作者 / 罗京编辑 / 封成本文图片均来源于网络动力电池堪称电动汽车的心脏，而心脏机能好坏则取决于能量密度表现，在液态锂离子电池四大材料中，决定着电池能量密度的是，正极和负极。即使面对固态电池也不会被淘汰，正负极的重要性不言而喻。与正极不同的是，负极是一个产品差异化非常高的领域，光是一款人造石墨，就有高性价比、高容量和倍率型 3 个产品大类、十余个细分型号。经过长时间的贴身肉搏，负极材料的行业集中度很高，前五名的市场占有率高达 79%，远高于其他三种材料。放眼全球，亦是如此。据ICC鑫椤资讯，2020年全球负极企业前五占据近50%的市场份额，前三名贝特瑞、杉杉、江西紫宸全是中国企业；前十名中，有7家中国企业、1家韩企、2家日企。换作八年前，谁也不会想到会出现今日这番格局，因为在2012年，全球负极材料市场还是日企的天下。2020年排名全球出货量第八的日本负极企业日立化成，在2012年时，曾是全球第一，拿下全球35%的份额；另一家日企三菱化学也是全球前5，现在却面临掉出前10的风险。彼时，全球负极材料市场上只有2家中国企业，深圳贝特瑞和上海杉杉，分别排名第4和第6，合计市场份额不超过16%。然而短短数年，中国企业又一次完成赶超和逆袭，将日企甩在后面。凭借在技术上紧跟日本、产品价格上更加低廉的优势，我国负极材料企业异军突起，迅速完成国产化，并取代日企，成为国内外主要锂电池厂商的供应商。目前，我国已是全球最大的负极材料生产国，2020年我国负极材料出货36.5万吨（来自高工锂电数据据，ICC鑫椤统计为44.56万吨），占全球产量比重达7-8成。在总出货量里，人造石墨出货量占比84.1%，共30.7万吨，过去五年年均复合增长率近 40%。不过，人造石墨只是十余种负极材料之一，主流的材料还包括天然石墨、复合石墨、中间相碳微球等，还有些代表未来趋势的材料：硅基负极。当下，天然石墨和人造石墨是负极的主要材料，但这两种材料又因制备工艺差异而产生性能差异，分为高、中、低档，对应的价格也不同，低端的2万元，高端的6到8万元，进口的10万元。我国拥有两家全球第一企业：天然石墨全球第一——贝特瑞和人造石墨全球第一——江西紫宸。据ICC鑫椤资讯统计，2020年贝特瑞占全球石墨市场份额达14%；江西紫宸占全球人造石墨市场份额达17%。贝特瑞创立于2000年，在石墨领域拥有丰富的经营经验和技术积累，自2006年成为天然石墨国内第一后，就一直保持领先地位；而江西紫宸则是一家创立于2012年的公司，2016年前国内人造石墨第一位置并不属于它，而是上海杉杉，但紫宸很快就反超杉杉，在2020年又拿下全球第一，成为一匹惊人的黑马。但要知道，上海杉杉也不是一家简单的公司，这家于1999年就成立的负极材料企业，不仅是国内第一个量产中间相碳微球负极的企业，且并于2005年创新性研发出人造石墨负极材料FSN-1，连续畅销12年，为行业不断抄袭、模仿的对象。在2012年全球负极材料竞争格局上，上海杉杉排名第6，拿下全球4%的市场份额，据当时高工锂电新闻记载，天然石墨看贝特瑞，人造石墨要看杉杉成为行业普遍认知。但与江西紫宸相比，上海杉杉似乎丧失其先发优势，这背后发生了什么？吃螃蟹的上海杉杉“杉杉牌西服，不要太潇洒。”上世纪九十年代，在这句广告词的影响下，杉杉西装曾经火遍大街小巷，而当时恰是我国纺织服装业高速发展时期。杉杉西装品牌创始人郑永刚很快就发觉，国产品牌服装行业刚迎来阶段性洗牌周期。在中国还未加入WTO之前，外国服装只能通过与国内企业合资建厂方式进入中国市场，国内服装头部企业在设计、面料、品牌等方面投入诸多资源，国民对国产服装较为满意，中国的服装市场还是国民品牌的天下。