石墨化缺口仍在工藝迭代及一體化布局重塑負(fù)極格局

1、1 總論負(fù)極材料是鋰電池四大關(guān)鍵材料之一，約占整個鋰電池制造成本 8%左右，關(guān)鍵功用在于可逆地脫/嵌鋰離子，是由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)過干燥、壓制而成。天然石墨雖然具備成本和比容量的優(yōu)勢，但是人造石墨在循環(huán)性能、安全性能、充放電倍率表現(xiàn)更為優(yōu)秀，市占率目前穩(wěn)定在 80%以上。天然石墨市場份額高度集中，人造石墨市場仍較分散。主要由各負(fù)極廠商產(chǎn)品定位帶來價格以及市場的分層，從而造成格局相對分散且穩(wěn)定的局面。目前來看負(fù)極材料市場已形成三大四小格局，尚未走出絕對龍頭，“三大”企業(yè)間無絕對差距，“四小”市占相近，追趕“三大”意愿強烈。圖表 1 2021 年人造石墨市

2、場份額圖表 2 2021 年天然石墨市場份額其他 12%翔豐華 4%星城石墨10%東莞凱金11%江西紫宸20%上海杉杉17%其他江西正 16%拓 2%星城石墨 2%翔豐華17%尚太科技12%貝特瑞14%貝特瑞63%真鋰研究、真鋰研究、人造石墨負(fù)極工藝復(fù)雜，石墨化生產(chǎn)經(jīng)驗極其關(guān)鍵。人造石墨生產(chǎn)流程分為預(yù)處理、造粒、石墨化、篩分等步驟。其中造粒和石墨化環(huán)節(jié)體現(xiàn)企業(yè)競爭力。石墨化環(huán)節(jié)沒有標(biāo)準(zhǔn)工藝，由于爐型、原料、產(chǎn)品不同，導(dǎo)致升降溫工藝曲線不同，且上下層材料沒法實時監(jiān)控，時間周期長導(dǎo)致返工難，所以生產(chǎn)經(jīng)驗極其重要。石墨化是人造石墨生產(chǎn)制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時又是高能耗環(huán)節(jié)。石墨化本質(zhì)是使用高溫?zé)崽幚恚℉

3、TT）對原子重排及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供能量的過程，需要消耗大量能量，電費在石墨化成本中占比高達(dá) 60%，而石墨化成本在人造石墨負(fù)極制造成本中占 55%，降低石墨化電耗是降本關(guān)鍵，因此國內(nèi)石墨化產(chǎn)能多分布于低電價地區(qū)內(nèi)蒙、四川等。圖表 3 人造石墨負(fù)極制造成本圖表 4 石墨化產(chǎn)能地區(qū)分布造粒10%5%1%湖南6%海%山西13%四川粉碎混料篩分原料29%青6石墨化55%內(nèi)蒙古47%14%資料來源：隆眾咨詢，資料來源：隆眾咨詢，工藝選擇是降本關(guān)鍵所在，箱式爐逐步應(yīng)用，連續(xù)化可能是未來革新方向。從裝爐方式角度來看，目前的主流是坩堝法，工藝成熟但有耗電量大、環(huán)保不友好等缺點，各負(fù)極企業(yè)逐步改用箱式爐，箱式爐較坩

4、堝減少了 40%-50%耗電量，環(huán)保友好，但工藝較難，所以目前僅少數(shù)頭部企業(yè)具備穩(wěn)定生產(chǎn)能力。從工藝運行方式來看，可分為間歇式和連續(xù)式，連續(xù)式并無特定的裝爐方式，是指在生產(chǎn)過程中無斷電環(huán)節(jié)，產(chǎn)品經(jīng)過一系列溫區(qū)，實現(xiàn)連續(xù)石墨化，其優(yōu)勢是產(chǎn)品一致性高且大幅度降低耗電量，縮短生產(chǎn)周期，缺 點在于石墨化程度低，目前主要應(yīng)用于低端動力領(lǐng)域，量產(chǎn)技術(shù)還需突破。圖表 5 不同石墨化方式的性能對比類型坩堝爐箱式爐連續(xù)式單位耗電量（kW·h）18000120008000石墨化程度0.96380.95820.9373容量（mAh/g）353353345比表面積-較高較低加工速率（折算/kg/h）41.7

5、5060一致性中較低高成本高低低石墨化方式對鋰離子電池人造石墨負(fù)極材料性能的影響，供給端，由于 2021 年各地限產(chǎn)限電導(dǎo)致石墨化產(chǎn)能開工率低，供給緊缺，石墨化價格攀升。2020 年石墨化產(chǎn)能有 70 萬噸，2021 年石墨化產(chǎn)能 88 萬噸左右，全年石墨化產(chǎn)能僅增加 18 萬噸左右。我們預(yù)計 22 年/23 年石墨化產(chǎn)能為 111/153 萬噸。需求端， 我們預(yù)測 22 年/23 年人造石墨出貨量在 79/104 萬噸，石墨化需求為 87.8/115.6 萬噸。在中性假設(shè)下，22 年/23 年存在石墨化供需缺口，為-6.5/-8.4 萬噸；在保守假設(shè)下，石墨化缺口進(jìn)一步拉大，供需缺口為-18

6、.1/-23.7 萬噸。2021A2022E2023E圖表 6 石墨化環(huán)節(jié)供需缺口測算 單位：萬噸人造石墨出貨量5479104石墨化需求 （90收率）60.087.8115.6貝特瑞2510璞泰來91222杉杉股份4.29.419.4東莞凱金6613中科電氣5.79.514.5翔豐華1.51.54.5尚太科技9.79.79.7其他505860石墨化產(chǎn)能88111153保守60%60%60%開工率中性70%70%70%樂觀80%80%80%保守52.8669.6691.86石墨化供給中性61.6781.27107.17樂觀70.4892.9122.48石墨化供需缺口中性1.7(6.5)(8.4)

