天然石墨是从天然石墨矿石中提纯得到,是成本最低的一种负极材料,比容量较高,但其充放电循环性能不佳,首次效率一般只能达到90%,主要应用于消费类电池领域。
人造石墨是易石墨化碳(石油焦、针状焦)经过高温处理后生成的石墨产品。虽然其工艺流程较为复杂、成本相对较高、能量密度也略低于天然石墨,但是其循环性能、大倍率充放电效率、与电解液的相容性、容量区间均优于天然石墨,现已成为动力电池和中高端消费电池的主流负极材料。
非碳材料涵盖硅基、钛基、锡基、氮化物和金属锂,这类新型负极目前仍处研发或小规模生产阶段,尚未实现商业化。
图表 天然石墨与人造石墨对比
资料来源:公开资料
随着新能源汽车产业的发展,电池生产厂家不断探索负极体系。日本日立和 GS 汤浅公司( GS Yuasa 以及韩国LG 均采用了硬碳材料作为动力电池的负极材料,应用于 EV 和 HEV 。国内电池材料厂家也在积极研发并小规模生产了部分硬碳产品。
2019年中国锂电池负极材料市场规模为120.0亿元,同比增长14.29%。2021年市场规模约为192亿元。
据高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示,2021年中国锂电负极市场出货量72万吨,同比增长97%。
图表 2018-2021年中国负极材料出货量(万吨)
资料来源:公开资料
从产品出货结构来看,人造石墨产品占比持续提升,市场份额上升至84%;天然石墨占比下降,市场份额下滑至14%,主要原因为:1)受动力及储能市场需求带动,人造石墨对比天然石墨具有更好的一致性与循环性,带动人造石墨占比提升;2)我国主要锂电池企业逐步转向人造石墨,带动了人造石墨出货量占比进一步提升。
图表 2020-2021年中国负极材料细分产品结构(%)
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从市场竞争格局来看,2021年由于行业火爆的增长势头,叠加国家出台限电、双减等政策,导致部分中小负极企业生产受到限制。对比2020年,CR3市场集中度下滑,CR6市场集中度上升,主要原因有:
1)下游需求旺盛,TOP3企业产能有限,满产满销,而其他具备产能的实力企业订单充足,产能利用率提升,挤占了CR3部分市场份额;
2)二线企业新增产能超10万吨/年,出货量同比增速超160%,推动CR6市场集中度不断提升;
3)行业石墨化供应紧缺,三线及以下企业行业话语权弱,石墨化优先供应TOP6企业,中小企业受石墨化供应影响,产能利用率低,进一步推高CR6市场集中度上升。
图表 2020-2021年中国负极材料行业集中度(%)