锂电池的碳一篇文章教你读懂锂电池负极材料|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

一篇文章教你读懂锂电池负极材料

今日话题——负极材料

负极材料，是电池在充电过程中，锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。主要影响锂电池的首次效率、循环性能、倍率（快充）等。在电池成本中，负极材料约占了7%左右。

1、种类

负极，可分为碳系负极和非碳系负极。

1）碳系负极材料具体可分为石墨、硬碳、软碳和石墨烯等负极材料，其中，石墨材料可进一步分为天然石墨、人造石墨和中间相碳微球；

2）非碳系负极材料包括钛基材料、硅基材料、锡基材料、氮化物和金属锂等

2、人造石墨负极占80%份额

石墨材料分类中的天然石墨和人造石墨负极材料具备导电率高、锂离子扩散系数大、嵌锂容量高和嵌锂电位低等特点，相比其他类型锂电池负极材料应用，天然石墨和人造石墨在电池比容量、首次效率、循环寿命、安全性等方面具备综合优势，且原材料来源广泛、价格便宜，是目前主流的锂电池负极材料。

根据2020年的数据，人造石墨产品占比持续提升，市场占比达到84%，天然石墨负极占比为16%

具体来看:

人造石墨因循环性能好、安全性能相对占优，在动力电池市场得到广泛应用。

天然石墨性价比较高，容量、低温等性能较好，在消费电子电池市场、动力电池市场均得以应用。

其它碳系材料和非碳系材料，如软/硬碳、钛酸锂、锡基材料、硅碳合金等新型负极材料目前已经处于试用阶段，可能在未来几年里会逐步产业化，其中硅碳复合材料的发展前景较好。

3、成本构成

天然石墨产品以天然鳞片球化石墨为主要原料，经过提纯、改性处理后主要工艺是炭化高温（1200℃以上）烧制24小时左右。

人造石墨的主要原料为石油焦、针状焦等焦类原料，经过分级、造粒、整形后主要工艺是石墨化高温（2800℃以上）烧制三周左右。

从成本结构来看，天然石墨成本原材料占比高、人造石墨成本石墨化占比高。天然石墨成本主要为材料成本，占比超过75%。人造石墨成本主要为石墨化加工费，占比超过50%。

根据翔丰华披露的数据，天然石墨碳化外协加工费约0.45万元/吨-0.53万元/吨，而人造石墨石墨化加工价格约1.57万元/吨-1.81万元/吨。

补充：

1）天然石墨负极材料：天然石墨材料行业发展较为成熟，天然石墨市场价格较为稳定，天然石墨材料供应商对中游天然石墨负极材料企业的议价能力较弱。

天然石墨负极材料所需的生产设备主要有为球磨机、反应釜和粉碎机等设备。该类设备属于通用设备，且国产化程度高，市场价格较为稳定，上游设备供应商的议价能力一般。

2）人造石墨负极材料：人造石墨负极材料的原材料主要为石油焦、针状焦、沥青焦等化工材料，原材料占人造石墨负极材料生产总成本的40%左右。

石油焦是炼油副产品，以石油渣为原料经过延迟焦化生产出的固态颗粒物，中国石油焦的制备工艺已较为成熟，被广泛应用于炭素、电解铝、玻璃、金属硅等领域。在锂电池负极材料领域，石油焦主要用于制备普通品质的人造石墨负极。

针状焦为热膨胀系数极低且容易石墨化的优质焦炭，其具有良好的导电导热性，主要应用领域为炭素和高品质人造石墨负极材料。中国对优质针状焦的进口依赖度大，进口占比达50%。

石油焦和针状焦在炼钢用石墨炭素和电解铝用预焙阳极等领域的应用广泛，因此石墨炭素和电解铝市场需求的变化对上述材料的市场价格产生重要影响。

总体来看，人造石墨负极材料上游的原材料供应商的议价能力随原材料下游的石墨炭素和预焙阳极等市场应用需求的波动而出现明显变化。

人造负极材料所需的生产设备主要有窑炉、艾奇逊石墨化炉和粉碎机等设备。由于该类设备属于通用设备且国产化程度高，市场价格较为稳定，上游设备供应商的议价能力一般。

4、规模和格局

高工锂电GGII调研数据显示，2016-2020年，中国负极材料出货量逐年上升，2020年负极材料出货36.5万吨，市场增幅超预期，主要系全球各领域锂电池需求大幅增长所致。其中，人造石墨出货量由2016年的8.03万吨上升至2020年的30.7万吨，年均复合增长率近40%。

市场格局

从市场竞争格局来看，负极材料行业呈现寡头垄断的态势，2020年TOP3市场占比为53%。天然石墨CR5约为84%，人造石墨CR5约为80%。

国内负极材料行业呈现四大多小格局。

贝特瑞（中国宝安子公司持44.46%)、杉杉股份（600884）、江西紫宸（璞泰来100%子公司）、东莞凯金四大负极材料厂商格局相对稳定。其中天然石墨负极贝特瑞一家独大，人造石墨负极以江西紫宸、东莞凯金、杉杉股份三家分得63%的市场份额。