但郑永刚却因为经常出国参加巴黎、罗马、米兰、东京时装展，看到了国际服装品牌竞争力，他认为一旦打开国门，让国产品牌与国际品牌同台竞技，对已经供过于求、价格战硝烟弥漫的国内服装业而言，无疑是一个巨大打击，同时导致行业竞争格局进一步分散。就在郑永刚苦苦思索转型之路时，意外地在1999年夏拿到一份有关锂电池负极材料技术的项目报告，彼时，国内锂电产业还在萌芽发展时期，整个90年代，无论是锂电池还是电池材料，都是日本企业独步天下，与之相关的技术被日企所垄断。从1991年索尼首先开始商业化生产锂离子电池，到1996年三洋发明铝壳方型电池，再到1998年松下推出了用于笔记本电池的圆柱型锂电池，日本锂电池企业一直走在创新之巅，不断推动整个行业前进。至2000年，日本锂离子电池总体销售额占据全球销售总额的93%，年产量4亿只。三洋、松下、索尼三家企业占据全球市场的24%、21%和19%，在全球排名前三，同时期的韩国企业市场占有率总和只有3%，而中国则尚未出现一家具有规模化生产能力的企业。高歌猛进的日本锂电企业也带动整个产业链蓬勃发展，来自日本的负极材料共占据了全球90%的份额。全球份额前四名中，日立化成和JFE是人造石墨龙头，三菱化学、日本碳素是改性天然石墨领军企业。当索尼将锂电池用于照相机、摄像机和随身听等产品时，消费电子产品就与锂电池就结下不解之缘。彼时，中间相碳微球（MCMB）是使用最多的负极材料，1993年日本的大阪煤气公司成功将MCMB产品用到了锂电池中，但售价高昂，每吨在50-70 万元，是现在负极材料价格的十多倍。但仅仅4年后，这一核心技术被国内鞍山热能研究院攻破，郑永刚所看到的报告书，就是关于这一技术的项目内容。当他发现该项技术的商业价值后，一纸报告很快便落地发展成一家公司。1999年9月，杉杉股份与鞍山热能研究院合资成立“ 上海杉杉科技有限公司 ”，鞍山热能院以无形资产（中间相碳微球技术）出资，占股 25%。一年后，上海杉杉科技有限公司的 200 吨/年的 CMS （中间相碳微球技术别称）成功产，而杉杉也把CMS产品售价从60万元/吨拉至30万元/吨，比日企售价便宜近50%，用价格策略迅速打开市场，日本大阪煤气公司很快就败下阵来将产线关停。据母公司杉杉股份年报，上海杉杉科技在投产当年即实现收入超过 5000 万元，第二年收入 1.7 亿元，成为国内该产品排名第一的供应商。此外，年报还记录了上海杉杉生产的负极材料产品供不应求、颇为热销的情况，“……多次发生货紧导致供货不及而客户要求空运”，“部分用户出于保障货源而提前锁定供货的现象”，“公司的库存为零”等等。经过后续的两次扩产，到 2005 年上海杉杉科技拥有了年产 1100 吨 CMS 负极材料的生产能力。但很快，杉杉技术领先优势被国内其他科研机构打破。据国家知识产权局网站上中国专利数据库资料记载，2000年天津大学申请的中间相炭微球专利数量有4件，专利申请人王成杨将自己的专利在 2004 年时卖给了天津铁中煤化工公司。但此时的上海杉杉真正面对的难题并不是竞争对手，而是来自锂电下游应用需求方向的转移。难敌贝特瑞进入千禧年后，功能手机和笔记本电脑成为锂电池下游应用的主攻方向，也推动消费锂电巨头三星SDI和LGC的诞生。无论是三星SDI还是LGC，其母公司都是韩国重要的电子集团，对韩国经济发展起到基石的作用，无论是资金实力、人才积累还是政策扶持倾向性有着得天独厚的优势，因此两家锂电企业迅速发展，不断蚕食日本锂电巨头的市场份额。日本企业的市场份额从 2005 年的 72%下滑至 2010 年的 43%。而韩国企业的份额从 2005 年的 15%提升至 2010 年的 39%，市场份额与日本企业份额差距明显缩小，全球竞争格局形成双雄争霸的格局。