负极材料是锂电池关键构成部分，过去几年得益于新能源车的爆发，负极材料需求快速增长，行业供需总体比较平衡。在技术路线上，主要应用于动力电池的人造石墨迅速增长，已经成为主流路线，未来也将是负极材料的趋势。近半年以来，由于人造石墨重要原材料石油焦、针状焦价格暴涨，加上石墨化生产环保要求的成本压力，负极材料的制备成本大幅上涨。由于负极比较同质化，前期的成本压力并没有成功的传导；近期的成本压力可能已经接近了小企业的盈亏平衡水平，我们分析，后续负极材料将有一定幅度的涨价。
摘要
人造石墨是未来负极材料趋势：人造石墨具备长循环、高温存储、高倍率等天然石墨所不具备的优势，国内新能源汽车锂电池所采用的负极材料多是人造石墨。2016年，人造石墨在负极材料中的渗透率超过60%，未来几年动力电池是拉动人造石墨产量大幅上升的主要引擎。
负极材料总体供需结构基本平衡，竞争格局比较稳定：近几年，负极材料需求快速增长，产能利用率逐年上升，2016年负极材料行业产能利用率在80%左右，供需结构总体平衡。其市场格局也比较稳定，2016年负极材料中，贝特瑞、杉杉股份、江西紫宸合计占比近60%。人造石墨市场上，杉杉股份和江西紫宸共同占有约40%的市场份额，天然石墨市场贝特瑞占比50%多。
原材料、环保压力推动成本上升：石油焦、针状焦是负极材料的重要原材料，之前在负极材料低端产品成本中占比10%多，高端产品占有15%左右。2017年以来，石油焦、针状焦价格暴涨。此外，石墨化等工艺在成本中占比近50%，该工艺受环保检查影响，供给可能受限，也提升了加工环节成本。我们估算，负极材料中低端产品成本增加10-15%，高端产品成本增加20%以上。
需求向好，且已接近中小企业盈亏线，人造石墨负极材料后续将涨价。由于负极较同质化，近5年以来，负极价格一直在缓慢下跌。年初以来的成本压力、资金周转压力，已经使得中小企业接近了盈亏平衡线，我们预计，后续人造石墨负极材料可能会有近20%幅度的涨价，天然石墨可能也有一些提价。
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风险提示：产品价格无法传导至下游。
一、人造石墨是未来负极趋势
1.1 负极材料简介
锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，作为锂电池的四大关键材料之一，负极材料占锂电池成本比例为5%-15%（不同的类型电池占比略有所差异），其技术也最为成熟。
负极材料按其原材料种类和制造工艺可大致分为碳材料和非碳材料，而由于碳材料对锂的点位比较低（一般小于1V），同时具有导电性好、结晶度较高、具有良好的层状结构等特性，适合锂的嵌入脱嵌，是比较理想的负极材料。
而碳材料中的石墨化碳材料是最主要的负极材料，其中天然石墨、人造石墨、中间相炭微球有较大规模的产业化应用。
人造石墨是将易石墨化炭（如沥青焦炭）在氮气中经1900-2800摄氏度的高温石墨化处理制得；天然石墨通过天然石墨矿石提纯可得，这两种石墨材料工艺成熟、成本较低、性能较好，是目前负极材料中的主流产品。
软碳指在2000摄氏度以上的高温下能石墨化的无定形碳，由石油沥青在1000摄氏度左右热处理，使其脱氧、脱氢而成，制成品中存在一定杂质，难以制备高纯碳，但资源丰富，价格低廉。硬碳是高分子聚合物的热解碳，这类碳即使在3000摄氏度的高温下也难以石墨化，这类材料有较高的比容量，硬碳虽然倍率、循环等性能优良，但是成本高、首次效率低、加工和高温性能差，因此目前仅限于小规模产业化阶段。
目前碳材料是锂离子二次电池较好的负极材料，但缺点是比容量低，在有机电解液中会形成钝化层，引起初始容量损失，存在明显的电压滞后现象，并且碳电极的性能受制备工艺的影响较大。因此在研究碳负极材料的同时，非碳负极材料也在研究过程中，目前钛酸锂、金属合金、硅碳复合等新型负极材料目前已经处于试用或小规模产业化阶段，但普遍受到技术成熟度或成本的制约，离大规模应用尚有距离。
1.2 人造石墨是未来负极趋势
目前负极材料的主流为天然石墨和人造石墨，人造石墨已成为我国负极材料中占比最高的材料。
生产工艺上，人造石墨成本较高：天然石墨为从天然石墨矿产提炼出来的产品，人造石墨为焦炭类原料经过高温石墨化处理后转化成石墨的产品，工序流程较长，相应的同档次的人造石墨的成本和销售价格较天然石墨要高。