7、保守(7.1)(18.1)(23.7)樂觀10.55.16.9資料來源：各公司公告，為應(yīng)對下游高增的需求以及原材料、石墨化價格上漲的壓力，負(fù)極企業(yè)都在加快打造負(fù)極一體化項目，加速石墨化自供比例的提升。石墨化價格攀升及原材料價格上漲帶來的負(fù)面影響被企業(yè)不斷提升的自供率抵消反轉(zhuǎn)，單噸利潤不降反升，從 21 年的單噸毛利率 25%有望升至 23 年的 36%以上，提升 11pct 左右。石墨化自供率提升對企業(yè)毛利率提升效果顯著。以 21 年為例，石墨化自加工成本0.66 萬元/噸，委外加工成本 1.97 萬元/噸，用敏感性分析預(yù)測自供率的變化對石墨化加工費的影響。我們可得隨著自供率上升帶來人造石墨成

8、本的下降使得毛利率逐漸上升， 當(dāng)自供率每提高 25pct，單噸毛利率將提升 8pct 左右。圖表 7 石墨化自供率每提高 25pct，單噸毛利率提升 8pct測算在下游需求高增的背景下，能耗雙控政策導(dǎo)致供給端產(chǎn)能釋放速度放緩。我們預(yù)計2022 年、2023 年石墨化供需缺口仍在，石墨化價格將維持高位。對于負(fù)極企業(yè)，我們建議關(guān)注石墨化自供率高的璞泰來，擴產(chǎn)迅速，有望邁向一線廠商的中科電氣，地位穩(wěn)固，技術(shù)領(lǐng)先的貝特瑞、杉杉股份，人造石墨、天然石墨雙驅(qū)動的翔豐華。圖表 8 鋰電負(fù)極材料重點公司公司市值（億）歸母凈利潤（億元）利潤增速PE20202021E2022E2021E2022E20202021

9、E2022E璞泰來8526.716.925.9154523845033中科電氣1831.63.67.3125103485225貝特瑞5244.914.222.319057-5124杉杉股份5681.432.333.3224032131817翔豐華520.511.8100801176228wind 一致預(yù)期，2 格局：人造石墨是主流，三大四小競爭激烈2.1 人造石墨性能更優(yōu)，份額逐年提升負(fù)極材料是鋰電池四大關(guān)鍵材料之一，約占整個鋰電池制造成本 8%左右，關(guān)鍵功用在于可逆地脫/嵌鋰離子，是由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)過干燥、壓制而成。其中，最重要的活性物質(zhì)可分為碳

10、材料和非碳材料， 碳材料可分為天然石墨和人造石墨兩種，是鋰離子電池主要負(fù)極材料， 其中人造石墨又可分為中間相炭微球和石墨碳纖維兩類；非碳材料則有鈦基材料、錫基材料、氮化物、硅基材料等四類。圖表 9 鋰電池工作原理圖表 10 鋰電池成本構(gòu)成CNKI，GGII，wind，負(fù)極材料碳材料非碳材料石墨化無定形碳納米氮化物錫基材鈦基材硅基材碳碳材料料料料天然石墨人造石墨MCMB鈦酸鋰碳硅復(fù)合材料圖表 11 負(fù)極材料的分類資料來源：凱金能源招股說明書，人造石墨性能優(yōu)于天然石墨，多用于動力電池。天然石墨雖然具備成本和比容量的優(yōu)勢，但是人造石墨在循環(huán)性能、安全性能、充放電倍率表現(xiàn)更為優(yōu)秀，因此人造石墨廣泛應(yīng)用

11、于大容量的車用動力電池和中高端消費鋰電，天然石墨主要用于小型鋰離子電池和一般用途的消費鋰電。新興的硅碳負(fù)極雖然理論容量較高，達(dá) 400-4000mAh/g，充放電倍率也較高，但其安全性和循環(huán)使用壽命不高，且成本很高，在市場上還沒能大規(guī)模供應(yīng)。目前人造石墨占比 79%，雖較去年有所下調(diào)，但仍保持高位，2021 年人造石墨出貨量 55.7 萬噸，同比增長 82.9%，略低于負(fù)極材料增速 86.6%，主要原因系石墨化產(chǎn)能緊缺，價格高企，天然石墨混配人造石墨或成為負(fù)極廠商應(yīng)對供貨及成本壓力短期內(nèi)較好的解決方案。圖表 12 不同類型負(fù)極材料性能對比類型天然石墨人造石墨硅碳負(fù)極原材料鱗片石墨石油焦、瀝青焦

12、、針狀焦/理論容量340-370mAh/g310-360mAh/g400-4000mAh/g首次效率>93>93>77循環(huán)壽命一般較好較差安全性較好較好一般倍率性一般一般較好成本較低較低較高優(yōu)點能量密度較高、加工性能好膨脹低、循環(huán)性能好能量密度高缺點電解液相容性較差、膨脹較大資料來源：貝特瑞公告，能量密度較低、加工性能差膨脹大、首次效率低、循環(huán)性能差人造石墨為市場主流，占比不斷提升。受益于下游新能源車高景氣，負(fù)極材料出貨量不斷攀升，各種類型的負(fù)極材料占比也在動態(tài)調(diào)整中，人造石墨占比呈逐漸上升趨勢， 目前穩(wěn)定占據(jù)市場份額 80%以上，天然石墨占比從 2017 年的 25%下降至

13、 2021 年的 18%。圖表 13 國內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(萬噸)圖表 14 國內(nèi)不同類型負(fù)極材料占比807060504030201002019年2020年2021年人造石墨天然石墨其他負(fù)極100%80%60%40%20%0%人造石墨天然石墨其他負(fù)極2017年2018年2019年2020年2021年GGII，GGII，2.2 負(fù)極三大四小，產(chǎn)品市場分層導(dǎo)致相對分散穩(wěn)定，人造石墨競爭激烈負(fù)極材料市場已形成三大四小格局。2021 年我國負(fù)極材料出貨量 70.5 萬噸，同比增長 86.6%，頭部公司憑借產(chǎn)品、客戶、產(chǎn)能和成本等優(yōu)勢在行業(yè)發(fā)展中占據(jù)優(yōu)勢地位，其中“三大”貝特瑞占比 24%、璞泰來占比