当时以诺基亚、摩托罗拉等为代表的手机巨头配备嵌入式可更换方形锂电池，成为手机电池主流。三星 SDI 凭借深度绑定的集团公司三星电子在手机市场的突出表现，2011 年手机电池的市占率达到 23.9% ；LG 化学供货诺基亚，2011 年手机电池市占率为达19.9%。对锂电池而言，笔记本市场大爆发是另一大需求来源。自1998年松下推出笔记本用的圆柱式电池18650，这类电芯就被各大笔记本电脑品牌商广泛应用。不论是功能手机爱用的方型电池还是笔记本常用的圆柱型电池，都对电池能量密度提出要求，而以往负极材料CMS的比容量低、价格昂贵，难以成为这两类新需求的材料之选。这时就需要开发新的碳负极材料，改性天然石墨负极和人造石墨负极就应运而生了。首先替代CMS的是改性天然石墨负极产品，改性天然石墨负极的比能量保持在 340~370mA·h/g，每吨价位在3-4万，而中间相碳微球则达不到这么高的比能量，只有280~340mA·h/g，而且每吨价格近10万元，性价比远远落后前者。特别地当锂电池要满足大众化、高频次消费的电子产品时，昂贵的CMS无法达到锂电池降本的需求。在国内，最早完成改性天然石墨负极的是深圳贝特瑞新材料公司，成立时间仅比上海杉杉晚1年，2000年7月在深圳成立。但头两年经营不顺，并没有把主营业务精力放在负极材料上。转折点在2002年，曾任洛阳冠奇工贸有限公司的总工程师岳敏加入贝特瑞，担任总工程师、总经理一职。与门外汉杉杉不同的是，岳敏之前就职的公司是一家天然鳞片石墨的采选和加工企业，在石墨采选和生产能力排名靠前，岳敏本人在行业里浮沉近10年时间，对天然石墨的性能深谙于心。进入贝特瑞后，很快带领研发团队成功将鳞片状天然石墨成功改性为球状石墨并实现产业化，并在随后几年陆续推出高容量、高性价比的天然石墨复合负极材料 818、168、HSG-1。据贝特瑞官网介绍，旗下几款天然石墨负极材料能量密度高，且适用于方形电池，核心人物岳敏通过提前布局上游优质石墨矿资源，而世界上近7成石墨矿资源分布在中国，因此贝特瑞在压低天然石墨负极成本上具有得天独厚的优势，2009年贝特瑞也成为锂离子电池石墨类负极材料国家标准的主起草单位。从2007年开始，中间相碳微球逐渐式微，让位给改性天然石墨，2009年，贝特瑞已是国内消费锂电厂商负极材料的主要供货商，包括比亚迪、力神、比克在内的大厂都是贝特瑞的核心客户。但此时，全球负极材料市场还是日企的天下，把贝特瑞送上全球天然石墨市占第一宝座的还是韩企三星SDI和LGC。原本三星SDI和LGC的负极材料供应商是日本碳素，且天然石墨在两家负极来源结构中占很高比重。但随着中国加入WTO后对世界开放，韩企纷纷向中国投放新产能，供应链开始融入中国本土的企业。而2011年，作为负极材料供应大国的日本发生311大地震，日立化成、JFE 钢铁、日本碳素（Nippon Carbon）等企业的主要负极材料产能均在震区。加上贝特瑞天然石墨的超高性价比，在2013年两家韩企天然石墨主供都切换到贝特瑞，2017年贝特瑞份额已达高达88%和65%。要知道，中国掌握了全球近7成的石墨矿资源，日本的天然石墨企业多向中国购买原料，回国加工后再以高价卖给中国。大地震后，日本负极材料紧缺，本国材料产品的价格因供需错位而暴涨，令日本锂电池企业松下、村田（索尼锂电池前身）开始动摇，转而向中国企业采购材料，2017年贝特瑞在两家企业天然石墨采购份额从0提高到48%和91% 。2019年，贝特瑞在全球天然石墨市场份额占比73%，成为绝对龙头。但改性天然石墨是一种优点和缺点都很明显的材料，优点是克容量高、价格便宜，缺点是结构不稳定、和电解液的兼容性差，易膨胀、循环寿命短、倍率性能（代表快速充放电的能力）也比较差。