負極材料是鋰電池四大關鍵材料之一，約占整個鋰電池制造成本 8%左右，關鍵功 用在于可逆地脫/嵌鋰離子，是由活性物質、粘結劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在 銅箔兩側，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。主要由各負極廠商產品定位 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。

人造石墨負極工藝復雜，石墨化生產經(jīng)驗極其關鍵。人造石墨生產流程分為預處理、 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 標準工藝，由于爐型、原料、產品不同，導致升降溫工藝曲線不同，且上下層材料沒法 實時監(jiān)控，時間周期長導致返工難，所以生產經(jīng)驗極其重要。

石墨化是人造石墨生產制備的關鍵環(huán)節(jié)，同時又是高能耗環(huán)節(jié)。石墨化本質是使用 高溫熱處理（HTT）對原子重排及結構轉變提供能量的過程，需要消耗大量能量，電費 在石墨化成本中占比高達 60%，而石墨化成本在人造石墨負極制造成本中占 55%，降低 石墨化電耗是降本關鍵，因此國內石墨化產能多分布于低電價地區(qū)內蒙、四川等。

工藝選擇是降本關鍵所在，箱式爐逐步應用，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，各負極企業(yè)逐步改用箱式爐，箱式爐較坩堝減少了 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，是指在生產過程中無斷電環(huán)節(jié)，產品經(jīng)過一系 列溫區(qū)，實現(xiàn)連續(xù)石墨化，其優(yōu)勢是產品一致性高且大幅度降低耗電量，縮短生產周期， 缺點在于石墨化程度低，目前主要應用于低端動力領域，量產技術還需突破。

供給端，由于 2021 年各地限產限電導致石墨化產能開工率低，供給緊缺，石墨化 價格攀升。2020 年石墨化產能有 70 萬噸，2021 年石墨化產能 88 萬噸左右，全年石墨 化產能僅增加 18 萬噸左右。我們預計 22 年/23 年石墨化產能為 111/153 萬噸。需求端， 我們預測 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；在保守假設下，石 墨化缺口進一步拉大，供需缺口為-18.1/-23.7 萬噸。

為應對下游高增的需求以及原材料、石墨化價格上漲的壓力，負極企業(yè)都在加快打 造負極一體化項目，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 來的負面影響被企業(yè)不斷提升的自供率抵消反轉，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， 當自供率每提高 25pct，單噸毛利率將提升 8pct 左右。

在下游需求高增的背景下，能耗雙控政策導致供給端產能釋放速度放緩。我們預計 2022 年、2023 年石墨化供需缺口仍在，石墨化價格將維持高位。

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

負極材料是鋰電池四大關鍵材料之一，約占整個鋰電池制造成本 8%左右，關鍵功 用在于可逆地脫/嵌鋰離子，是由活性物質、粘結劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在 銅箔兩側，經(jīng)過干燥、壓制而成。其中，最重要的活性物質可分為碳材料和非碳材料， 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。

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 廣泛應用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。新興的硅碳負極雖然理論容量較高，達 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。目前人造石墨占比 79%，雖較去年有所下調，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%，略低于負極材料增速 86.6%，主要原因系石墨化產能緊 缺，價格高企，天然石墨混配人造石墨或成為負極廠商應對供貨及成本壓力短期內較好 的解決方案。

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，負極材料出貨 量不斷攀升，各種類型的負極材料占比也在動態(tài)調整中，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 2021 年的 18%。

2.2 負極三大四小，產品市場分層導致相對分散穩(wěn)定，人造石墨 競爭激烈

負極材料市場已形成三大四小格局。2021 年我國負極材料出貨量 70.5 萬噸，同比增 長 86.6%，頭部公司憑借產品、客戶、產能和成本等優(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 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 88%。目前來看，負極環(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。

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%， CR5 由 80.3%下降至 72.4%，CR10 保持在 92%的水平。我們認為其主要原因是各負極廠 商產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。

市場分層明顯，高端市場負極價格有優(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，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。

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 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。

