负极材料是锂电池四大关键材料之一，约占整个锂电池制造成本 8%左右，关键功用在于可逆地脱/嵌锂离子，是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、压制而成。天然石墨虽然具备成本和比容量的优势，但是人造石墨在循环性能、安全性能、充放电倍率表现更为优秀，市占率目前稳定在 80%以上。

天然石墨市场份额高度集中，人造石墨市场仍较分散。主要由各负极厂商产品定位带来价格以及市场的分层，从而造成格局相对分散且稳定的局面。目前来看负极材料市场已形成三大四小格局，尚未走出绝对龙头，“三大”企业间无绝对差距，“四小”市占相近，追赶“三大”意愿强烈。

人造石墨负极工艺复杂，石墨化生产经验极其关键。人造石墨生产流程分为预处理、造粒、石墨化、筛分等步骤。其中造粒和石墨化环节体现企业竞争力。石墨化环节没有标准工艺，由于炉型、原料、产品不同，导致升降温工艺曲线不同，且上下层材料没法实时监控，时间周期长导致返工难，所以生产经验极其重要。

石墨化是人造石墨生产制备的关键环节，同时又是高能耗环节。石墨化本质是使用高温热处理（HTT）对原子重排及结构转变提供能量的过程，需要消耗大量能量，电费在石墨化成本中占比高达 60%，而石墨化成本在人造石墨负极制造成本中占 55%，降低石墨化电耗是降本关键，因此国内石墨化产能多分布于低电价地区内蒙、四川等。

工艺选择是降本关键所在，箱式炉逐步应用，连续化可能是未来革新方向。从装炉方式角度来看，目前的主流是坩埚法，工艺成熟但有耗电量大、环保不友好等缺点，各负极企业逐步改用箱式炉，箱式炉较坩埚减少了 40%-50%耗电量，环保友好，但工艺较难，所以目前仅少数头部企业具备稳定生产能力。从工艺运行方式来看，可分为间歇式和连续式，连续式并无特定的装炉方式，是指在生产过程中无断电环节，产品经过一系列温区，实现连续石墨化，其优势是产品一致性高且大幅度降低耗电量，缩短生产周期，缺点在于石墨化程度低，目前主要应用于低端动力领域，量产技术还需突破。

供给端，由于 2021 年各地限产限电导致石墨化产能开工率低，供给紧缺，石墨化价格攀升。2020 年石墨化产能有 70 万吨，2021 年石墨化产能 88 万吨左右，全年石墨化产能仅增加 18 万吨左右。我们预计 22 年/23 年石墨化产能为 111/153 万吨。需求端，我们预测 22 年/23 年人造石墨出货量在 79/104 万吨，石墨化需求为 87.8/115.6 万吨。在中性假设下，22 年/23 年存在石墨化供需缺口，为-6.5/-8.4 万吨；在保守假设下，石墨化缺口进一步拉大，供需缺口为-18.1/-23.7 万吨。

为应对下游高增的需求以及原材料、石墨化价格上涨的压力，负极企业都在加快打造负极一体化项目，加速石墨化自供比例的提升。石墨化价格攀升及原材料价格上涨带来的负面影响被企业不断提升的自供率抵消反转，单吨利润不降反升，从 21 年的单吨毛利率 25%有望升至 23 年的 36%以上，提升 11pct 左右。

石墨化自供率提升对企业毛利率提升效果显著。以 21 年为例，石墨化自加工成本 0.66 万元/吨，委外加工成本 1.97 万元/吨，用敏感性分析预测自供率的变化对石墨化加工费的影响。我们可得随着自供率上升带来人造石墨成本的下降使得毛利率逐渐上升，当自供率每提高 25pct，单吨毛利率将提升 8pct 左右。

在下游需求高增的背景下，能耗双控政策导致供给端产能释放速度放缓。我们预计 2022 年、2023 年石墨化供需缺口仍在，石墨化价格将维持高位。

2 格局：人造石墨是主流，三大四小竞争激烈

2.1 人造石墨性能更优，份额逐年提升

负极材料是锂电池四大关键材料之一，约占整个锂电池制造成本 8%左右，关键功用在于可逆地脱/嵌锂离子，是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、压制而成。其中，最重要的活性物质可分为碳材料和非碳材料，碳材料可分为天然石墨和人造石墨两种，是锂离子电池主要负极材料，其中人造石墨又可分为中间相炭微球和石墨碳纤维两类；非碳材料则有钛基材料、锡基材料、氮化物、硅基材料等四类。