在方形电池和圆柱电池主导的时代，天然石墨的缺点并不足以忧虑，因为方形和圆柱电池的特点都是用铝壳或钢壳封装，即使负极发生了膨胀，也顶不破钢壳，因此下游厂商喜欢价格便宜的天然石墨。但当苹果这一搅局者，带着全新理念的iPhone 和Macbook以及iPad出现在大众眼中时，消费锂电竞争格局也开启新一轮改朝换代。2010年，苹果发布iPhone4，开启智能手机时代，同时拉开软包电池之幕。iPhone4与功能手机不同，没有可随意掀开的背壳，其内置电池同样不可拆卸，为满足轻薄的需求，软包电池便因此而生，这类电池采用铝塑膜封装，重量较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。软包电池是一种用较软的铝塑膜封装的电池，密封性不足，如果使用天然石墨，第一膨胀会比较大，第二与电解液的相容性不好，容易产气，导致铝塑膜破裂。针对这一缺陷，人造石墨就派上用场。国内首个以针状焦和沥青作为原料而制成的人造石墨是由上海杉杉完成的。继成功开发CMS后，上海杉杉在2005年又成功开发了人造石墨负极材料新品：FSN-1 系列（以研发员冯苏宁的姓名简称命名）。但性能优异的人造石墨，并没有像改性天然石墨那样走红，除了贵，当时爱用人造石墨负极的锂电厂商主要是日企，包括索尼、松下（+三洋）。当苹果电池供应商ATL把人造石墨作为其负极材料供应来源时，上海杉杉才得到真正成长机会。ATL是目前全球消费锂电厂商龙头，占据全球消费锂电26%市场份额，其崛起轨迹离不开苹果。自2004 年成为 iPod 供应商，ATL从此进入苹果公司的供应链。苹果公司并未选择传统的硬壳电池，而是将聚合物软包电池导入自己的产品中，包括 2004 年生产的 mp3 产品 iPod，2006 年生产的笔记本电脑产品 MacBook，以及2007年以后的智能手机 iPhone。随着苹果产品销量激增，ATL电池出货量也水涨船高。人造石墨需求量大增让很早就开始布局产能的上海杉杉大为受益，当时杉杉负极材料中 80%的产品为人造石墨，性能优异的FSN-1持续畅销，杉杉也变为ATL的人造石墨负极唯一供应源。据母公司杉杉股份历年财报，上海杉杉的业绩在2009年触底反弹，营收增长非常迅猛，第二年（2010年）实现翻番，同比增长超100%。随后三年，在行业竞争加剧，石墨价格下行的背景下，上海杉杉负极营收保持正增长。苹果手机一下子拉升手机ASP，人造石墨的价格不再成为消费锂电厂商的掣肘。至此，国产人造石墨才找到用武之地。后来居上的江西紫宸不仅是苹果，华米OV等主要手机厂商都成了ATL消费电池的客户，外加各种消费电子产品，如超薄笔记本、平板电脑、智能手表、TWS耳机等等，ATL在全球消费锂电的市场份额不断扩大，赶上三星SDI，后者在2010年全球锂电池出货量问鼎第一。ATL成立之初走了一条差异化路线，以聚合物软包电池为主打产品，到2012年，ATL锂电池电芯累积出货量超过10亿颗，跃居全球聚合物锂电池出货量第一，此后一直保持这一地位。随着下游新兴市场崛起，ATL还成为大疆无人机的电池供应商。据B3，2011年ATL的负极材料中天然石墨占4成，人造占6成，上海杉杉是唯一人造石墨供应商。2017年ATL的负极材料结构已转化为天然石墨占1成，人造石墨占9成。但奇怪的是，上海杉杉并没有水涨船高，国内人造石墨第一的地位还被一家成立不久的公司反超，2012年成立的江西紫宸，也是一家以人造石墨为主营产品的负极材料公司。据杉杉股份2014年年报，上海杉杉的人造石墨负极在国内产销量第一；但仅仅两年后，第一的位置就易主了。据璞泰来（江西紫宸母公司）招股书，2016年公司负极材料市占率为12.84%，排名国内第三、全球第四，仅次于贝特瑞、杉杉。