14、15%，杉杉股份占比 15%，加上“四小”尚太科技、中科電氣、東莞凱金、翔豐華，CR7 達(dá) 88%。目前來看，負(fù)極環(huán)節(jié)尚未走出絕對龍頭，“三大”企業(yè)間無絕對差距，“四小”市占相近，追趕“三大”意愿強烈。圖表 15 2021 年負(fù)極材料市場份額圖表 16 2020 年負(fù)極材料市場份額其他12%翔豐華6%東莞凱金9%中科電氣9%尚太科技10%杉杉科技15%貝特瑞24%璞泰來15%其他14%翔豐華5%尚太科技6%中科電氣7%東莞凱金12%杉杉股份16%貝特瑞22%璞泰來18%GGII，GGII，近年來行業(yè)集中度相對穩(wěn)定。在 2019 年至 2021 年之間，CR3 由 56.2%降至 54%， CR

15、5 由 80.3%下降至 72.4%，CR10 保持在 92%的水平。我們認(rèn)為其主要原因是各負(fù)極廠商產(chǎn)品定位帶來價格以及市場的分層，從而格局相對分散且穩(wěn)定的局面。圖表 17 負(fù)極行業(yè)集中度相對穩(wěn)定2019年2020年2021年100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%CR3CR5CR10真鋰研究，GGII，市場分層明顯，高端市場負(fù)極價格有優(yōu)勢。從石墨類型看，璞泰來、中科電氣、尚太科技專注人造石墨，貝特瑞和翔豐華主攻天然石墨，同時貝特瑞的人造石墨市場份額也位于前列。從銷售價格看，璞泰來、貝特瑞主要定位中高端市場，價格較高，尚太科技、東莞凱金、中科電氣、翔豐華則偏中低端市場

16、，價格相對較低。從客戶來看，璞泰來主要占據(jù)高端消費電子和動力電池市場，海外占比高，客戶包括 LG、ATL、三星、寧德時代；貝特瑞主要方向在海外高端動力電池市場，客戶包括松下、三星、LG、SKI 等；中科電氣客戶在國內(nèi)動力以及少量海外動力電池，比亞迪是其主要客戶；尚太科技、東莞凱金主要客戶來自寧德時代，翔豐華客戶主要來自 LG。圖表 18 不同負(fù)極企業(yè)對比負(fù)極公司下游應(yīng)用客戶價格區(qū)間產(chǎn)品毛利率璞泰來消費國內(nèi)、海外動力LG、三星、ATL、寧德5-6 萬31%貝特瑞消費國內(nèi)、海外動力松下、三星、LG、SKI4-5 萬36%尚太科技/國內(nèi)動力寧德時代2-3 萬36%東莞凱金/國內(nèi)動力寧德、孚能、國軒3

17、 萬27%中科電氣/國內(nèi)、海外動力比亞迪、中航、寧德、SKI3-4 萬33%翔豐華消費海外動力LG3-4 萬26%公司公告，天然石墨市場份額高度集中，人造石墨市場仍較分散。2021 年天然石墨的龍頭企業(yè)貝特瑞的市場份額超過一半，高達(dá) 63%，行業(yè)第二翔豐華市場份額 17%，二者之和 80%， 屬于高度集中的行業(yè)；人造石墨市場份額較為分散，龍頭企業(yè)江西紫宸（璞泰來）占比20%、杉杉股份 17%、貝特瑞 14%，后續(xù) 3 家企業(yè)尚太科技、東莞凱金、星城石墨（中科電氣）等的市場份額較為接近，在 10%-12%區(qū)間，競爭激烈。圖表 19 2021 年人造石墨市場份額圖表 20 2021 年天然石墨市場

18、份額其他 12% 翔豐華 4%星城石墨10%東莞凱金11%尚太科技12%貝特瑞14%江西紫宸20%上海杉杉17%其他 16%江西正拓2%星城石墨2%翔豐華17%貝特瑞63%真鋰研究、真鋰研究、下游需求持續(xù)提升，負(fù)極廠商加速擴產(chǎn)。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021 年國內(nèi)新能源車銷量突破 350 萬輛，滲透率達(dá) 13%，我們預(yù)計 2022 年國內(nèi)新能源車銷量將超過 500 萬輛，全球有望突破 1000 萬輛。面對下游高增的市場需求，自 2021 年以來，各負(fù)極廠商相繼發(fā)布擴產(chǎn)公告，積極布局一體化建設(shè)。公司時間擴產(chǎn)項目圖表 21 負(fù)極企業(yè)部分產(chǎn)能規(guī)劃2021.1投資建設(shè) 5 萬噸高端人造石墨負(fù)極材料項目與山

19、東京陽科技合作規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn) 12 萬噸負(fù)極針狀焦生產(chǎn)線、貝特瑞2021.32021.5年產(chǎn) 8 萬噸高端人造石墨負(fù)極一體化生產(chǎn)線天津貝特瑞投資年產(chǎn) 4 萬噸鋰電負(fù)極材料建設(shè)項目，擬與 SKI、億緯鋰能共同投資建設(shè)年產(chǎn) 5 萬噸鋰電池高鎳三元正極材料項目2021.10山西瑞君建設(shè)年產(chǎn)7萬噸人造石墨負(fù)極材料一體化生產(chǎn)璞泰來2020.7內(nèi)蒙古紫宸年產(chǎn) 5 萬噸高性能鋰離子電池負(fù)極材料建設(shè)項目 2021.3內(nèi)蒙古興豐年產(chǎn) 5 萬噸鋰電池負(fù)極材料石墨化項目杉杉股份內(nèi)蒙古包頭鋰離子電池負(fù)極材料一體化基地項目（二期），規(guī)劃產(chǎn)能為負(fù)極材料成品產(chǎn)能 6 萬噸，配套石墨化產(chǎn)能 5.2 萬噸。-2021.7子公司四

