表面会形成SEI膜,能够抑制电解液对于负极材料的侵蚀,从而提高负极材料的循环性能。
从制备方式上看,主要用到的技术手段有机械球磨法、化学气相沉积法、高温热解法、溶胶凝胶法,其中机械球磨和化学气相沉积法对设备要求较为简单,制造成本较低,在工业化量产中更为主流。
图5:硅基负极材料对比
图6:主要硅基负极制备流程中的主要方式
二、行业分析
1、行业现状
(1)新能源汽车需求爆发式增长,带动锂电池负极材料需求快速提升
当前中国已成为负极材料的主要生产地。2021年,全球负极材料产量为83.6万吨,主要由中国、韩国和日本生产,其中中国产量高达72万吨,占比达86.1%,是负极材料最主要的产地。从需求端来看,新能源汽车动力电池、消费电池、储能电池三大应用领域锂电池需求稳步增加。全球汽车电动化大趋势,新能源车渗透率持续提升,驱动动力电池和负极材料需求保持高速增长,2016-2021年,中国负极材料出货量由2016年11.8万吨上升至2021年的72万吨,增速明显。其中石墨类负极占比从93%进一步提升至98%,市占率稳步提升。从负极材料市场规模来看,据统计,2020年全球负极材料市场规模约为193.9亿元,同比上涨29.27%,年均复合增长速度为19.76%。预计2021年市场规模约为240亿元。
图7:我国锂离子电池细分市场占比分析
图8:2012-2022我国新能源汽车销售情况
图9:2015-2022我国动力电池装机量情况
图10:中国负极材料出货量及石墨占比(万吨,%)
图11:2015-2021全球负极材料市场规模及增速情况
(2)人造石墨地位稳定,硅基负极出货量维持高速增长。
分负极材料种类来看,天然石墨受其特性影响,增速相对缓慢。2018-2021年我国天然石墨出货量持续攀升,但增速相较于人造石墨以及硅基负极缓慢。2020年和2021年天然石墨出货量大增的主要原因是新能源汽车销量的上涨所致,但是由于天然石墨的能量密度较低,因此天然石墨整体的出货量以及增速不及人造石墨;人造石墨综合性能突出,负极材料霸主地位难撼动。人造石墨的出货量高增的主要原因为新能源汽车对于续航要求提高,人造石墨的能量密度相对于天然石墨更高,因此出货量占比有所提升;硅基负极增速不断提升,有望成为重要的负极材料之一。
图12:2018-2021三种负极材料出货量
图13:2018-2021三种负极材料出货量同比增速
(3)负极材料行业具有周期性、区域性和季节性特征
①周期性
锂离子电池负极材料行业的下游受到宏观经济周期性的影响。在消费电池市场板块,由于消费类电子产品的单品价格相对较低且更换周期相对较短,受宏观经济变动影响较小;在动力电池市场板块,由于新能源汽车属于消费者的大额支出,且耐用周期较长,其受宏观周期变动的影响较大。如果宏观经济增速减缓,居民收入缩减,将导致汽车消费支出受到明显影响。
②区域性
锂离子电池负极材料行业呈现出一定的区域性特征。因为下游锂离子电池厂商的地域分布主要集中在沿海一带,最主要在长三角和珠三角地区,因此负极材料厂商通常在邻近客户区域设厂,形成以客户为主导的长三角、珠三角区域集聚。另一方面,随着我国工业布局的调整,部分电池厂、负极材料厂出于对人工成本、能源成本、土地成本的考虑,也有逐步向内地省份及资源所在地布局的趋势,形成以上游资源为主导的区域集聚。负极材料产能主要集中在华东、华南和东北三大区域,其中珠三角区域(广东、广西、江西、福建)作为消费电子产品制造基地,在早年的3C消费品行业.发展带动之下,形成了锂离子电池的完备制造体系,始终领先于其他区域。近年来高速发展的动力电池市场的主要生产厂商宁德时代、比亚迪、孚能科技、国轩高科等亦分布在华南、华东地区。东北地区负极材料产量仅次于华东和华南,主要由于东北地区矿产资源丰富,为天然石墨的生产带来充足的原材料供应。
③季节性