但细看人造石墨负极领域，江西紫宸已经成功反超上海杉杉，相关产品市占率达到22%，而上海杉杉的人造石墨为20%，落后2%。此后，江西紫宸就一直是人造石墨第一，从国内延伸至国外。为什么在短短的几年间，与江西紫宸相比，上海杉杉似乎丧失其先发优势，这背后发生了什么？璞泰来的招股说明书中透露了这个问题的答案。江西紫宸的头号关键人物，是冯苏宁，即杉杉热卖的FSN-1的研发人，此人曾任上海硕能新材料（杉杉旗下公司）总经理，离任后进入江西紫宸任总经理。此外，璞泰来（江西紫宸的母公司）的总经理陈卫又有长达十多年在ATL的履职经历，曾任主管研发的副总裁。如此一来，紫宸的负极材料能更符合ATL性能指标要求，也就不难理解了。江西紫宸研发的高端人造石墨 G1 系列，在各项性能表现上超越 FSN-1，自iPhone4 开始就成为了苹果手机的电池材料供应商并且一直延续至今。据璞泰来招股书，2014年-2017年Q1对ATL的负极材料销售额不断上涨。上海杉杉并不是没有反击，随着消费锂电池进入成熟阶段，全球平板电脑和智能手机分别于2014年和2016年触顶下滑，而动力电池需求在不断拉升，人造石墨负极需求大头转向动力电池，杉杉等待的反击时机也来临。为应对广大的需求量，在场的负极材料企业纷纷选择扩产，场外的企业觊觎这块大蛋糕而入场布局。贝特瑞的产量从7100吨(2011年)扩产至3.1万吨(2015年)，同期，杉杉产量也从5300吨提升至15000吨，其他以人造石墨为主营产品的公司也加入扩产大潮，深圳斯诺在2016年产量也突破1.5万吨，江西紫宸从2013年2000吨迅速上升至2015年1万吨，还有湖南创亚、长沙星城、翔丰华等等。同时，据GBII调查统计，2010~2013年间中国负极材料生产企业数量增长了67%。除了应对下游增长趋势，负极企业扩产的另一大动因是希望借助规模效应来压低负极材料成本，特别对于卖中低端产品企业来说。从2011年起，动力电池的价格就驶入下滑通道，从1160美元/KWh一路降至135美元/KWh(2020年)，动力电池厂商向上游材料商传导成本压力在所难免，人造石墨均价从2011年每吨均价8.5万元下降到2015年5.4万元/每吨，据高工锂电数据，2020年人造石墨负极已降至每吨4.1万元。与此同时，作为人造石墨负极上游原材料的针状焦却在2017年开启上涨，价格一度暴涨到4.2-4.3万元/吨的历史最高位，最高价格涨幅726%。许多中小规模负极企业受到来自成本和营收两端冲击，或倒闭，或被收购。2017年，许多上市公司开启跨界并购人造石墨公司，包括雪莱特收购了深圳斯诺，中科电气收购了星城石墨，这其中杉杉也将对手之一湖州创亚收入囊中。2016年，湖南创亚在人造石墨市场份额达4.12%，合并后，两家在2017年市场份额达到22.89%。可就算如此，杉杉还是没能重回第一，而且两家企业的差距越来越大。由于江西紫宸主打人造石墨高端产品，每吨价格在6-8万元，更不用说他家的产能利用率一直保持在高位80%以上，甚至可达140%，完全不愁销路。杉杉则走中低端产品路线，主打价格，每吨在3-4万元，在行业竞争激烈时，盈利能力波动巨大。2017年江西紫宸的营收规模达到15亿元，跟杉杉不相上下，但净利润却是上海杉杉的5倍（3.8 亿元对 7000 余万元），人造石墨负极第一的地位可谓十分稳固。伴随着2018年新能源政策退补，负极企业盈利能力再面考验，与之前一样，陷入资金链断裂的企业深陷财务危机，行业集中度进一步提升，国内负极材料竞争格局已形成三大两小的特征，贝特瑞、紫宸、杉杉CR3达57%，加东莞凯金和中科星城，CR5为78%。后记通过梳理中国负极材料竞争格局演变，不难发现，在过去的十几年里，负极材料企业的崛起或落后与下游锂电厂商的改朝换代以及锂电池的用途变化有着巨大联系。