产品用途上，天然石墨难以替代人造石墨在动力电池领域的应用：天然石墨性价比较高，容量、压实、低温性能较好，主要应用于消费类电池领域；人造石墨由于其价格区间和容量区间较宽，且具备长循环、高温存储、高倍率等天然石墨所不具备的优势，主要应用于动力电池和中高端电子产品。而目前为止，天然石墨难以代替人造石墨在动力电池以及高端电子领域的应用。
2016年国内人造石墨负极产量为8.03万吨，同比增长76%，产量已连续三年保持40%以上增速，2016年产量在占国内整体负极产量68%。
受新能源汽车应用影响，人造石墨未来占比将继续上升：目前国内新能源汽车锂电池所采用的负极材料大多使用人造石墨，新能源汽车在国家政策的扶持下呈爆发式增长阶段，带动动力电池的大幅增长，未来几年动力电池是拉动人造石墨产量大幅上升的主要引擎。
1.3 新型负极材料层出不穷
石墨类负极材料具有工艺成熟、生产成本等优点，但其与电解质在界面形成一层膜，容易形成锂支晶，安全性较差；同时由于其层状结构，导致锂离子嵌入脱嵌的过程中引起较大形变（10.3%），导致循环性能不足；另外锂离子在石墨中的迁移速率较低，导致充放电较慢。在石墨类负极材料诸多性能不够优良的情况下，新型负极材料的研究也逐渐开始，目前已有部分实现小批量生产，但整体上由于技术、配套工艺的不成熟及较高的成本，目前应用范围较小。
碳类负极材料中的新型材料主要是碳纳米材料，而根据结构层次不同可分为碳纳米管和石墨烯。
碳纳米管是一种单层或多层纳米级管状材料，主要由C-C共价键结合而成的碳六边形组成。具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高和界面效应强等特点。研究表明，碳纳米管在较大电流密度下充放电比一般碳材料具有更高的放电容量和良好的嵌锂稳定性。其作为电池的负极材料潜力很大。
石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，稳定的苯六元环是其基本结构单元。与石墨相比，有较高的可逆储锂容量；减少层数有利于获得更高的可逆容量；石墨烯具有超大比表面积。研究发现：石墨烯片层的两侧均可吸附1个Li+，所以石墨烯的理论比容量是石墨的两倍。目前国内石墨烯负极材料与国外在技术和经验方面都有较大差距，不能完全实现下游的应用。
新型负极材料中最主要的是非碳负极材料，目前研究比较多的是钛基、硅基、锡基三种。
锡的氧化物氧化锡和氧化亚锡都可以作为负极材料，氧化锡和氧化亚锡都具有一定的储锂能力其混合物也具有储锂能力，但在反应过程中有体积变化大首次不可逆容量较高循环性能不理想等缺点，因此对锡。
钛基氧化物材料是脱嵌类材料的代表，主要包括二氧化钛（如TiO2-B）和钛酸锂（LTO）。LTO2被誉为“零应变”材料，在循环过程中材料体积变化小，结构不发生变化，其理论容量比石墨要低。TiO2-B是近些年发展起来的材料,与Li4Ti5O12相似，其也具有稳定的充放电平台，循环稳定性良好，且理论容量容量更高。目前LTO产品已经实现小量规模化生产，但其成本仍然较高。
硅碳复合材料成最大发展方向：硅负极材料理论容量比达到4200mAh/g以上，远高于石墨类负极(372mAh/g)。然而硅在充放电过程中存在较大的体积变化，从而导致材料的容量衰减较快，电池的循环性能很差。所以需要对Si进行改性，提高硅基负极材料的电化学性能，主要的改进方法一般采用表面处理、多相掺杂、形成硅化物等在硅基材料中，而研究表明将石墨材料（包括碳纳米管、石墨烯等）和硅基材料复合后，有良好的效果。由于特斯拉在其新能源车电池中使用硅碳复合材料电池，加上国家对新能源车动力电池高倍率、高容量的要求，硅碳复合材料有潜力成为最大发展方向。
二、负极材料需求快速增长，市场格局稳定
2.1 新能源车带动需求增长，扩产速度不及需求增长
近年来负极材料规模的迅速增长受益于新能源汽车发展：锂电池根据其应用可分为消费电池、动力电池和储能电池三类。消费电池主要用于手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等，是锂电池三大终端应用市场中规模最大的领域，2016年其市场规模接近动力电池与储能电池的和。储能电池市场目前尚处于培育阶段，相比其他两类市场规模很小。
动力电池主要应用于新能源汽车生产，故而动力电池市场与新能源汽车市场高度重合。而我国近年来国家政策大力扶持新能源汽车，新能源汽车的爆发增长带动动力电池的增长，进而使负极材料的需求大幅上升，负极材料市场迅速扩大。