锂离子电池负极材料行业的季节性主要受到下游行业的季节性的影响。消费电子方面,电脑、手机等设备作为电子消费品,其消费习惯受到季节性的影响,通常下半年销量一般高于上半年;新能源汽车方面,通常汽车厂商的销售旺季主要集中在下半年,新能源汽车的产量也主要集中在下半年。因此,受到消费电子市场及新能源汽车市场影响,锂离子电池市场总体具有季节性,生产主要集中在下半年。作为锂离子电池的上游主要原材料之一,锂离子电池负极材料的需求亦受终端市场的消费情况影响,通常下半年销量较高。
2、市场未来供给需求平衡测算
(1)需求端
基于对动力电池、消费电池、储能电池的未来出货量设立合理的假定,再根据对应电池所应用的相应负极材料比例测算可得到未来我国负极材料的预测需求量。根据预测,当前全球汽车电动化趋势明显,动力电池出货量或将维持高增;消费领域电池增长幅度相对小,增速相对较缓;储能电池增速相对较快,由于新能源装机量高增,叠加海外需求增长,储能电池增速相对较快;同时随着负极材料工艺以及技术的更新,单GWh用量整体呈现下降趋势。最终负极材料需求测算为,2022-2025年全球人造石墨需求分别为87/115/159/193万吨;2022-2025年天然石墨需求分别为16/20/31/34万吨;2022-2025年硅基负极需求分别为2/5/9/18万吨;2022-2025年负极材料需求分别为106/140/199/246万吨。
将石墨占比作为指标纳入图表可以看出,未来石墨占比预测会从97.79%下降为92%,下降部分即为硅基负极的未来市场空间,侧面说明了硅基负极未来需求占比逐渐升高,发展潜力大。
图十四:负极材料未来需求测算表
图15:2022-2025全球负极材料需求量预测
(2)供给端
预计2022下半年至2023年底,负极及石墨化新建产能将密集释放。梳理了行业领先的7家企业未来的产能投放规划,并统计了国内其他厂商40余个负极或石墨化生产项目的建设情况,预计Top7厂商在2022下半年将有21万吨的负极产能建成,9.5万吨的石墨化产能建成;2023年将有86.5万吨的负极,83.5万吨的石墨化产能建成。而全国范围内预计2022年下半年将有24.5万吨的负极产能,12.5万吨的石墨化产能建成;2023年将有127.5万吨负极,104.5万吨石墨化产能建成。
图16:各厂商产能投放情况预测(单位:万吨/年)
(3)供需平衡预测
预计石墨化供给紧张的情况将延续到 2023 年底。根据各季度的产能投放情况,以及参照历史情况对于全年的需求进行分配,进行了供需平衡测算。根据测算,虽然 23 年将有大量项目建成,但其产能释放节奏仍无法完全满足需求端的快速增长,预计石墨化供给紧张的情况将延续到2023 年底。在此之前,TOP7厂商负极材料产业产量与需求之间存在缺口,中小企业仍有一定投产布局空间。
图17:石墨化供需平衡测算(单位:万吨/年)
3、行业竞争格局
(1)强者恒强,市场格局呈现为“四大多小”
我国负极材料市场集中度较高,行业竞争格局相对较好,根据高工锂电数据,2021年中国负极材料CR3为50%,CR4达到56%,同比下滑3pct,CR6为80%,同比上升4%。国内负极材料企业强者恒强,出货表现抢眼的依然是贝特瑞、杉杉股份、璞泰来(江西紫宸)、凯金新能源,年度出货量均突破8万吨。从产量来看,负极材料市场已经从“三大多小”转变为“四大多小”局面。其中,贝特瑞、璞泰来(江西紫宸)和杉杉股份一直处于头部地位,2021年出货量占比分别为26%、15%、15%,东莞凯金近年来市占率逐步提高,与头部三家企业的差距逐渐缩小,2021年市场占比11%,稳居第四位。主要原因是:1)下游需求旺盛,前三大企业供不应求,客户转向其他具备产能的优质企业;2)第二梯队企业产能提升显著,出货量增速超160%;3)行业石墨化供应紧缺,供应商优先满足top6企业的订单,中小企业话语权较弱,产能利用率较低,推高CR6上升。
此外、中科星城和尚太科技扩产积极,市占率提升较为明显。总体而言,行业前四基本被贝特瑞、璞泰来(江西紫宸)、上海杉杉、凯金新能源霸榜,从发展趋势来看,尚太科技和中科新城发展较为迅速。
图18:2020-2021年中国锂电池负极材料行业集中度
图19:2021年中国负极材料市场格局
