一、行业概述
1、负极材料
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液、电池外壳组成。负极材料是锂离子电池的重要原材料之一，对于锂离子电池起关键作用。在充电过程负极材料中不断地与锂离子发生反应，将锂离子“擒获并存储”起来，亦将外部的功以能量的形式存储在电池中。在电池的放电过程中，锂离子从负极转移到正极，电池对外做功。因此，锂离子与负极材料的可逆反应能力决定着锂离子电池的储能效应，锂离子电池性能的提高在一定程度上取决于对负极材料性能的改善。
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%。
2、分类
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、无定形碳等。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。非碳材料中主要包括：硅基负极材料、钛酸锂负极材料等。硅基负极材料中可以分为SiO负极材料、硅碳负极材料等。其他类型负极材料还包括钛酸锂、软碳、硬碳等，这些（钛酸锂、软/硬碳）也是钠离子电池的主要负极材料。
三、产业链分析
从锂电池负极材料产业链来看，上游为原材料，中游为制造加工商，下游为应用领域。
1、上游
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；负极材料的设备主要包括流化床、回转炉等。
2、中游
负极材料的中游为负极材料的制造加工，生产含不同种类的负极材料。
3、下游
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。
四、竞争格局
中国是负极材料主要产地，负极行业高度聚集，国内竞争格局逐步走向“四大多小”。从全球竞争格局来看，2021年贝特瑞、璞泰来、杉杉股份市场占比分别为14.3%/11.9%/11.7%，且市场份额相对较为稳定。2021年中国占全球负极材料市场的比重为86.10%，远高于其他国家。从国内竞争格局来看，国内竞争格局略微有所变化，“四大多小”趋势逐步明显。2021年贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、凯金能源占比分别为21%/12%/12%/11%。凯金能源占比逐步向第一梯队靠近。
五、负极材料行业趋势
就当前的市场而言，在大规模商业化应用方面，负极材料以人造石墨为主。人造石墨的负极材料的理论容量为310-360mAh/g，随产业日趋成熟，目前高端石墨已接近理论容量，提升空间较小。而硅材料的常温理论克容量为3580mAh/g，高温理论克容量为4200mAh/g。同石墨相比，硅基理论克容量接近其十倍。据研究，负极材料克容量越高，电池的整体质量则越低，相应的质量能量密度则越高，当质量能量密度要求达到280Wh/kg，就必须使用硅基材料作为负极。随电池能量密度的提升，其在电动汽车上的续航里程也将有效提高。所以在此背景下，克容量高的硅基负极材料成为各大负极厂商重点研究对象。
1、天然石墨负极：出货增速相对缓慢
天然石墨受其特性影响，增速相对缓慢。2017-2021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。根据GGII统计，2018/2019/2020/2021年我国天然石墨出货量分别为4.58/4.77/5.84/10.08万吨，分别同比增长16%/4%/22%/73%。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。
2、人工石墨负极：改进石墨化工序是降本重点
人造石墨原材料为针状焦、沥青焦和石油焦，通过破碎、改性造粒、焙烧等六个步骤加工而成。根据翔丰华募集说明书，负极生产工艺中的改性造粒、石墨化和包覆炭化三个环节技术含量较高，能够体现行业的技术门槛和企业生产水平，行业领导者的技术领先性主要体现在二次造粒，炭化包覆、二次包覆和掺杂改性等工序程序上。人造石墨成本中制造费用和加工费占比较高，而石墨化是负极生产中成本最高的工序。