产能扩张速度低于产量增长速度，供需结构整体平衡：在新能源车爆发增长的刺激下，负极材料尤其是人造石墨负极材料的需求大幅上升，各企业纷纷进行产能扩张。而从各企业的产能利用率来看，从2014年到2016年企业的产能利用率在逐渐上升，各企业产能扩张速度慢于下游需求增长速度，到2016年主流企业产能利用率都在80%以上，杉杉股份甚至出现产品供不应求的情况，整体供需平衡。
2.2 稳定的竞争格局
负极材料生产集中度较高：2016年负极材料市场贝特瑞与杉杉股份两家占比超过40%，加上江西紫宸、深圳斯诺、翔奉化行业前五市场占有率超过70%。
分产品看，人造石墨市场杉杉股份和江西紫宸共同分得超过40%的市场，呈现双寡头格局；天然石墨市场贝特瑞占比高达55.31%，呈现一家独大的格局。
三、原材料涨价推动成本上行，人造石墨即将涨价
3.1 人造石墨原材料涨价明显
负极材料生产过程主要包括首次加工、石墨化外协加工和二次加工环节，其中首次加工包括原材料粗碎、粉碎、改性、整形等环节。首次加工得到的半成品通威委外加工进行石墨化；石墨化外协加工完成后，再进行二次加工，包括成品混批、筛分除磁等环节。部分产品需要进行碳化处理。
人造石墨负极材料可分为高、中、低端三类，其原材料主要是焦类、沥青。低端人造石墨负极以石油焦为原材料，中、高端人造石墨负极的原材料是针状焦。
原材料成本占比不高：人造石墨负极材料涨价前，低端产品中约10%的成本为石油焦，中高端产品中约25%的成本是针状焦，沥青占比约为5%，石墨化成本约占到60%，部分公司需要使用石墨，约占比5%，原材料在成本中占比相对较低。
从量上而言，每吨低端人造石墨负极材料需要的石油焦大约为1-2吨，中高端人造石墨产品的针状焦约需要0.5-1吨，沥青约0.05吨。
原材料2017年涨价幅度巨大，成本上升10-15%：石油焦从年初的1100元/吨涨至4300元/吨，煅后焦从2000元/吨增长至7500元/吨，针状焦从年初6000元/吨左右上涨至1.75万元/吨，焦类原材料价格均翻三倍；沥青也涨价约20%。
涨价后，低端人造石墨产品中石油焦的成本占比由10%上升至20-25%，而中高端人造石墨产品中针状焦的成本占比由25%上升至40%左右，成本占比均提升10-15个百分点，人造石墨产品成本增加。
某典型人造石墨负极公司成本构成（涨价前），石油焦价格从2016年末1100元/吨，上涨至2017年上半年3000-4500元/吨，由此造成总成本增加约10-15%。
3.2 石墨化工艺受制于环保压力，供给有可能出现瓶颈
石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温，使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠，且具有石墨结构的高温热处理过程。
其目的是：（1）提高产品的热、电传导性。（2）提高产品的耐热冲击性和化学稳定性。 （3）提高产品的润滑性、抗磨性。（4）排除杂质，提高产品强度。
石墨化是主要是外协加工，成本占比高：石墨化过程成本占比约为60%，是最主要的成本来源。
负极材料厂商紧随下游锂电池厂商客户在华南、华东，由于石墨化过程工艺耗电量大，石墨化厂商则主要在电费较低省份。所以负极材料厂商将石墨化过程外包给石墨加工厂商，这是业内常见的做法。
受制于石墨电极环保检查，加工环节成本也在提升：石墨化过程主要在石墨加工厂，如石墨电极生产厂商中委托加工。由于今年环保部门加大了督查力度，华中地区企业开始停产，石墨化供给能力受限。
3.3 中小企业接近盈亏线，人造石墨将有一定幅度的涨价
负极行业的产品比较同质化，产品议价能力较低，过去5年以来，行业的龙头企业保持了一定的盈利能力，但负极价格一直在缓慢下跌。
成本压力、资金周转压力，已经使得中小企业接近了盈亏平衡线。过去负极龙头企业维持在30-35%的毛利率，中小企业毛利率在25-30%左右。年初以来的原材料涨价，对人造石墨材料影响较大：预计低端产品的成本增长15%个百分点左右，高端产品成本增长20-25%个百分点左右。
如果考虑石墨化中间加工环节成本提升，影响应该更大。
另一方面，下游对负极材料采购账期一般在3-6个月以上，而上游针状焦等采购基本为现金采购，资金周转压力大。
综上，我们分析，中小型负极公司，已经接近了盈亏平衡线，后续负极材料涨价，可能从小客户开始。预计，后续人造石墨负极材料可能会有近20%幅度的涨价，天然石墨可能也有一些提价。
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