图20:2021年全球负极材料市场格局
在人造石墨领域,璞泰来(江西紫宸)和杉杉股份是双龙头,2021年在国内的市场份额均超过15%,凯金能源、贝特瑞、中科电气、尚太科技等紧随其后。
2021年贝特瑞在天然石墨领域一家独大,市场份额超过60%,翔丰华、江西正拓与中科电气分别占比17%、2%与2%,其他企业占比15%。
图21:2021年我国人造石墨负极竞争格局(单位:%)
图22:2021年我国天然石墨负极竞争格局(单位:%)
图23:各细分市场领先企业
图24:2018-2021年负极材料出货量前十大企业排名
(2)负极材料现有企业扩产加码,新入局企业增加,总产能急速扩张。
根据各公司公告,2021年主流负极材料上市公司璞泰来、贝特瑞、杉杉股份、中科电气、翔丰华产能分别为15.00/14.47/12.00/6.64/3.50万吨。进入2022年,负极材料领域尤为活跃,项目签约、开工投产动态不断。据不完全统计,年初至今,在负极材料领域已有15个投资项目获官宣,投资金额高达466.32亿元,年产能涉及144万吨;同时,开工投产项目22个,19个公布投资金额,共计达741.1亿元,年产能涉及254.1万吨。根据百川盈孚大数据不完全统计,2021年和2022年国内各厂商规划总产能为652万吨。
具体来看,负极龙头贝特瑞先后公布两大投资项目,累计超73.92亿元,其中,年产4万吨硅基负极材料项目2月16日宣布投建,4月8日就已开工;金汇能在雅安10万吨锂电池负极材料一体化生产基地调试点火当日,又与重庆市铜梁区、成都市青白江区、雅安市天全县签署合作协议,拟投建四川天全金亚能15万吨石墨化项目和重庆金汇能10万吨负极材料项目;东岛新能源百亿投资落户广东湛江雷州经开区,建设30万吨/年动力与储能电池负极材料一体化等。可以预见,在大量现有企业的扩产以及新入局者布局后,负极材料竞争格局将更加激烈。
图25:主要负极材料企业扩产规划
图26:2022至今我国负极材料投资项目情况
图27:2022年至今我国负极材料开工投产项目情况
4、区域分布
石墨化是人造石墨生产制备的关键环节,同时又是高能耗环节。从石墨化产能布局来看,我国石墨化产能主要集中在西北地区,市场格局较为分散。根据高工锂电统计,2021年内蒙古石墨化产能占比为41%、四川为17%、山西为12%、青海为8%。由于石墨化需要消耗大量的电力,因此石墨化产能布局整体上是根据电力供应能力以及电价分布的。据百川盈孚不完全统计,2021年内蒙地区石墨化产能27.1万吨,约占比全国65.8万吨的41%,内蒙古地区成为影响负极石墨化供给的关键。2021年3月9日内蒙古发改委、工信厅、能源局印发《关于确保完成“十四五”能耗双控目标任务若干保障措施》的通知,从2021年初开始针对不同行业采取了不同的管控措施,负极材料属于新材料行业,国家鼓励限电比例较低在20-30%左右,对应2万吨左右当地产能,占比全国2.86%,影响不大;独立及配套负极石墨化企业限电比例20-50%不等,约影响5.4-13.6万吨产能,占比全国产能比例约8.2%-20.67%,影响较大。此外,叠加冬季采暖和冬奥会因素的影响,导致负极石墨化供应紧缺加剧。负极材料企业因为石墨化资源稀缺产销受到限制。
从产能区域分布来看,负极材料现有产能主要集中在华东、华南、华北、西南地区。其中华东地区占据全国超1/3负极材料产能,主要来自于福建省和江西省的贡献,两地现有产能均在10万吨级以上;其次是浙江省和江苏省,现有产能为5万吨级以上。华南地区负极材料现有产能主要为贝特瑞、凯金能源等企业在广东省的产能布局,合计产能超20万吨,从具体省份来看,广东省占比26%最高。
华北地区产能主要分布在内蒙古自治区和山西省,其中内蒙古占比15%。得益于电价和上游原材料的优势,未来华北地区是负极材料企业主要扩产的区域之一。西南地区虽现有产能不高,但得益于动力电池产业发展及绿电优势,届时现有企业规划产能全部达产后,有望升至区域第一位。华中、东北及西北地区现有产能相较偏低,西北地区受益于电价优势,未来区域内负极材料产能有望得到一定提升。