人造石墨性能优于天然石墨，多用于动力电池。天然石墨虽然具备成本和比容量的优势，但是人造石墨在循环性能、安全性能、充放电倍率表现更为优秀，因此人造石墨广泛应用于大容量的车用动力电池和中高端消费锂电，天然石墨主要用于小型锂离子电池和一般用途的消费锂电。新兴的硅碳负极虽然理论容量较高，达 400-4000mAh/g，充放电倍率也较高，但其安全性和循环使用寿命不高，且成本很高，在市场上还没能大规模供应。目前人造石墨占比 79%，虽较去年有所下调，但仍保持高位，2021 年人造石墨出货量 55.7 万吨，同比增长 82.9%，略低于负极材料增速 86.6%，主要原因系石墨化产能紧缺，价格高企，天然石墨混配人造石墨或成为负极厂商应对供货及成本压力短期内较好的解决方案。

人造石墨为市场主流，占比不断提升。受益于下游新能源车高景气，负极材料出货量不断攀升，各种类型的负极材料占比也在动态调整中，人造石墨占比呈逐渐上升趋势，目前稳定占据市场份额 80%以上，天然石墨占比从 2017 年的 25%下降至 2021 年的 18%。

2.2 负极三大四小，产品市场分层导致相对分散稳定，人造石墨竞争激烈

负极材料市场已形成三大四小格局。2021 年我国负极材料出货量 70.5 万吨，同比增长 86.6%，头部公司凭借产品、客户、产能和成本等优势在行业发展中占据优势地位，其中“三大”贝特瑞占比 24%、璞泰来占比 15%，杉杉股份占比 15%，加上“四小”尚太科技、中科电气、东莞凯金、翔丰华，CR7 达 88%。目前来看，负极环节尚未走出绝对龙头，“三大”企业间无绝对差距，“四小”市占相近，追赶“三大”意愿强烈。

近年来行业集中度相对稳定。在 2019 年至 2021 年之间，CR3 由 56.2%降至 54%， CR5 由 80.3%下降至 72.4%，CR10 保持在 92%的水平。我们认为其主要原因是各负极厂商产品定位带来价格以及市场的分层，从而格局相对分散且稳定的局面。

市场分层明显，高端市场负极价格有优势。从石墨类型看，璞泰来、中科电气、尚太科技专注人造石墨，贝特瑞和翔丰华主攻天然石墨，同时贝特瑞的人造石墨市场份额也位于前列。从销售价格看，璞泰来、贝特瑞主要定位中高端市场，价格较高，尚太科技、东莞凯金、中科电气、翔丰华则偏中低端市场，价格相对较低。从客户来看，璞泰来主要占据高端消费电子和动力电池市场，海外占比高，客户包括 LG、ATL、三星、宁德时代；贝特瑞主要方向在海外高端动力电池市场，客户包括松下、三星、LG、SKI 等；中科电气客户在国内动力以及少量海外动力电池，比亚迪是其主要客户；尚太科技、东莞凯金主要客户来自宁德时代，翔丰华客户主要来自 LG。

天然石墨市场份额高度集中，人造石墨市场仍较分散。2021 年天然石墨的龙头企业贝特瑞的市场份额超过一半，高达 63%，行业第二翔丰华市场份额 17%，二者之和 80%，属于高度集中的行业；人造石墨市场份额较为分散，龙头企业江西紫宸（璞泰来）占比 20%、杉杉股份 17%、贝特瑞 14%，后续 3 家企业尚太科技、东莞凯金、星城石墨（中科电气）等的市场份额较为接近，在 10%-12%区间，竞争激烈。

下游需求持续提升，负极厂商加速扩产。根据中汽协数据，2021 年国内新能源车销量突破 350 万辆，渗透率达 13%，我们预计 2022 年国内新能源车销量将超过 500 万辆，全球有望突破 1000 万辆。面对下游高增的市场需求，自 2021 年以来，各负极厂商相继发布扩产公告，积极布局一体化建设。（报告来源：未来智库）

3 工艺：流程复杂，石墨化成本高，箱式炉主流化，连续石墨化或是革新方向

3.1 人造石墨工艺复杂，石墨化成本占比高

人造石墨工艺复杂，各家工艺路径选择不同。在人造石墨的加工制造过程中，从原料到最终成品，包含了十余个工序，整体流程较为复杂。归纳来说，整个制备流程可以大致可以分为四个步骤：预处理、造粒、石墨化、筛分包装。

造粒和石墨化是人造石墨制备的核心环节。预处理（破碎）和筛分环节工艺较为简单，各厂商间无明显差异，负极的壁垒环节在造粒和石墨化。在造粒环节，颗粒越小，倍率性能和循环寿命越好，但首次效率和压实密度越差，反之亦然，而合理的粒度分布可以提高负极的比容量。石墨化环节没有标准工艺，由于炉型、原料、产品不同，导致升降温工艺曲线不同，且上下层材料没法实时监控，时间周期长导致返工难，所以生产经验极其重要。