90年代的锂电池被用于便携式相机、随身听等数码产品，当时整条锂电产业链几乎被日本企业垄断，负极材料也不例外；随着MCMB技术被上海鞍山热能院突破，上海杉杉实现量产，国产负极商业化出现一道曙光。进入千禧年后，下游锂电应用从便携式相机、随身听等数码产品转向功能手机、笔记本电脑，CMS由于成本高且收率低因素而日渐式微，取而代之的是天然石墨。我国占有全球7成石墨资源，也培育出天然石墨负极全球第一——贝特瑞，贝特瑞的产品远销海外，成为三星SDI和LG化学消费锂电的主供，而这两家韩企借助手机锂电业务扩大赶超日本企业。而当2010年苹果带来iPhone4，智能手机时代开启时，主打聚合物软包电池的ATL异军突起，拿下来一众消费电子产品的电池订单，而其负极原料人造石墨也从幕后来到台前。ATL先是选杉杉作为主供，但很快就把订单转给紫宸，而紫宸凭借优势技术，仅用数年，就成为人造石墨全球第一。消费锂电的大爆发时代终成过去，未来是动力电池的天下，而主流动力电池厂商还是选择人造石墨负极，但新材料已呼之欲出——硅碳复合负极材料。硅材料的特征是比容量大，是碳材料的十倍，但缺点也很明显，膨胀大、首周效率低，但随着未来动力电池能量密度的提高，硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。目前，特斯拉使用了碳包覆氧化亚硅的技术方案，通过在人造石墨中加入 10%的硅基材料， 已将硅碳复合材料应用到量产车型 Model3。在国内，宁德时代、比亚迪、国轩高科等电池厂商都展开对硅碳材料的布局。华安证券电新团队预测，至2025年，硅碳负极材料市场占比将超过30%。头部负极企业对硅碳材料的研发也很早，贝特瑞、杉杉、紫宸都具有相关技术储备。但除了技术外，摆在下游动力电池厂商面前还有一大议题，降本。目前主流动力电池负极还是人造石墨，其中石墨化是负极厂商控制成本的关键，分为自建和外协，前者占到总成本40%，后者能达到60%。据兴业电新团队测算，如果企业能实现80%自产石墨化，那成本比全部外协低31.1%。一荣俱荣，一损俱损。锂电池材料企业的盈利早已与下游电池厂商紧密相连，在动力电池降本提质的趋势下，负极材料企业也需要在新技术和降成本两手抓，满足下游大客户需求。参考文献：行业报告• 渤海证券《2019年，动力电池VS消费电池》• 方正证券《锂电负极材料二十年复盘与展望》• 方正证券《天然石墨负极：性价比决定未来趋势 ，集中度提升龙头受益》• 华创证券《锂电池中期策略：聚合物电池， 占领苹果之后的平板电脑与超级本》• 华安证券《新能源锂电池系列报告之年度策略：全球新能源车加速渗透，锂电池高景气持续》• 开源证券《从历史看未来竞争格局，锂电王者引领发展》• 开源证券《锂电负极：壁垒高格局好环节，中国龙头全球领先》• 平安证券《消费、动力殊途同归，封装之选平衡之战》公司年报、招股书• 杉杉1999-2020年度财报• 贝特瑞公开转让说明书• 璞泰来上市招股说明书新闻、咨询• 毛利率不低于28% 起底资本下注负极材料背后逻辑– 高工锂电新闻 (gg-lb.com)• 10家负极企业产能逐步释放 石墨价格将持续下滑– 高工锂电新闻 (gg-lb.com)• 日本地震 电子材料受影响 笔记本锂电池影响较大– 高工锂电新闻 (gg-lb.com)• GBII: 负极材料量增价跌– 高工锂电新闻 (gg-lb.com)中国负极材料寡头垄断或打破 谁会是下一个行业巨头？– 高工锂电新闻 (gg-lb.com)
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