从能耗上来看，石墨化企业属于高能耗企业。石墨化炉种类多样，但高温以及高耗电量难以避免。我国目前主流的石墨化炉为艾奇逊石墨化炉和内串式石墨化炉。其耗电区间分别为4000～4800kwh/t、3300～4000kwh/t。
从供需情况上看，2023年我国石墨化或将呈现供给不足的情况。根据头豹研究院测算，2022年我国石墨化供给和需求分别为72万吨和64万吨；2023年我国石墨化供给和需求分别为85.3万吨和91.4万吨。
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。1）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。2）石墨化市场格局较为分散，根据头豹研究院，2021年我国外协厂的石墨化市场占比达到了63%。在上市公司中，璞泰来石墨化市场份额最大，达到了整体市场份额的13%。
从政策端来看，双控政策不断出台，石墨化产能释放受阻。2021年国家发改委出台《完善能源消费强度和总量双控制度方案》后，各省市发改委相继出台相关的双控政策，石墨化厂商产量受限。以我国石墨化产能占比最大的内蒙古自治区为例，2022年7月内蒙古自治区发改委发布了《关于完善能耗强度和总量双控政策保障“稳中求进”高质量发展的通知》，其中下达了对于各盟市年度能耗强度降低目标任务，以及加强了对于“两高”项目的认定、管理、审核。
3、硅基负极：硅基负极为未来发展方向
硅碳复合负极材料和SiO负极材料是目前主流硅基复合材料。根据凯金能源招股说明书，未来最有希望实现较大规模应用的硅基负极主要有SiO、硅碳复合负极材料及硅基合金负极材料三大类。硅碳复合负极材料以及SiO负极材料的工艺相对成熟，综合电化学性能较优，是目前最为主流的硅基负极材料。硅基合金负极材料相对碳负极材料克容量提升效果明显，但因为其工艺难度高、生产成本高，且首次充放电效率较低，目前尚未大规模使用。
硅材料在嵌锂过程中巨大的体积膨胀诱导极大的内应力产生，内应力的释放会导致硅颗粒破裂甚至粉化，破碎的硅颗粒与电极失去电接触，还会导致电极结构破坏，部分电极与极片失去电接触，导致电池容量衰减。当负极处于低电位时，有机电解质会在负极表面进行分解，分解产生的物质在电极表面沉积，形成固体电解质界面膜，即SEI膜。硅负极表面的SEI膜会随着硅体积的变化而发生破裂，新暴露在表面的硅在充放电过程中会继续生成新的SEI膜，导致电池中有限的活性锂损失，进而降低使用寿命。而锂离子电池首次充放电过程中，SEI膜的形成会永久地消耗来自正极的锂，造成首次库伦效率（首次充电效率）和能量密度偏低。其次，硅的导电性能相较碳材料来说较差，在高倍率下不利于电池容量的有效释放。
由于硅负极在嵌脱锂循环过程中会发生严重的体积膨胀和收缩，造成材料结构的破坏和机械粉碎，导致电极循环性能较差，因此需要改性，具体手段包括硅的纳米化、硅的复合化、硅的多孔化等等。单一的改性手段难以使硅基负极达到商业化要求，必须通过多种手段复合改性，并开发新型的工程技术，才能实现硅基负极材料的可控制备。
切入硅基材料企业可划分为四大类。一为石墨类负极企业，包含璞泰来、杉杉股份、正拓能源、贝特瑞、中科电气、翔丰华等；二为科研院校创始团队，如天目先导、壹金新能源等；三为电池企业，如宁德时代、国轩高科、力神等；四为化工企业跨界或硅材料企业，如石大胜华、新安股份、硅宝科技等。
参考研报：
1.方正证券-负极材料行业：负极材料量价齐升，降本增效或成企业胜负手
2.东亚前海证券-锂电池行业系列报告之负极材料：人造石墨高歌猛进，硅基负极未来可期
3.海通证券-石油化工行业深度报告：石油化工产业链锂电材料概述
4.东吴证券-贝特瑞-835185-一体化扩产加速，负极王者再展宏图
5.信达证券-福鞍股份-603315-公司深度报告：环保工程优势巩固，开辟锂电负极新成长级
6.浙商证券-杉杉股份-600884-深度报告：负极+偏光片双翼共展，一体化布局加速
7.东方证券-新能源汽车产业链行业：硅基负极，新一代锂电材料，市场化进程加速
