研究源于数据2研究创造价值[Table_Page] 电气设备-行业深度报告目录引言 ...... 41 负极有哪些核心性能指标？ ....... 42 负极的产业链是什么样的？是如何完成国产化的？ ... 52.1 天然石墨源自矿山，人造石墨源于煤和石油化工副产物 ........ 52.2 伴随锂电下游应用变化，由MCMB到天然石墨再到人造石墨 ........... 92.3 贝特瑞和上海杉杉分别完成了天然和人造石墨的国产化 ...... 122.4 江西紫宸依靠高性能的G1系列实现国产人造石墨的又一次飞跃 ... 143 目前的供应链是什么样的？未来的发展趋势如何？ . 153.1 消费电池和韩国动力走天然路线，国内动力和松下以人造为主 ...... 153.2 软包和高容量圆柱占比提升，人造石墨在消费电池替代天然石墨 .. 214 标的推荐：璞泰来 ......... 225 风险提示 . 23--------研究源于数据3研究创造价值[Table_Page] 电气设备-行业深度报告图表目录图表1： 负极主要理化指标 ....... 4图表2： 全电池首次效率与负极比表面积的关系........ 5图表3： 天然石墨成品形成流程图 ....... 6图表4： 2012-2015年我国天然鳞片石墨的进口和出口量 ..... 6图表5： 2014、2015年贝特瑞主要原材料的采购单价 ........... 6图表6： 天然石墨主要用途 ....... 7图表7： 2015年我国天然石墨消费结构图 ...... 7图表8： 江西紫宸人造石墨工艺流程图 ........... 7图表9： 江西紫宸的焦类单价高于凯金能源（万元/吨） ...... 8图表10： 人造石墨负极的上下游产业链 ....... 8图表11： 石油焦主要用途 ....... 8图表12： 最早的索尼口香糖锂电池 ... 9图表13： 2000~2015全球锂电池下游行业分布......... 9图表14： 日本主要负极企业背景简介 ......... 10图表15： 球形化之前的鳞片石墨和加工之后的球形石墨 .. 11图表16： 天然石墨球形化之前和之后的变化.......... 11图表17： 改性天然石墨优缺点对比 . 12图表18： 等静压石墨生产工艺流程图 ......... 12图表19： 2000~2017全球负极材料市场份额........... 13图表20： 2005、2010、2014、2017年主要企业市场份额变化出货比例14图表21： 江西紫宸部分核心技术 ..... 15图表22： 2005~2017年全球负极材料需求情况 ...... 16图表23： 2011、2017年主要消费锂电厂商的供应链 ........ 16图表24： 2017年五家公司三类电池的出货比例 ..... 17图表25： 2009、2013、2017年三星消费主要供应商及其占比 .... 17图表26： 2009、2013、2017年LG化学消费主要供应商及其占比 .......... 18图表27： 2009、2013、2017年松下主要供应商及其占比18图表28： 2009、2013、2017年索尼消费主要供应商及其占比 .... 19图表29： 2009、2013、2017年ATL消费主要供应商及其占比 ..... 19图表30： 2012、2017年主要动力电池厂商采购比例 ........ 20图表31： 2013、2017年LG化学动力主要供应商及其占比 .......... 20图表32： 2013、2017年三星动力主要供应商及其占比 .... 21图表33： 2013、2017年比亚迪动力主要供应商及其占比21图表34： 2010到2017年消费电子三类电池的出货量 ...... 22图表35： 2010到2015年笔记本电脑电池的变化 .. 22--------研究源于数据4研究创造价值[Table_Page] 电气设备-行业深度报告引言虽然紫宸、贝特瑞、杉杉三家负极龙头企业已全部上市，但和隔 膜、正极、电解液相比，负极对二级市场来说仍然是一个相对陌生的 领域。自我们去年10月发布全市场首份深度报告后，本次我们从历 史发展复盘、供应链演变以及核心性能指标等角度，撰写了第二份负 极行业深度报告，期望能更全面的帮助市场了解负极行业。