图28:2021年中国锂电负极石墨化产能分布(单位:%)
图29:2021年中国锂电负极材料产能分布(单位:%)
图30:负极材料产能规划分布地图(数据来源:高工产业研究院(GGII)根据负极材料企业各基地投产产能统计)
5、未来发展趋势
(1)石墨类材料未来一段时间内仍是锂离子电池负极材料的主流,人造石墨产品一段时间内仍将成为主要增长点
根据《新能源汽车发展规划(2021-2055年)》,到2025年,新能源新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右,到2035年,纯电动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化。因此,新能源汽车市场在政策的支持下将继续保持高速增长的态势,人造石墨也将受动力锂离子电池需求的拉动,保持着较高的增长速度,未来一段时间内仍将成为锂电池负极材料的主要增长点。
(2)石墨化+一体化趋势加剧,行业集中度将进一步提升
石墨化是人造石墨的必经之路。石墨化是将物料按一定的升温曲线进行加热处理直至物料转化为石墨制品的过程,该过程以热能引起的运动为基础,使碳进一步富集,碳原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化。
石墨化在人造石墨中的占比较高。目前我国大部分负极材料厂商的石墨化都是以外协厂加工为主。根据璞泰来2021年年报,公司负极材料加工费占比为41.75%。但近年来受电价上涨和双控政策的影响,石墨化厂商产量受限,石墨化供给不足叠加石墨化加工费用上涨使得未来或将导致我国石墨化供需错配。同时委外加工石墨化也会大幅拉低企业的毛利率。为了解决这一痛点,近年来主流企业纷纷加大一体化投资布局以降本增效,提高石墨化自给率。负极材料头部企业凭借规模效应和客户、技术优势,在加大研发投入、提高产品性能指标的同时,通过在电费较低、政策优惠的地区布局一体化生产基地降低生产成本,可以进一步提高市场竞争力和市场占有率,预计未来负极材料市场集中度将会进一步向头部企业集中。
图31:我国石墨化供需情况
(3)硅基负极未来可期,4680电池加持助力硅基负极需求增加
为了满足消费者的续航需求,我国纯电动新能源汽车续航里程不断提高。解决续航里程的方法除了增加电池尺寸,其次是提高电池的能量密度。由于硅基负极的克容量远高于天然石墨和人造石墨,因此硅基负极的应用可提升动力电池的能量密度,提升新能源汽车的续航里程。
图32:动力汽车车型续航能力要求逐渐升高
但是虽然硅基负极具有克容量高的绝对优势,也存在着膨胀率高导致其安全性不高、导电性差等制约其商业化的特征。一般碳基负极在嵌锂反应中体积的膨胀不超过10%,而硅基则能膨胀360%,从而引发SEI膜破损等副反应,导致电池容量衰减。
近年来各大车企纷纷推出大圆柱体积电池如新型4680电池,特斯拉4680电池已实现量产,高能量密度电池成为未来关键赛点。在特斯拉和头部电池厂的推动下,预计4680电池将迎来需求拐点,带动主辅材向高能量高倍率方向加速升级,预计受特斯拉引领,国内企业将跟进布局4680电池,带动圆柱电池渗透率将进一步提升。
大圆柱电池凭借其更大的体积可以为硅的膨胀预留了一定的空间,减少了膨胀所带来的影响,同时大圆柱电池表面为弧形,可以在硅基负极的膨胀时多个方向分摊膨胀压力。大圆柱型电池的出现可以在一定程度上解决硅基负极膨胀率大这一痛点,提高负极材料膨胀率容忍度。进一步带动了硅基负极材料的需求增加,有望未来接力石墨负极材料。2017-2021年硅基负极材料的渗透率呈现逐年上升的趋势。
目前,硅基负极的市场集中度高,量产企业不超过3家,在研发及小试企业超过20家。硅基负极目前主要有三类企业,一是现有石墨类负极企业,如贝特瑞、宁波杉杉等;二是科研院校的创始团队,如天目先导等;三是电池企业或跨界进入该领域的纳米硅制造企业,如国轩高科等。各企业已提前做好战略布局,未来随着硅基负极市场发展,预计竞争赛道将愈发激烈。