贝特瑞作为全球负极材料生产龙头企业，连续7年全球负极材料销量第一，国内超60%的天然石墨供应来自贝特瑞。下游客户包括松下、LG、三星、索尼和比亚迪等，是松下负极主供应商。

江西紫宸是国内人造石墨出货量第一的企业，受益于近期原料针状焦价格下滑，另外通过自建石墨产能，成本大幅降低，吨净利回升业绩改善，竞争优势明显，成为宁德时代的核心供应商之一，其主要客户还包括ATL、LG化学、三星SDI、比亚迪等国内外高端知名锂电制造商。

杉杉股份是国内人造石墨的领军企业，2019年市占率17%，下游客户有ATL、LG、CATL、比亚迪和国轩高科等；凯金能源2019年市占率17%，下游客户主要是宁德时代。

在第二梯队企业中，中科电气、翔丰华市占率均在6%左右，同比提升约1%，今年市场份额有进一步提升空间。

补充：中国是全球负极核心供应地。

目前，全球锂电池负极材料的行业集中度非常高，主要集中在中国与日韩。2000年之前日本负极供应占全球95%以上，随着中国实现技术突破，并建立成本优势，中国/日本出货占比从2000年的4%/95%，变化为2018年的66%/30%。2019年中国负极材料全球占比进一步上升至81%，前十大负极生产公司中国占据8席，分别为贝特瑞、璞泰来、杉杉股份、凯金能源、翔丰华、中科电气、正拓能源、深圳斯诺；日本占据2席，分别为日立化成和三菱化学。

宁德时代首席科学家吴凯：当前锂电池产业链的三条“降碳”路径

经济观察 网记者 郑晨烨 11月14日，2022高工锂电年会在深圳拉开帷幕，宁德时代（300750.SH）首席科学家吴凯出席论坛并作主题演讲，表达了自己对锂电产业链新生态、格局及未来方向的看法。

吴凯认为，新能源产业正在从高速发展迈向高质量发展，绿色低碳已成为新能源产业高质量发展的重要驱动力。

他指出，电池作为实现碳中和的牛鼻子，打铁还要自身硬，尽快实现产业链的绿色低碳发展，将对我国在全球新能源产业链分工中的地位和竞争力产生重要影响。

“电池产业链的绿色低碳发展势在必行。”吴凯在演讲中说，

他认为，在电池企业的碳排放当中，电芯及系统环节的排放仅占碳足迹的15%左右，其余的排放主要来自于上游原材料生产环节。

“宁德时代首先通过对自身产品碳足迹的分析，将碳排放进行了阶段分割，从矿山直至电池系统出货。”他表示。

据其介绍，宁德时代在通过将碳排放阶段分割后，针对不同的碳足迹范围采取了不同的举措来降低生产过程中的碳排放。

例如：在矿砂至大宗原料阶段，宁德时代通过智能无人矿山、低碳矿砂产品等举措来降低碳排放，而在大宗原料至电池原材料阶段，又采用了制造工艺升级、绿色电力供应及回收技术提升等措施。

吴凯表示，当前锂电池产业链的降碳路径主要有三条，分别为绿色制造低碳化、智能制造数字化及资源利用循环化。

首先，关于绿色制造低碳化方面，据其介绍，宁德时代基于对锂电池的碳足迹构成和降碳路径分析，在生产基地建设初期便考虑绿色能源的使用，比如开展地面光伏、屋顶光伏的建设以及与电池结合的光储充一体充电站。

“宁德时代在2021年部署的光伏发电总量超过4700万度，相当于减少了46368吨二氧化碳的排放。”吴凯在演讲中称。

此外，他还表示，宁德时代目前在企业园区内推动电动化转运，在2021年还推动了干线物流的电动化，截至当前，电动重卡累计运行超过155万公里。

而关于智能制造数字化方面，吴凯表示，目前宁德时代已广泛地将人工智能、大数据、云计算、数字孪生、边缘计算、射频技术、5G等技术融入到生产中，并在工厂中打造了虚拟沉浸式实训站，员工可沉浸式体验各类设备操作，大幅提升新员工的培训效率。

“数字化工厂带来了更高的生产效率和更高的产品质量，将质量缺陷率降低了三个数量级，实现了十亿分之一的缺陷率。”他说。

最后关于资源利用循环化方面，吴凯介绍称，截至2021年，宁德时代的下属子公司湖南邦普（锂电回收企业）已在国内建设回收网点已经超过220家，回收量全国排名第一。同时，邦普循环早在2019年便在印尼投资注册成立了普青循环科技有限公司，是印尼首家从事废旧锂电池回收与资源化的企业。

“锂电池不是石油，用了就没有了，而是可以高效循环利用。”吴凯说。

在他看来，推动锂电绿色供应链的发展，除了上述加大基础设施投入及大量减排技术的应用外，还需要很多软性赋能条件，例如，企业碳排放信息披露、碳排放评级及相关指数等，由此来呈现锂电产业链绿色低碳的发展水平。

“众擎易举，产业链的绿色低碳发展需要产业链上的每一家企业的力量。”吴凯在演讲中呼吁。

锂电池的碳一篇文章教你读懂锂电池负极材料

一篇文章教你读懂锂电池负极材料

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