石墨化是人造石墨生产制备的关键环节，同时又是高能耗环节。石墨化是指是指非石墨质炭经高温热处理，转变成具有石墨三维规则有序结构的石墨质炭，高温需要 2000℃ 以上的。最初起源于碳素制品行业，是生产石墨电极的必备工序。石墨化作用是为了提高炭材料的热、电传导性，提高炭材料的抗热震性和化学稳定性，使炭材料具有润滑性和抗磨性，提高炭材料纯度。

石墨化能耗高：使用高温热处理（HTT）对原子重排及结构转变提供能量，这一过程需要消耗大量能量，电费在石墨化成本中占比高达 60%，而石墨化成本在人造石墨负极制造成本中占 55%，降低石墨化电耗是降本关键。另外，由于石墨化工艺相对独立、设备投资大、生产时间长，过去大部分厂商选择外协生产，但是目前一体化是提升成本竞争力的手段，多数负极厂商均加大在低电价地区布局一体化产能投放，提升自供比率。

石墨化工艺流程主要包括铺炉底、砌炉芯、负极材料前驱体及保温料体的装炉、送电、冷却、副产品石墨化焦的出炉、包装。一个周期一般要 20-30 天。但送电时间仅仅 40～100 小时。为了充分利用变压器，一台变压器会与几台炉子结合起，循环进行生产，一台通电、另外几台装炉冷却，以保证供电装置连续运行。

石墨化成本占比高，产能多分布于内蒙。石墨化生产周期和建设周期都较长，一般生产周期需要一个月左右，建设周期则至少需要一年至两年的时间，因此石墨化产能的释放周期较长。石墨化加工费用约占整个人造石墨负极制造总成本的 55%，而电费又在石墨化成本中占比高达 60%，因此降低石墨化电耗是降本关键。内蒙古地区由于单位电价相对低廉，是我国石墨化产能的重要集聚地，约占全国总产能的 47%，剩余产能分布在四川、山西、云南等地区。各地政府能耗控制政策、环评压力、频繁限电及电费上涨等原因，使得石墨化产能释放及扩张均不及预期，企业开工率也受到一定限制，导致石墨化出现供需缺口，石墨化价格屡创新高。

3.2 箱式炉逐步替代坩埚炉，连续石墨化或是未来革新方向

石墨化工序按生产的连续性区分，可分为间歇式生产与连续式生产两种。间歇石墨化是指石墨化过程中物料装炉后不移动，经过升温、石墨化、降温等过程后断电出炉，坩埚法和箱式法都是间歇式工艺。连续石墨化一般是指生产中没有断电的过程，石墨化的产品需要经过一系列的温区，从而实现连续石墨化。目前工业石墨化炉都是电热炉，市场上广泛应用的石墨化加工设备主要包括艾奇逊石墨化炉、内热串接石墨化炉、箱体式石墨化炉这三种间歇式石墨化炉。

各家石墨化方式有差异，目前坩埚炉应用最多。不同负极材料企业产品有性能、价格、原材料等方面的差异，因此设备选用也不尽相同。尚太科技、凯金能源主要采用坩埚炉，璞泰来、杉杉股份、中科电气则在坩埚炉和箱式炉都有应用，山河智能主攻连续式，贝特瑞则对坩埚炉和连续式都有采用。

箱式炉较坩埚炉性能更优。坩埚炉工艺是将待加工的负极材料装填进一个个圆柱形坩埚中，再放入窖炉，在炉中间的空隙添加石油焦，坩埚法工艺难度较低，技术路线较为成熟，但缺点是能耗高，环保不友好；箱式炉是在坩埚炉的基础上进行的改造，是将整个炉芯空间分成若干个等容积腔室，负极材料直接放置于石墨板材所围成的箱体空间中，对箱板的拼接精度要求比较高，装料难度也随之加大，但在单位装炉量、单位耗电量和环保等方面有较大优势。

箱式炉逐步替代坩埚炉。由于箱式炉工艺的技术壁垒较高，行业内仅有少数企业掌握并规模化地应用。在头部企业的布局和引领下，箱式炉装炉方式正不断替代传统坩埚炉，渗透率不断提升。璞泰来是更迭炉型最快的企业，目前 70%采用的是厢式炉，仅 30% 选用坩埚炉，其两大生产基地山东兴丰和内蒙古兴丰在改为箱式炉和坩埚炉混用方式之后，山东兴丰单体最大产能可达约 19800 吨/年，内蒙兴丰最大产能将达约 61600 吨/年，石墨化产能分别较技改前提升了 37.5%和 25%，生产效率得到进一步提升。