图33:4680电池示意图
(4)硅碳负极将逐步走向产业化
硅碳负极材料是将硅基材料的缺陷进行改良,未来随着动力电池能量密度要求的提高,硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势,被视为硅基负极材料产业化的主要路线。目前,硅碳负极材料研发进展较快,该材料在日本已经得到批量使用,国内仅有少部分企业实现了小批量化生产,大部分仍然处于中试或者实验阶段。日本松下公司发布的NCR18650C型电池的容量高达4000mAh/g,并于2013年量产。美国特斯拉通过在人造石墨中加入硅基材料,已在部分车型上采用硅碳负极作为动力电池新材料。随着硅碳负极逐渐替代石墨作为电池负极的重要材料以及硅碳负极材料在技术、成本方面的进一步突破,硅碳负极逐步走向产业化发展趋势。
图34:中国硅基负极出货量及渗透率(万吨,%)
图35:大圆柱电池厂商布局
图36:硅基负极材料领域布局
三、行业壁垒
1、技术壁垒
锂离子电池负极材料行业属于资金、技术密集型产业。各锂电池生产厂商通常与合作的负极材料供应商形成了自身独特的技术路线,从原材料的选择、各类材料的比例、辅助材料的应用以及生产工艺的设置均需要多年的技术与经验积累。锂离子电池负极材料的生产工艺技术复杂,研发周期较长、品质管理难度较大,有较高的技术壁垒。随着下游锂离子电池厂商对负极材料的技术参数、性能指标、一致性等要求不断提高和改进,对负极材料生产企业的技术创新能力和研发效率相应提出了更高的要求,进一步提高了行业的技术门槛。
体现负极行业技术门槛和企业生产水平的主要是造粒、石墨化和包覆。行业领导者的技术领先性主要体现二次造粒、碳化包覆、二次包覆、掺杂改性等工序程序上。造粒是人造石墨加工关键环节,造粒分为热解工序和球磨筛选工序。
热解工序:将中间物料投入反应釜中,在惰性气体氛围和一定压力下,按照一定的温度曲线进行电加热,于200-300℃搅拌1-3小时,而后继续加热至400-500℃,搅拌得到粒径在10-20mm的物料,降温出料。
球磨筛分工序:真空进料,将经过热解工序的物料输送至球磨机进行机械球磨,10-20mm物料磨制成6-10微米粒径的物料。
石墨化:石墨化是利用热活化将热力学不稳定的碳原子实现由乱层结构向石墨晶体结构的有序转化,因此,在石墨化过程中,要使用高温热处理(HTT)对原子重排及结构转变提供能量。
2、客户进入壁垒
负极材料对锂离子电池的能量密度、循环性能、充放电倍率、低温放电性能影响较大。锂离子电池生产商通常需要经过小试、中试、大试、小批量、批次稳定性等严格复杂的产品测试程序来选择负极材料供应商,并逐步放大批量至量产,历时少则半年、长则3至5年。出于对产品性能的稳定性和一致性要求,动力电池的正极材料、负极材料和电解液的体系匹配确定后则不会随意更换。同时,按照行业IATF16949要求,材料一旦通过电池生产制造商进入汽车厂商的供应体系后,未经汽车厂商的同意,材料不得更换。因此,负极材料生产厂商和动力电池生产厂商的客户粘性较强,多数锂离子电池厂商不会轻易更换供应商,已经进入主流供应商体系的厂商会相对较为稳定,新进入者无法在短期内获取目标客户。
3、资金壁垒
锂离子电池负极材料行业属于资金、技术密集型行业,行业固定资产投资较大、不同生产厂家的设备工艺及其后续更新改进的定制化程度较高,新产品研发投入较大,产品从投入研发到下游客户批量供应的周期较长。因此,行业新进入者需要长时间较大的资金投入,在未能投产并实现盈利之前一定程度上面临较大的资金压力。未相信随着制造工艺的成熟和技术的革新,以及硅基材料市场需求的不断扩大,规模化生产后负极材料的加工成本必将逐渐下行。
四、龙头企业分析
1、企业概况
(1)贝特瑞