20、川紫宸年產(chǎn) 20 萬噸負(fù)極材料和石墨化一體化項目2021.3四川眉山年產(chǎn) 20 萬噸鋰離子電池負(fù)極材料一體化基地項目2021.5貴州生產(chǎn)基地 3 萬噸的負(fù)極材料和 4.5 萬噸的石墨化建設(shè)項目中科電氣2021.5長沙工廠 5 萬噸負(fù)極材料建設(shè)項目公司向參股子公司集能新材料增加投資 2625 萬元參與其新增 1.52021.5翔豐華萬噸/年負(fù)極材料石墨化加工項目建設(shè)2021.12貴安新區(qū)建設(shè) 10 萬噸一體化項目2020.63 萬噸高端石墨負(fù)極材料生產(chǎn)基地建設(shè)項目2021.66 萬噸高端人造石墨負(fù)極材料一體化生產(chǎn)基地建設(shè)項目GGII，公司公告，3 工藝：流程復(fù)雜，石墨化成本高，箱式爐主流化，連續(xù)

21、石墨化或是革新方向3.1 人造石墨工藝復(fù)雜，石墨化成本占比高人造石墨工藝復(fù)雜，各家工藝路徑選擇不同。在人造石墨的加工制造過程中，從原料到最終成品，包含了十余個工序，整體流程較為復(fù)雜。歸納來說，整個制備流程可以大致可以分為四個步驟：預(yù)處理、造粒、石墨化、篩分包裝。圖表 22 人造石墨生制造流程圖CNKI，造粒和石墨化是人造石墨制備的核心環(huán)節(jié)。預(yù)處理（破碎）和篩分環(huán)節(jié)工藝較為簡單，各廠商間無明顯差異，負(fù)極的壁壘環(huán)節(jié)在造粒和石墨化。在造粒環(huán)節(jié)，顆粒越小，倍率性能和循環(huán)壽命越好，但首次效率和壓實密度越差，反之亦然，而合理的粒度分布可以提高負(fù)極的比容量。石墨化環(huán)節(jié)沒有標(biāo)準(zhǔn)工藝，由于爐型、原料、產(chǎn)品不同，

22、導(dǎo)致升降溫工藝曲線不同，且上下層材料沒法實時監(jiān)控，時間周期長導(dǎo)致返工難，所以生產(chǎn) 經(jīng)驗極其重要。圖表 23 各負(fù)極企業(yè)人造石墨制備工藝存在差異公司公告，石墨化是人造石墨生產(chǎn)制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時又是高能耗環(huán)節(jié)。石墨化是指是指非石墨質(zhì)炭經(jīng)高溫?zé)崽幚恚D(zhuǎn)變成具有石墨三維規(guī)則有序結(jié)構(gòu)的石墨質(zhì)炭，高溫需要 2000 以上的。最初起源于碳素制品行業(yè)，是生產(chǎn)石墨電極的必備工序。石墨化作用是為了提高炭材料的熱、電傳導(dǎo)性，提高炭材料的抗熱震性和化學(xué)穩(wěn)定性，使炭材料具有潤滑性和抗磨性，提高炭材料純度。石墨化能耗高：使用高溫?zé)崽幚恚℉TT）對原子重排及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供能量，這一過程需要消耗大量能量，電費在石墨化成本中占

23、比高達(dá) 60%，而石墨化成本在人造石墨負(fù)極制造成本中占 55%，降低石墨化電耗是降本關(guān)鍵。另外，由于石墨化工藝相對獨立、設(shè)備投資大、生產(chǎn)時間長，過去大部分廠商選擇外協(xié)生產(chǎn)，但是目前一體化是提升成本競爭力的手段，多數(shù)負(fù)極廠商均加大在低電價地區(qū)布局一體化產(chǎn)能投放，提升自供比率。圖表 24 針狀焦石墨化示意圖圖表 25 石墨化晶格轉(zhuǎn)變示意圖CNKI，CNKI，石墨化工藝流程主要包括鋪爐底、砌爐芯、負(fù)極材料前驅(qū)體及保溫料體的裝爐、送電、冷卻、副產(chǎn)品石墨化焦的出爐、包裝。一個周期一般要 20-30 天。但送電時間僅僅40100 小時。為了充分利用變壓器，一臺變壓器會與幾臺爐子結(jié)合起，循環(huán)進(jìn)行生產(chǎn)，一臺通

24、電、另外幾臺裝爐冷卻，以保證供電裝置連續(xù)運行。圖表 26 石墨化環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝流程圖璞泰來回復(fù)函，石墨化成本占比高，產(chǎn)能多分布于內(nèi)蒙。石墨化生產(chǎn)周期和建設(shè)周期都較長，一般生產(chǎn)周期需要一個月左右，建設(shè)周期則至少需要一年至兩年的時間，因此石墨化產(chǎn)能的釋放周期較長。石墨化加工費用約占整個人造石墨負(fù)極制造總成本的 55%，而電費又在石墨化成本中占比高達(dá) 60%，因此降低石墨化電耗是降本關(guān)鍵。內(nèi)蒙古地區(qū)由于單位電價相對低廉，是我國石墨化產(chǎn)能的重要集聚地，約占全國總產(chǎn)能的 47%，剩余產(chǎn)能分布在四川、山西、云南等地區(qū)。各地政府能耗控制政策、環(huán)評壓力、頻繁限電及電費上漲等原因，使得石墨化產(chǎn)能釋放及擴張均不及