连续石墨化具有能耗、效率、成本等优势，或是未来革新方向。连续石墨化采用电阻或感应加热，可实现高温下连续式进料和出料。主要优势在于，第一，工序简单、生产周期短。将装炉、通电、冷却、卸出等多道工序一体化，实现连续生产，自动化程度高，缩短生产周期，人工减少；第二，热量利用率高，降低能耗。采用新的炉型结构和快速冷却装置，加快排料和冷却速度，在连续生产的状态下不存在间歇式的炉体蓄热损失，热量利用率提高。第三，污染物少，环境友好。简化了生产工序，且设置了排硫孔和排烟孔，避免污染物直接排放。但是，连续石墨化的问题在于，加热温度要低于坩埚炉和厢式炉，导致石墨化程度低，目前主要应用于低端动力领域，量产技术还需突破。

4 供需：石墨化供给缺口仍在，一体化路线提升竞争优势

4.1 石墨化供需敏感性分析

石墨化供给紧张价格攀升，人造石墨同步涨价。从石墨化价格看，21 年因各地限产限电及能耗双控政策导致石墨化供给不足，加工费用攀升，2020 年石墨化价格在 1.3-1.5 万元/吨，2021 年 8 月份则达到 2 万元/吨，2021 年末，进一步提升至 2.5 万元/吨。同时终端负极价格，从 21 年初的 4.2 万元/吨攀升至 12 月 5 万元/吨。

石墨化供给端：2021 年 8 月 12 日，国家发展改革委印发了《2021 年上半年各地区能耗双控目标完成情况晴雨表》，在能源消费总量控制方面，仍有 8 个省（区）为一级预警（形势十分严峻），5 个省（区）为二级预警（形势比较严峻），地方开始出现限电限产导向。9 月 16 日，国家发展改革委印发了《完善能源消费强度和总量双控制度方案》，提出严格制定各省能源双控指标，国家层面预留一定指标；推行用能指标市场化交易；以及完善管理考核制度等，各地高能耗产能收到的影响加剧。

全球范围，2020 年石墨化产能 70 万吨，2021 年石墨化产能 88 万吨左右，全年石墨化产能增加 18 万吨左右。我们预计 22 年和 23 年石墨化产能分别为 111 万吨、153 万吨。我们用保守、中性、乐观情况下的不同开工率进行场景分析测算。

石墨化供给端：保守情况下今后两年石墨化开工率在 60%；中性假设下开工率在 70%，乐观情况下开工率在 80%，得出 22 年、23 年石墨化有效产能在保守假设下为 70/92 万吨；在中性假设下为 81/107 万吨；在乐观假设下为 93/122 万吨。

石墨化需求端：动力、储能和消费电池需求的快速增长带来负极及石墨化需求高增，根据负极材料需求与出货量对比，我们得到其存在 1.3-1.5 系数关系，人造石墨出货量占比在 80%左右，由此我们测算出 22 年/23 年人造石墨出货量在 79/104 万吨。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 万吨左右。

由此，在中性假设下，22 年、23 年存在石墨化缺口，分别为-6.5/-8.4 万吨，在保守假设下，石墨化缺口进一步拉大，供需缺口分别为-18.1/-23.7 万吨。石墨化产能多集中在内蒙四川等低电价地区，而能耗双控政策导致开工率短时间内难以提升，另一方面，为应对下游高增的需求，各企业加快石墨化产能建设，但能评审批难度加大影响新项目的建设和投产进度，我们认为未来两年石墨化产能仍然存在硬性缺口可能性。

4.2 一体化布局自供率提升 25pct 毛利率提升 8pct

在人造石墨负极材料生产过程中，由于石墨化与前后端工序相较独立，且石墨化工序固定资产投资大、耗时长，因此行业内较多采用委外加工的方式。伴随能耗双控政策的出台，电费上涨，石墨化加工费不断上涨导致石墨化委外加工成本逐步攀升。为应对下游高增的需求以及原材料、石墨化价格上涨的压力，负极企业都在加快打造负极一体化项目，加速石墨化自供比例的提升。

石墨化价格攀升及原材料价格上涨带来的负面影响被企业不断提升的自供率抵消反转，单吨利润不降反升，2023 年行业毛利率预计或将达到 36%。假设 21 年/22 年/23 年石墨化委外加工价格分别为 1.97/2.5/2.65 万元/吨（21 年为全年行业委外加工均价）；自加工成本为 0.66/0.64/0.6 万元/吨，直接材料为 1.15/1.35/1.35 万元/吨，中端人造石墨价格 4.42/5/5.3 万元/吨；自供率我们选取头部企业平均石墨化自供率：2021 年 55%、 2022 年/2023 年预测 65%/75%。根据测算，随着负极企业自供率的不断提升，委外加工成本带来的负面影响被抵消反转，单吨利润不降反升，从 21 年的单吨毛利率 25%有望升至 23 年的 36%以上，提升 11pct 左右。如若在价格及管理方面进行精细化运营，负极企业单吨利润将会有更大的提升空间。因此，人造石墨负极材料厂商建立石墨化加工配套产能，完善人造石墨负极材料产业链将成为趋势。