贝特瑞新材料集团股份有限公司成立于2000年8月,隶属于中国宝安集团是一家锂离子二次电池用正负极材料专业化生产厂家,2015年在新三板挂牌交易,2021年11月平移北交所上市。贝特瑞是一家以技术创新为引领,以技术领先、产品及产业链布局完善、国际与国内主流客户并重为特色,以锂离子电池负极材料和正极材料为核心产品,行业地位突出的新能源材料研发与制造商。其主营业务包括锂离子电池负极材料、正极材料及石墨烯材料三大业务板块,主要产品包括天然石墨负极材料、人造石墨负极材料、硅基等新型负极材料、磷酸铁锂正极材料与高镍三元正极材料等锂离子电池正负极材料。这些材料是制造新能源汽车动力电池、消费电子电池、储能电池的核心材料。
(2)璞泰来
上海璞泰来新能源科技股份有限公司,于2012年11月注册成立于上海张江高科技园区。璞泰来所服务的锂离子电池市场,处于清洁能源、节能环保及高效储能相关的关键产业环节,主营业务聚焦于锂离子电池关键材料及自动化工艺设备领域,涵盖负极材料及石墨化加工、隔膜及涂覆加工、自动化装备、PVDF及粘结剂、铝塑包装膜及光学膜、纳氧化铝及勃姆石等。
(3)杉杉股份
宁波杉杉股份有限公司成立于1992年,并于1996年在上交所上市,股票简称“杉杉股份”(股票代码:600884.SH)。1999年-2005年公司开始转型,布局新能源产业,其中1999年、2003年、2005年分别成立上海杉杉科技(负极)、杉杉能源 (正极)、东莞杉杉(电解液),初步完成新能源产业布局。2016年,杉杉能源挂牌新三板上市,动力电池PACK工厂投产。2019年,杉杉锂电材料正极、负极两个10万吨项目投产,公司规模优势凸显。2020年并购LG化学偏光片业务。
(4)中科电气
湖南中科电气股份有限公司成立于2004年4月,并于2009年12月25日在深交所创业板上市,简称“中科电气”(股票代码:300035.SZ)。公司深耕以电磁冶金为核心的磁力装备,并逐步布局新能源锂离子电池负极材料。2016年,公司收购湖南星城。
图37:四大龙头企业情况对比
2、企业经营情况
贝特瑞:公司营收同比高增,2021年公司营收大幅上涨。根据数据显示,公司2021年营收为104.91亿元,同比+135.67%
璞泰来:公司营收、归母净利润均同比高增。2021年公司营收为89.96亿元,同比+70.36%。公司营收大幅增长主要是由于公司产能逐步释放所致。
杉杉股份:从营收方面来看,2017-2021年,2021年公司营收大幅上涨,根据数据显示,公司2021年营收为207亿元,同比+151.8%
中科电气:从营收方面来看,2017-2021年,整体呈现上涨趋势。2021年公司营收大幅上涨,根据数据显示,公司2021年营收为21.94亿元,同比大幅增长125.26%
通过对四家企业近五年毛利率变动情况进行对比来看,负极材料企业毛利率水平位于20%-40%之间,中科电气毛利率整体水平最高,璞泰来近年来毛利率水平逐步提升,2021年毛利率35.65%位于四大龙头企业第一。
图38:2017-2021贝特瑞营业收入情况
图39:2017-2021杉杉股份营业收入情况
图40:2017-2021璞泰来营业收入情况
图41:2017-2021中科电气营业收入情况
图42:2017-2021四大企业毛利率变动对比
图43:2021年负极材料生产情况对比
3、研发投入
2021年贝特瑞研发投入5.91亿元,占本年营业收入的比重为5.64%,较去年增长136.66%。面对新能源行业的高速发展趋势,为保持在材料领域的技术持续领先优势,贝特瑞一方面对现有产品不断升级迭代,如天然石墨、人造石墨、硅基材料、无定形碳、高锦三元材料等;另一方面也在积极布局前沿技术,包括全固态电解质、锂金属负极、燃料电池材料、石墨烯高导热材料及电池材料回收技术等。2021年中科电气研发投入占比4.47%,较上年有所下降,通过对比可以看出中科电气的研发投入比率一直名列前茅。2021年璞泰来研发投入5.43亿元,占本年营业收入的比重为6.03%,为2021年四家企业最高,较去年增长105.50%,主要是公司为保持研发优势,持续加大研发投入所致。2021年杉杉股份研发费用投入占比为3.46%,近年来逐渐加大研发投入占比,其研发费用率并非行业前列的主要是由于营收绝对值较大,若对比研发费用绝对额,杉杉股份的研发投入力度处于行业前列。