25、預(yù)期，企業(yè)開工率也受到一定限制，導(dǎo)致石墨化出現(xiàn)供需缺口，石墨化價格屢創(chuàng)新高。圖表 27 人造石墨負(fù)極制造成本圖表 28 石墨化產(chǎn)能地區(qū)分布造粒10%5%1%湖南6%海%山西13%四川粉碎混料篩分原料29%青6石墨化55%內(nèi)蒙古47%14%資料來源：隆眾咨詢，資料來源：隆眾咨詢，3.2 箱式爐逐步替代坩堝爐，連續(xù)石墨化或是未來革新方向石墨化工序按生產(chǎn)的連續(xù)性區(qū)分，可分為間歇式生產(chǎn)與連續(xù)式生產(chǎn)兩種。間歇石墨化是指石墨化過程中物料裝爐后不移動，經(jīng)過升溫、石墨化、降溫等過程后斷電出爐， 坩堝法和箱式法都是間歇式工藝。連續(xù)石墨化一般是指生產(chǎn)中沒有斷電的過程，石墨化的產(chǎn)品需要經(jīng)過一系列的溫區(qū)，從而實現(xiàn)連續(xù)

26、石墨化。目前工業(yè)石墨化爐都是電熱爐，市場上廣泛應(yīng)用的石墨化加工設(shè)備主要包括艾奇遜石墨化爐、內(nèi)熱串接石墨化爐、箱體式石墨化爐這三種間歇式石墨化爐。圖表 29 艾奇遜、內(nèi)熱串接和連續(xù)式石墨化爐結(jié)構(gòu)示意圖連續(xù)石墨化技術(shù)陳文仲，類型工藝性能優(yōu)點缺點圖表 30 市場上廣泛應(yīng)用的石墨化加工設(shè)備艾奇遜石間歇墨化式爐制品本身為導(dǎo)電體，通過電阻加熱使制品完成石墨化生產(chǎn)。電耗約為 4000 4800kwh/t結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、容易維修； 產(chǎn)量大，石墨化規(guī)模不限；升溫快生產(chǎn)周期長；通電時間長， 熱損失大；能量利用率偏 低；爐芯各處溫差太大，產(chǎn)品易出現(xiàn)裂紋；裝卸爐時粉塵大，空氣污染嚴(yán)重，勞動條件差適用于石墨化大規(guī)格

27、產(chǎn)品，要求電流密度高，比艾奇遜石墨化爐高 15-25 倍電流密度較高,為一般艾奇遜爐的1.5-2.5 倍；熱效率高、送電時間短、升溫快，高溫階段僅需 1- 2h；產(chǎn)品溫度比較均勻；石墨化程度高內(nèi)熱利用制品本身的電阻使電能轉(zhuǎn)串接間歇化為熱能，產(chǎn)品直接加熱時電石墨式阻均勻，產(chǎn)品的成品率高。電化爐耗 3300-4000kwh/t箱體式石間歇連續(xù)式工藝石墨化度約為93.54 ，低于箱體式石墨化95.90自動化程度高，能耗較低；產(chǎn)品質(zhì)量均勻；改善勞動條件，操作者不與保溫料直接接觸；減少保溫料的消耗，一次加入可以密封石墨化最高溫度 2 800 ，物料單耗 8000kW·h，產(chǎn)能60kg/h連續(xù)式

28、連續(xù)式石墨化爐墨化式爐不需要坩堝可直接在箱體內(nèi)進(jìn)行石墨化處理。石墨化最高溫度 3050，物料單耗 12000 kW·h單爐加工量大，成本較低升溫、保溫和降溫時間長（一般大于 30 天）；物料易氧化；溫度分布不均；物料均勻性差CNKI，各家石墨化方式有差異，目前坩堝爐應(yīng)用最多。不同負(fù)極材料企業(yè)產(chǎn)品有性能、價格、原材料等方面的差異，因此設(shè)備選用也不盡相同。尚太科技、凱金能源主要采用坩堝爐，璞泰來、杉杉股份、中科電氣則在坩堝爐和箱式爐都有應(yīng)用，山河智能主攻連續(xù)式，貝特瑞則對坩堝爐和連續(xù)式都有采用。連續(xù)式箱式爐坩堝爐（艾奇遜、內(nèi)熱串接）公司圖表 31 負(fù)極企業(yè)石墨化加工的工藝選擇璞泰來貝特瑞

29、杉杉股份尚太科技東莞凱金中科電氣翔豐華山河智能公司公告，箱式爐較坩堝爐性能更優(yōu)。坩堝爐工藝是將待加工的負(fù)極材料裝填進(jìn)一個個圓柱形坩堝中，再放入窖爐，在爐中間的空隙添加石油焦，坩堝法工藝難度較低，技術(shù)路線較為成熟，但缺點是能耗高，環(huán)保不友好；箱式爐是在坩堝爐的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改造，是將整個爐芯空間分成若干個等容積腔室，負(fù)極材料直接放置于石墨板材所圍成的箱體空間中，對箱板的拼接精度要求比較高，裝料難度也隨之加大，但在單位裝爐量、單位耗電量和環(huán)保等方面有較大優(yōu)勢。圖表 32 坩堝爐結(jié)構(gòu)示意圖圖表 33 箱式爐結(jié)構(gòu)示意圖璞泰來定增回復(fù)函，璞泰來定增回復(fù)函，圖表 34 坩堝爐和箱式爐裝爐方式對比（璞泰來為例