1 负极有哪些核心性能指标？我们首先列出负极主要的理化指标，包括粒度、比表面积、振实 密度压实密度和真密度、放电容量、首次效率等。除此之外，还有电 化学指标如循环性能、倍率性能、膨胀等等。图表1： 负极主要理化指标粒度 与加工性能有关、倍率有关比表面 与效率、正极发挥、加工性能有关振实密度 与加工性能有关真密度 与容量有关灰分 与加工性能、循环性能、自放电有关PH值 与加工性能有关 资料来源：上海杉杉，方正证券研究所整理 我们下面介绍这些指标的含义：首次效率：部分锂离子从正极脱出并嵌入负极后，无法重新回到 正极参与充放电循环，导致首次充放电效率不是100%。这部分锂离 子无法回到正极的原因一是形成了负极表面的SEI膜、二是存在一部 分不可逆嵌锂。振实密度：是依靠震动使得粉体呈现较为紧密的堆积形式下，所 测得的单位容积的质量，单位为g/cm3。真密度：材料在绝对密实状态下（不包括内部空隙），单位体积 内固体物质的重量，单位为g/cm3。由于真密度是密实状态下测得， 会高于振实密度。振实密度和真密度是针对负极，压实密度则针对的是极片。压实密度：指负极活性物质和粘结剂等制成极片后，经过辊压后 的密度，压实密度=面密度/(极片碾压后的厚度减去铜箔厚度) ，单位： g/cm3。面密度：单位面积集流体（指铜箔）上活性物质的质量。一般来讲，压实密度越高，单位体积内的活性物质越多，容量也 就越大，但同时孔隙也会减少，吸收电解液的性能变差，浸润性降低， 内阻增加，锂离子嵌入和脱出困难，反而不利于容量的增加。压实密 度的影响因素：颗粒的大小、分布和形貌都有影响。比表面积（以及粒度）：指单位质量物体具有的表面积，颗粒越 小，比表面积就会越大。小颗粒、高比表面积的负极，锂离子迁移的 通道更多、路径更短，倍率性能就比较好，但由于与电解液接触面积 大，形成SEI膜的面积也大，首次效率也会变低。大颗粒则相反，优 点是压实密度更大。--------研究源于数据5研究创造价值[Table_Page] 电气设备-行业深度报告图表2： 全电池首次效率与负极比表面积的关系资料来源：上海杉杉，方正证券研究所整理容量：单位质量的活性物质所能够释放出的电量，字面意义不需 要过多解释。除了上述理化指标外，更为重要的是另外三项性能（循环寿命、 膨胀、倍率性能）循环寿命和膨胀：膨胀和循环寿命是正相关的关系，负极膨胀后， 第一，会造成卷芯变形，负极颗粒形成微裂纹，SEI膜破裂重组，消 耗电解液，循环性能变差；第二、会使隔膜受到挤压、尤其极耳直角 边缘处对隔膜的挤压较严重，极易随着充放电循环的进行引起微短路 或微金属锂析出。就膨胀本身来说，石墨嵌锂过程中锂离子会嵌入石墨层间距里， 导致层间距扩张、体积增大，这种膨胀部分是不可恢复的。膨胀的多 少与负极的取向度有关，取向度=I004/I110，通过XRD数据可以计算 出来。各向异性的石墨材料在嵌锂过程中倾向于往同一个方向(石墨晶 体的C轴方向)发生晶格膨胀，因此将导致电池发生较大的体积膨胀； 各向同性的负极，石墨材料有多个方向可以嵌锂，受到的应力更均匀、 膨胀也就轻一些。循环寿命方面，SEI膜会对锂离子的扩散有一定的阻碍作用，随 着循环次数的增加，SEI膜会不断脱落、剥离、沉积在负极表面，导 致负极的内阻逐渐增加，带来热累积和容量损失。倍率性能：与循环寿命和膨胀相同，各向同性的负极，锂离子传 输通道多，解决了各项异性结构中嵌入脱出的入口少、扩散速率低的 问题，对大电流充放电也有作用。如前所述，锂离子在石墨中的扩散 具有很强的方向性，即它只能垂直于石墨晶体C轴方面的端面进行插 入。此外，小颗粒、高比表面积对倍率性能也有帮助。最后，电极表 面电阻（SEI膜带来）和电极导电性也影响倍率性能。2 负极的产业链是什么样的？是如何完成国产化的？2.1 天然石墨源自矿山，人造石墨源于煤和石油化工副产物首先，我们分别介绍人造石墨、天然石墨两种主要负极材料的产 业链情况。先来看较为简单的天然石墨：天然石墨的最上游是石墨矿石，分布在黑龙江、山东等地区；石 墨矿石经过浮选后得到鳞片石墨（此外还有一种微晶石墨）。浮选工 艺包括原矿破碎、湿法粗磨、粗选、粗精矿再磨再选、精选、脱水干 燥、分级包装等步骤。浮选后的鳞片石墨经过粉碎、球形化、分级处理，得到球形石墨， 球形石墨再经过固相或者是液相的表面包覆以及后续的一些筛分、碳 --------。。。。。。