图44:2017-2021四大企业研发费用率变动对比
4、产能规划与业务布局
(1)贝特瑞
贝特瑞负极材料龙头地位稳固,围绕锂离子电池正负极材料为核心的新能源材料领域形成了完善的产品及产业链布局,形成了以锂离子电池正负极材料为核心的新能源材料产品体系,形成了覆盖华南、华东、华北、中西部地区等境内主要新能源产业集群区域的产能布局,形成了天然石墨负极材料、人造石墨负极材料以及三元正极材料等核心产品相关的关键原材料资源或关键工艺工序产能的产业链资源布局,形成了在储能应用、电池回收、石墨烯材料研发与应用等新能源产业发展前沿领域的前瞻性布局。
从负极材料来看,1)公司有两个锂电池负极材料一体化项目,分别为年产20万吨和年产8万吨,其中年产8万吨项目持股比例为60%。一体化项目落地后,公司石墨化自给率有望大幅提升。2)公司已有3000吨硅基负极产能,根据公司公告,公司规划有4万吨负极材料产能,其中2万吨预计将于2023年投产。
(2)璞泰来
璞泰来自成立以来业务发展稳健,通过新设、合资及并购等方式先后在江西、广东、福建、江苏、山东、内蒙等地成立了超过二十家全资/控股子公司,经过前期的业务布局,相关业务互动发展并产生良好的协同效应,形成了以锂离子电池负极材料、涂覆隔膜、自动化涂布设备、铝塑包装膜等业务的全面延伸。负极材料一体化产能布局加速。截至2021年12月31日,公司已经形成年产15万吨以上的负极材料有效产能,其中包括11万吨石墨化加工及10万吨碳化加工配套产能。四川紫宸20万吨负极材料一体化生产基地一期项目有望在2022年底投产。
(3)杉杉股份
公司在前期产能扩建和技术升级的基础上,加大一体化基地的建设,包头二期预计在2022年达产,四川20万吨一体化基地一期已经开工建设,预计2022年年底公司负极材料产能将达到20万吨,公司的规模优势将进一步突显。
同时杉杉股份大力发展硅基负极领域,目前第二代硅氧产品已实现量产,主要应用于消费和电动产品,正在开发第三代硅氧以及新一代硅碳产品,为动力电池应用做准备,目前已经通过主流动力电池客户认可。
(4)中科电气
中科电气负极材料扩产加速。根据公司公告,2021年公司有5个新增产能项目建设,1)提升贵州中科星城产能,使其负极材料达到5万吨/年,新增年产3万吨锂电池负极材料及4.5万吨石墨化加工建设项目;2)建设湖南中科星城年产5万吨锂电池负极材料生产基地项目;3)注资参股子公司集能新材料新增的1.5万吨/年负极材料石墨化加工项目;4)与亿纬锂能合作投资25亿元建设“年产10万吨负极材料一体化项目”;5)贵州贵安新区投资25亿元建设“年产10万吨锂电池负极材料一体化项目”。
五、观点总结
(1)新能源汽车需求爆发式增长,带动锂电池负极材料需求快速提升,经过测算,未来负极材料的市场需求空间呈现逐年增加的趋势。
(2)石墨类材料现阶段仍是市面主流产品,地位稳固,未来一段时间内仍是锂离子电池负极材料的主流,人造石墨产品或将成为主要增长点。
(3)目前负极材料行业强者恒强,市场格局呈现为“四大多小”。市场集中度较高,未来有进一步上升趋势。同时行业石墨化和一体化趋势加剧,各大企业纷纷扩产加码,投资一体化项目以期降本增效,叠加新入局企业增加,总产能急速扩张。
短期内石墨化仍面临供需不平衡的风险,直到2023年底石墨化和负极材料会一直存在一定的供需缺口,但长期来看随着产能扩张有望缓解。
(4)基于未来对锂电池更高性能的需求,硅基材料凭借其大比容量的绝对优势有望接棒石墨类材料。硅基负极未来可期,4680电池大圆柱体积电池的推出布局同步加持助力硅基负极需求增加。硅基负极已成为负极材料龙头企业们重点关注的新赛道。
(5)锂离子电池负极材料行业属于资金、技术密集型行业,存在一定进入壁垒。同时从客户获取上看负极材料生产厂商和动力电池生产厂商的客户粘性较强,多数锂离子电池厂商不会轻易更换供应商,已经进入主流供应商体系的厂商会相对较为稳定。