30、）類型更優(yōu)爐型坩堝爐箱式爐單爐裝爐量箱式少多單位耗電量箱式較高較坩堝爐降低 40-50輔料箱式石油焦無需輔料環(huán)保因素箱式有害氣體排放環(huán)境友好產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性坩堝較高較低工藝難度坩堝較低較高璞泰來定增回復(fù)函，箱式爐逐步替代坩堝爐。由于箱式爐工藝的技術(shù)壁壘較高，行業(yè)內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)掌握并規(guī)?；貞?yīng)用。在頭部企業(yè)的布局和引領(lǐng)下，箱式爐裝爐方式正不斷替代傳統(tǒng)坩堝爐，滲透率不斷提升。璞泰來是更迭爐型最快的企業(yè)，目前 70%采用的是廂式爐，僅 30%選用坩堝爐，其兩大生產(chǎn)基地山東興豐和內(nèi)蒙古興豐在改為箱式爐和坩堝爐混用方式之后，山東興豐單體最大產(chǎn)能可達(dá)約 19800 噸/年，內(nèi)蒙興豐最大產(chǎn)能將達(dá)約 616

31、00 噸/年，石墨化產(chǎn)能分別較技改前提升了 37.5%和 25%，生產(chǎn)效率得到進(jìn)一步提升?？偖a(chǎn)能（噸/年）產(chǎn)能（噸/年）爐數(shù)年循環(huán)次數(shù)單爐裝爐量裝爐方式（個）（次）（噸）基地圖表 35 璞泰來山東興豐及內(nèi)蒙古興豐工藝改造測算山東興豐技改前坩堝爐3616251440014400箱式爐27125016200坩堝爐916253600內(nèi)蒙古興豐技改前坩堝爐5616554928049280箱式爐281211036960坩堝爐28165524640山東興豐技改后19800內(nèi)蒙古興豐技改后61600璞泰來定增回復(fù)函，連續(xù)石墨化具有能耗、效率、成本等優(yōu)勢，或是未來革新方向。連續(xù)石墨化采用電阻或感應(yīng)加熱，可實現(xiàn)

32、高溫下連續(xù)式進(jìn)料和出料。主要優(yōu)勢在于，第一，工序簡單、生產(chǎn)周期短。將裝爐、通電、冷卻、卸出等多道工序一體化，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，自動化程度高，縮短生產(chǎn)周期，人工減少；第二，熱量利用率高，降低能耗。采用新的爐型結(jié)構(gòu)和快速冷卻裝置，加快排料和冷卻速度，在連續(xù)生產(chǎn)的狀態(tài)下不存在間歇式的爐體蓄熱損失，熱量利用率提高。第三，污染物少，環(huán)境友好。簡化了生產(chǎn)工序，且設(shè)置了排硫孔和排煙孔，避免污染物直接排放。但是，連續(xù)石墨化的問題在于，加熱溫度要低于坩堝爐和廂式爐，導(dǎo)致石墨化程度低，目前主要應(yīng)用于低端動力領(lǐng)域，量產(chǎn)技術(shù)還需突破。圖表 36 不同石墨化方式的性能對比類型坩堝爐箱式爐連續(xù)式單位耗電量（kW·h

33、）18000120008000石墨化程度0.96380.95820.9373容量（mAh/g）353353345比表面積-較高較低加工速率（折算/kg/h）41.75060一致性中較低高成本高低低資料來源：石墨化方式對鋰離子電池人造石墨負(fù)極材料性能的影響，4 供需：石墨化供給缺口仍在，一體化路線提升競爭優(yōu)勢4.1 石墨化供需敏感性分析石墨化供給緊張價格攀升，人造石墨同步漲價。從石墨化價格看，21 年因各地限產(chǎn)限電及能耗雙控政策導(dǎo)致石墨化供給不足，加工費用攀升，2020 年石墨化價格在 1.3-1.5萬元/噸，2021 年 8 月份則達(dá)到 2 萬元/噸，2021 年末，進(jìn)一步提升至 2.5 萬元

34、/噸。同時終端負(fù)極價格，從 21 年初的 4.2 萬元/噸攀升至 12 月 5 萬元/噸。圖表 37 去年以來人造石墨價格持續(xù)提升圖表 38 石墨化價格走勢（萬元/噸）5.14.94.74.54.34.13.93.73.52021年1月2021年4月2021年7月2021年10月人造石墨（中端）:萬元/噸天然石墨（中端）:萬元/噸32.521.512021年1月2021年4月2021年7月2021年10月鑫欏鋰電，鑫欏資訊，石墨化供給端：2021 年 8 月 12 日，國家發(fā)展改革委印發(fā)了2021 年上半年各地區(qū)能耗雙控目標(biāo)完成情況晴雨表，在能源消費總量控制方面，仍有 8 個省（區(qū)）為一級預(yù)警

35、（形勢十分嚴(yán)峻），5 個?。▍^(qū)）為二級預(yù)警（形勢比較嚴(yán)峻），地方開始出現(xiàn)限電限產(chǎn)導(dǎo)向。9 月 16 日，國家發(fā)展改革委印發(fā)了完善能源消費強度和總量雙控制度方案，提出嚴(yán)格制定各省能源雙控指標(biāo)，國家層面預(yù)留一定指標(biāo)；推行用能指標(biāo)市場化交易；以及完善管理考核制度等，各地高能耗產(chǎn)能收到的影響加劇。圖表 39 2021 年各地限產(chǎn)限電政策梳理時間地區(qū)政策/事件內(nèi)容2021.12山西2021.11內(nèi)蒙2021.09內(nèi)蒙山西省積極推進(jìn)“兩高”項目問題整改組織開展重點行業(yè)節(jié)能改造行動內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局關(guān)于印發(fā)蒙西電網(wǎng)有序用電方案蒙東電網(wǎng)有序用電方案的通 知“兩高”違規(guī)項目整改“清零”行動方案以煤電、焦化、鋼鐵