下游需求持續(xù)提升，負極廠商加速擴產。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021 年國內新能源車銷 量突破 350 萬輛，滲透率達 13%，我們預計 2022 年國內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，各負極廠商 相繼發(fā)布擴產公告，積極布局一體化建設。（報告來源：未來智庫）

3 工藝：流程復雜，石墨化成本高，箱式爐主流化，連續(xù)石墨化或是革新方向

3.1 人造石墨工藝復雜，石墨化成本占比高

人造石墨工藝復雜，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，整體流程較為復雜。歸納來說，整個制備流程可以 大致可以分為四個步驟：預處理、造粒、石墨化、篩分包裝。

造粒和石墨化是人造石墨制備的核心環(huán)節(jié)。預處理（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 可以提高負極的比容量。石墨化環(huán)節(jié)沒有標準工藝，由于爐型、原料、產品不同，導致 升降溫工藝曲線不同，且上下層材料沒法實時監(jiān)控，時間周期長導致返工難，所以生產 經(jīng)驗極其重要。

石墨化是人造石墨生產制備的關鍵環(huán)節(jié)，同時又是高能耗環(huán)節(jié)。石墨化是指是指非 石墨質炭經(jīng)高溫熱處理，轉變成具有石墨三維規(guī)則有序結構的石墨質炭，高溫需要 2000℃ 以上的。最初起源于碳素制品行業(yè)，是生產石墨電極的必備工序。石墨化作用是為了提 高炭材料的熱、電傳導性，提高炭材料的抗熱震性和化學穩(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：使用高溫熱處理（HTT）對原子重排及結構轉變提供能量，這一過 程需要消耗大量能量，電費在石墨化成本中占比高達 60%，而石墨化成本在人造石墨負 極制造成本中占 55%，降低石墨化電耗是降本關鍵。另外，由于石墨化工藝相對獨立、 設備投資大、生產時間長，過去大部分廠商選擇外協(xié)生產，但是目前一體化是提升成本 競爭力的手段，多數(shù)負極廠商均加大在低電價地區(qū)布局一體化產能投放，提升自供比率。

石墨化工藝流程主要包括鋪爐底、砌爐芯、負極材料前驅體及保溫料體的裝爐、送 電、冷卻、副產品石墨化焦的出爐、包裝。一個周期一般要 20-30 天。但送電時間僅僅 40～100 小時。為了充分利用變壓器，一臺變壓器會與幾臺爐子結合起，循環(huán)進行生產， 一臺通電、另外幾臺裝爐冷卻，以保證供電裝置連續(xù)運行。

石墨化成本占比高，產能多分布于內蒙。石墨化生產周期和建設周期都較長，一般 生產周期需要一個月左右，建設周期則至少需要一年至兩年的時間，因此石墨化產能的 釋放周期較長。石墨化加工費用約占整個人造石墨負極制造總成本的 55%，而電費又在 石墨化成本中占比高達 60%，因此降低石墨化電耗是降本關鍵。內蒙古地區(qū)由于單位電 價相對低廉，是我國石墨化產能的重要集聚地，約占全國總產能的 47%，剩余產能分布 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，使得石墨化產能釋放及擴張均不及預期，企業(yè)開工率也受到一定限制，導致石 墨化出現(xiàn)供需缺口，石墨化價格屢創(chuàng)新高。

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

石墨化工序按生產的連續(xù)性區(qū)分，可分為間歇式生產與連續(xù)式生產兩種。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中沒有斷電的過程，石墨化 的產品需要經(jīng)過一系列的溫區(qū)，從而實現(xiàn)連續(xù)石墨化。 目前工業(yè)石墨化爐都是電熱爐，市場上廣泛應用的石墨化加工設備主要包括艾奇遜 石墨化爐、內熱串接石墨化爐、箱體式石墨化爐這三種間歇式石墨化爐。

各家石墨化方式有差異，目前坩堝爐應用最多。不同負極材料企業(yè)產品有性能、價 格、原材料等方面的差異，因此設備選用也不盡相同。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。