36、、有色、建材、化工等六大高耗能行業(yè)為重點，研究制定重點行業(yè)能耗雙控行動方案，以提高能效水平、降低單位產(chǎn)品綜合能耗為目標(biāo)，2024 年底前節(jié)能改造任務(wù)全部完成，單位產(chǎn)品綜合能耗達(dá)到能耗限額標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值；到 2025 年力爭節(jié)能 750 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。重點限制電力用戶范圍。（1）違規(guī)“兩高”項目；（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄中淘汰類、限制類企業(yè)；（3）配備燃煤自備電廠企業(yè)的用網(wǎng)負(fù)荷；（4）非產(chǎn)業(yè)鏈“兩高”項目；（5）其他“兩高”項目。以煤電、石化、化工、煤化工、鋼鐵、焦化、建材、有色等行業(yè)設(shè)計能耗（等價值）1 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤及以上的在建和已建違規(guī)項目為重點，兼顧其他領(lǐng)域和行業(yè)，全面推進(jìn)“兩高”違規(guī)項目整改“

37、清零”任務(wù)，做到整改對象全面覆蓋、不留死角?！皟筛摺毙袠I(yè)范圍為國家統(tǒng)計局國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報確定的“六大高耗能行業(yè)”，并將其中的鋼鐵、鐵合金、電解鋁、水泥、石灰、建筑陶山東省人民政府辦公瓷、平板玻璃、煤電、煉化、焦化、甲醇、氮肥、醋酸、氯堿、電石、瀝2021.09山東廳關(guān)于加強“兩高”項青防水材料等 16 個高耗能高排放環(huán)節(jié)投資項目，界定為“兩高”項目，結(jié)目管理的通知合國家規(guī)定和我省實際，動態(tài)調(diào)整，并采取相關(guān)管理措施，嚴(yán)控“兩高”項目建設(shè)實施。2021.09江蘇江蘇省工信廳會議江蘇省工信廳會議指示要對年綜合能耗 5 萬噸標(biāo)煤以上企業(yè)開展專項節(jié)能監(jiān)察，涵蓋全省 323 家年綜合能耗 5 萬

38、噸以上企業(yè)和 29 家“兩高”項目企業(yè)的專項節(jié)能監(jiān)察行動全面展開。印染集聚區(qū)發(fā)布停產(chǎn)通知，超 1000 家企業(yè)“開二停二”。2021.09四川暫停非必要性生產(chǎn)、照明、辦公負(fù)荷。積極配合屬地政府和供電公司，調(diào)整生產(chǎn)、經(jīng)營安排，盡量避開高峰時段。2021.09陜西要求 9-12 月，新建成“兩高”項目不得投入生產(chǎn)，本年度新建已投產(chǎn)的“兩高”項目在上月產(chǎn)量基礎(chǔ)上限產(chǎn) 60，其他“兩高”企業(yè)實施降低生產(chǎn)線運行負(fù)荷、停運礦熱爐限產(chǎn)等措施，確保 9 月份減產(chǎn) 50。2021.09寧夏高耗能企業(yè)停限產(chǎn)一個月。資料來源：各地方政府公告，全球范圍，2020 年石墨化產(chǎn)能 70 萬噸，2021 年石墨化產(chǎn)能 88

39、 萬噸左右，全年石墨化產(chǎn)能增加 18 萬噸左右。我們預(yù)計 22 年和 23 年石墨化產(chǎn)能分別為 111 萬噸、153 萬噸。我們用保守、中性、樂觀情況下的不同開工率進(jìn)行場景分析測算。石墨化供給端：保守情況下今后兩年石墨化開工率在 60%；中性假設(shè)下開工率在 70%，樂觀情況下開工率在 80%，得出 22 年、23 年石墨化有效產(chǎn)能在保守假設(shè)下為 70/92 萬噸；在中性假設(shè)下為 81/107 萬噸；在樂觀假設(shè)下為 93/122 萬噸。石墨化需求端：動力、儲能和消費電池需求的快速增長帶來負(fù)極及石墨化需求高增，根據(jù)負(fù)極材料需求與出貨量對比，我們得到其存在 1.3-1.5 系數(shù)關(guān)系，人造石墨出貨量占

40、比在 80%左右，由此我們測算出 22 年/23 年人造石墨出貨量在 79/104 萬噸。目前石墨化收率在 90%左右，22 年/23 年石墨化需求在 87.8/115.6 萬噸左右。圖表 40 人造石墨出貨量測算2021A2022E2023E動力電池需求（GWh）350570780儲能電池需求（GWh）5085105消費類電池需求（GWh）808585全球鋰電池總需求（GWh）480740970負(fù)極材料單耗（萬噸/GWh）0.090.090.09負(fù)極材料需求（萬噸）48.066.687.3系數(shù)1.41.41.4負(fù)極出貨量（萬噸）6793122人造石墨占比80%85%85%人造石墨出貨量（萬噸

41、）5479104石墨化需求（90 收率）6087.8115.6GGII，真鋰研究，公司公告，由此，在中性假設(shè)下，22 年、23 年存在石墨化缺口，分別為-6.5/-8.4 萬噸，在保守假設(shè)下，石墨化缺口進(jìn)一步拉大，供需缺口分別為-18.1/-23.7 萬噸。石墨化產(chǎn)能多集中在內(nèi)蒙四川等低電價地區(qū)，而能耗雙控政策導(dǎo)致開工率短時間內(nèi)難以提升，另一方面，為應(yīng)對下游高增的需求，各企業(yè)加快石墨化產(chǎn)能建設(shè)，但能評審批難度加大影響新項目的建設(shè)和投產(chǎn)進(jìn)度，我們認(rèn)為未來兩年石墨化產(chǎn)能仍然存在硬性缺口可能性。2021A2022E2023E圖表 41 石墨化環(huán)節(jié)供需缺口測算 單位：萬噸人造石墨出貨量5479104石

42、墨化需求 （90收率）60.087.8115.6貝特瑞2510璞泰來91222杉杉股份4.29.419.4東莞凱金6613中科電氣5.79.514.5翔豐華1.51.54.5尚太科技9.79.79.7其他505860石墨化產(chǎn)能88111153保守60%60%60%開工率中性70%70%70%樂觀80%80%80%保守52.8669.6691.86石墨化供給中性61.6781.27107.17樂觀70.4892.9122.48石墨化供需缺口中性1.7(6.5)(8.4)保守(7.1)(18.1)(23.7)樂觀10.55.16.9GGII，各公司公告，鑫欏資訊、4.2 一體化布局自供率提升 25

43、pct 毛利率提升 8pct在人造石墨負(fù)極材料生產(chǎn)過程中，由于石墨化與前后端工序相較獨立，且石墨化工 序固定資產(chǎn)投資大、耗時長，因此行業(yè)內(nèi)較多采用委外加工的方式。伴隨能耗雙控政策的出臺，電費上漲，石墨化加工費不斷上漲導(dǎo)致石墨化委外加工成本逐步攀升。為應(yīng)對下游高增的需求以及原材料、石墨化價格上漲的壓力，負(fù)極企業(yè)都在加快打造負(fù)極一體化項目，加速石墨化自供比例的提升。項目2021A2022E2023E人造石墨負(fù)極產(chǎn)能131525璞泰來石墨化產(chǎn)能91222自供率69%80%88%人造石墨負(fù)極產(chǎn)能71113圖表 42 主要負(fù)極企業(yè)石墨化自供率估算（萬噸）貝特瑞石墨化產(chǎn)能2510自供率28%45%77%人

44、造石墨負(fù)極產(chǎn)能122030杉杉股份石墨化產(chǎn)能4.29.419.4自供率35%47%65%人造石墨負(fù)極產(chǎn)能9.214.219.2中科電氣石墨化產(chǎn)能5.79.514.5自供率38%67%76%人造石墨負(fù)極產(chǎn)能3.569翔豐華石墨化產(chǎn)能1.51.54.5自供率43%25%50%人造石墨負(fù)極產(chǎn)能999尚太科技石墨化產(chǎn)能9.79.79.7自供率108%108%108%GGII，公司公告，石墨化價格攀升及原材料價格上漲帶來的負(fù)面影響被企業(yè)不斷提升的自供率抵消反轉(zhuǎn)，單噸利潤不降反升，2023 年行業(yè)毛利率預(yù)計或?qū)⑦_(dá)到 36%。假設(shè) 21 年/22 年/23 年石墨化委外加工價格分別為 1.97/2.5/2.

45、65 萬元/噸（21 年為全年行業(yè)委外加工均價）；自加工成本為 0.66/0.64/0.6 萬元/噸，直接材料為 1.15/1.35/1.35 萬元/噸，中端人造石墨價格 4.42/5/5.3 萬元/噸；自供率我們選取頭部企業(yè)平均石墨化自供率：2021 年 55%、2022 年/2023 年預(yù)測 65%/75%。根據(jù)測算，隨著負(fù)極企業(yè)自供率的不斷提升，委外加工成本帶來的負(fù)面影響被抵消反轉(zhuǎn)，單噸利潤不降反升，從 21 年的單噸毛利率 25%有望升至 23 年的 36%以上，提升 11pct 左右。如若在價格及管理方面進(jìn)行精細(xì)化運營，負(fù)極企業(yè)單噸利潤將會有更大的提升空間。因此，人造石墨負(fù)極材料廠商

46、建立石墨化加工配套產(chǎn)能，完善人造石墨負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈將成為趨勢。圖表 43 石墨化價格上漲對企業(yè)盈利能力影響單位：萬元/噸2021E2022E2023E中端人造石墨價格4.4255.3中端人造石墨成本3.323.563.37直接材料1.151.351.35直接人工0.150.150.15制造費用0.60.60.6石墨化運費0.030.030.03石墨化加工費（自供+委外）1.391.431.24石墨化自加工成本0.660.640.6石墨化委外加工成本1.972.52.65自供率55%65%75%收率0.90.90.9單噸毛利潤1.101.441.93單噸毛利率24.92%28.71%36.49%

47、GGII，公司公告，石墨化自供率提升對企業(yè)毛利率提升效果顯著。以 21 年為例，石墨化自加工成本0.66 萬元/噸，委外加工成本 1.97 萬元/噸，用敏感性分析預(yù)測自供率的變化對石墨化加工費的影響。我們可得隨著自供率上升帶來人造石墨成本的下降使得毛利率逐漸上升， 當(dāng)自供率每提高 25pct，單噸毛利率將提升 8pct 左右。圖表 44 石墨化自供比例對毛利率的敏感性分析 單位：萬元/噸自供率0 自 供25 自 供50 自 供75 自 供100 自 供單噸石墨化加工費1.971.641.320.990.66中端人造石墨成本3.93.573.252.922.59中端人造石墨價格4.424.424

48、.424.424.42單噸毛利率11.76%19.23%26.47%33.94%41.4%GGII，公司公告，圖表 45 石墨化自供率每提高 25pct，單噸毛利率提升 8pct測算5 重點公司5.1 璞泰來：石墨化自供率高，單噸盈利能力強產(chǎn)能持續(xù)擴張，高自供率增加盈利空間。隨著公司內(nèi)蒙興豐年產(chǎn) 5 萬噸石墨化項目投產(chǎn)，公司石墨化產(chǎn)能將達(dá)到 12 萬噸，預(yù)計 2022 年負(fù)極產(chǎn)品出貨量達(dá)到 16-17 萬噸，石墨化自供率達(dá)到 75%。加之四川紫宸年產(chǎn) 20 萬噸負(fù)極材料和石墨化一體化項目的投建， 石墨化產(chǎn)能 2023 年有望達(dá) 22 萬噸，自供率超 85%。隨著負(fù)極出貨量提升以及石墨化自供比率上升，疊加公司石墨化工藝處在行業(yè)領(lǐng)先水平，成本控制優(yōu)勢明顯，預(yù)計 2022 年負(fù)極材料單噸凈利在 1.1-1.2 萬/