箱式爐較坩堝爐性能更優(yōu)。坩堝爐工藝是將待加工的負極材料裝填進一個個圓柱形 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上進行的改造，是將 整個爐芯空間分成若干個等容積腔室，負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。

箱式爐逐步替代坩堝爐。由于箱式爐工藝的技術壁壘較高，行業(yè)內僅有少數(shù)企業(yè)掌 握并規(guī)?；貞谩Ｔ陬^部企業(yè)的布局和引領下，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，其兩大生產基地山東興豐和內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能可達約 19800 噸/年，內蒙興豐最大產能將達約 61600 噸/年， 石墨化產能分別較技改前提升了 37.5%和 25%，生產效率得到進一步提升。

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 阻或感應加熱，可實現(xiàn)高溫下連續(xù)式進料和出料。主要優(yōu)勢在于，第一，工序簡單、生 產周期短。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，自動化程度 高，縮短生產周期，人工減少；第二，熱量利用率高，降低能耗。采用新的爐型結構和 快速冷卻裝置，加快排料和冷卻速度，在連續(xù)生產的狀態(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。簡化了生產工序，且設置了排硫孔 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，導致石墨化程度低，目前主要應用于低端動力領域，量產技術還需突破。

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 限電及能耗雙控政策導致石墨化供給不足，加工費用攀升，2020 年石墨化價格在 1.3-1.5 萬元/噸，2021 年 8 月份則達到 2 萬元/噸，2021 年末，進一步提升至 2.5 萬元/噸。同 時終端負極價格，從 21 年初的 4.2 萬元/噸攀升至 12 月 5 萬元/噸。

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 警（形勢十分嚴峻），5 個省（區(qū)）為二級預警（形勢比較嚴峻），地方開始出現(xiàn)限電限產 導向。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 出嚴格制定各省能源雙控指標，國家層面預留一定指標；推行用能指標市場化交易；以 及完善管理考核制度等，各地高能耗產能收到的影響加劇。

全球范圍，2020 年石墨化產能 70 萬噸，2021 年石墨化產能 88 萬噸左右，全年石墨 化產能增加 18 萬噸左右。我們預計 22 年和 23 年石墨化產能分別為 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 年石墨化有效產能在保守假設下為 70/92 萬 噸；在中性假設下為 81/107 萬噸；在樂觀假設下為 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極及石墨化需求高增， 根據(jù)負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)關系，人造石墨出貨量占 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。

由此，在中性假設下，22 年、23 年存在石墨化缺口，分別為-6.5/-8.4 萬噸，在保守 假設下，石墨化缺口進一步拉大，供需缺口分別為-18.1/-23.7 萬噸。石墨化產能多集中在 內蒙四川等低電價地區(qū)，而能耗雙控政策導致開工率短時間內難以提升，另一方面，為 應對下游高增的需求，各企業(yè)加快石墨化產能建設，但能評審批難度加大影響新項目的 建設和投產進度，我們認為未來兩年石墨化產能仍然存在硬性缺口可能性。

4.2 一體化布局自供率提升 25pct 毛利率提升 8pct

在人造石墨負極材料生產過程中，由于石墨化與前后端工序相較獨立，且石墨化工 序固定資產投資大、耗時長，因此行業(yè)內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致石墨化委外加工成本逐步攀升。為應對 下游高增的需求以及原材料、石墨化價格上漲的壓力，負極企業(yè)都在加快打造負極一體 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面影響被企業(yè)不斷提升的自供率抵消 反轉，單噸利潤不降反升，2023 年行業(yè)毛利率預計或將達到 36%。假設 21 年/22 年/23 年石墨化委外加工價格分別為 1.97/2.5/2.65 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 年預測 65%/75%。根據(jù)測算，隨著負極企業(yè)自供率的不斷提升，委外加工 成本帶來的負面影響被抵消反轉，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行精細化運營，負極企 業(yè)單噸利潤將會有更大的提升空間。因此，人造石墨負極材料廠商建立石墨化加工配套 產能，完善人造石墨負極材料產業(yè)鏈將成為趨勢。

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， 當自供率每提高 25pct，單噸毛利率將提升 8pct 左右。