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        負極材料:小而美行業,以技術與產品為核心

        2018-10-6 13:54:01 1518

        負極材料是鋰電池四大原材料之一,與正極、電解液、隔膜等材料共同決定鋰電池的參數性能,尤其對于部分性能的影響較大,例如負極材料的膨脹性能很大程度上決定了電池的循環壽命;比容量、首次效率等對電池容量影響較大;壓實密度、極片厚度等指標也影響電池的倍率性能等,對鋰電池性能的關鍵影響決定了負極是一種重要的原材料。

        從成本結構上看,以較為常見的NCM 523三元電池為例,每KWH電池對負極材料的消耗約在0.9-1.1kg,對應負極的度電價值量在45元左右,占到電池系統總成本的4%左右,價值量略低于電解液。

        負極材料技術路線豐富,大類上可分為碳基材料(包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球等)和非碳基材料(鈦酸鋰、硅基材料等),由于各種技術路線產品在參數性能上各不相同,使其在不同的應用場景具備差異化的優勢。例如鈦酸鋰高倍率、長循環的特征使其在快充、儲能等領域具備優勢;硅碳負極作為比容量最高的負極材料,成為動力電池負極材料的主要研發方向。而對當前動力電池以及高端消費電池而言,在綜合考慮高容量、低膨脹、長循環、加工性能、成本等條件下,人造石墨為主要的負極材料路線。

        一、全球化市場,受益電動車高增長

        鋰電池是負極材料的主要下游,盡管3C類鋰電經過多年的發展,增速已逐步趨穩,但在動力、儲能等領域,鋰電池的市場增量仍然廣闊。尤其是動力電池方面,受益于近些年國內外新能源汽車產銷放量,車用動力電池已然成為鋰電體量最大、增速最快的下游應用,帶動鋰電池及原材料市場空間的快速擴容。

        國內方面,2015年以來國內電動車產業鏈爆發,產量由2014年的4.4萬輛提升至2017年的81.2萬輛。在環保減排、能源轉型、汽車產業崛起等戰略推動下,國內電動車產業長期發展趨勢明確。同時受益于雙積分政策逐步落地,自主、合資、新興車企加速車型推出,國內新能源汽車將迎來供需兩端的同時催化,消費崛起將逐步取代政策驅動成為核心發展邏輯。預計國內2020年新能源汽車產銷有望達到211萬輛,對應鋰電池需求(含存量)128GWh,復合增速達49.9%;2025年有望接近684萬輛的產銷規模,對應裝機量(含存量)468GWh,復合增速保持在30%左右,國內鋰電產業空間持續提升。

        除了國內市場持續增長外,考慮到國內負極產業已經具備全球競爭力(根據GGII數據,2016年國內負極產量占全球的71%),我們認為負極行業的市場空間,將顯著受益于電動車全球化的大趨勢。

        海外市場方面,盡管國外政府對電動車的扶持力度不及國內,但在排放法規趨嚴(歐美2021年CO2排放量不低于95 g/km 、中國2020年油耗百公里不低于5L)、中國積分制考核(中國汽車市場大,2019-2020年新能源車積分比例要求高)及特斯拉鯰魚效應(電動車標桿示范)作用下,海外知名車企均加大電動化的布局力度。海外新能源汽車貼近消費市,產品驅動效應明顯,我們認為在特斯拉Model 3放量,知名車企穩步推出新車型驅動下,海外電動車產銷及電池需求有望持續提升。

        預計到2020年海外動力電池需求將達到65.6GWh,復合增速為52.1%,而2025年電池需求進一步提升至401GWh,同時受益于純電車型占比提升、單車帶電量提升,2020-2025年的復合增速將維持在43.6%。

        在終端動力電池需求持續高增長帶動下,負極材料市場空間不斷擴容,在考慮負極度電單耗、價格趨勢、人造石墨滲透率等假設下 [1] ,預計到2020年負極材料市場空間將由2017年53億元提升至93.6億元,復合增速為21%;到2025年市場空間達251.5億元,復合增速達22%。而人造石墨預計受益于滲透率提升,2020年市場空間約75.9億元,復合增速為23%;2025年達213.7億元,復合增速為23%。

        注:[1]鈷酸鋰負極單耗低于三元,三元占比提升,負極平均單耗階段性上升;2)負極均價變動定性考慮了產品迭代帶來的影響;3)因硅碳負極單耗、價格均未清晰,盡管趨勢確定,但本文測算中暫未考慮;4)電池產量考慮了一定的產銷率。

        二、小而美行業,以技術與產品為核心

        盡管負極材料的價值量在電池中占比不高,但我們認為其市場空間仍在快速擴容,且滿足“小而美行業”的定義,龍頭企業具備較強的成長性和投資價值。

        首先,負極材料是鋰電池及四大原材料中集中度最高的環節,2018年2季度人造石墨CR3為63%、CR5為78%,均高于濕法隔膜、動力電解液、三元電池,其中江西紫宸、上海杉杉兩家龍頭常年合計維持50%以上的份額。而在成熟度更高的天然石墨環節,2季度CR3更是高達76%,貝特瑞一家占據53%以上的市場份額。

        其次,從盈利能力上看,負極材料基本保持了行業整體的高盈利水平,毛利率方面,盡管2017年受原材料漲價影響,但多數企業能維持30%左右的水平,部分企業甚至接近40%。ROE方面,過去兩年多數負極企業的ROE在20%左右,龍頭超過40%。

        注:[2]江西紫宸、翔豐華、凱金能源為人造石墨毛利率,杉杉股份、貝特瑞、深圳斯諾、江西正拓、星城石墨為綜合毛利率;最新毛利率翔豐華為2017Q1,凱金能源2017Q1-Q3,深圳斯諾、江西正拓為2017H1,其余均為年度數據。

        我們認為,負極行業能夠取得高集中度,且維持穩定的高盈利能力的原因在于負極是一類由技術和產品共同驅動發展的行業。而這一行業屬性在未來難以被打破,真正具備核心競爭力的企業將持續受益,穩健成長。具體來看:

        技術壁壘與先發優勢

        人造石墨的生產工序包括預處理(粉碎、除塵等)、造粒、石墨化、二次加工(混料、篩分、炭化、除磁等)四個環節,由于石墨為傳統碳素加工的延伸,且化學原理基本定型,從生產工藝的角度看已較為成熟,尤其體現在粉碎、石墨化等工藝上,故這兩個環節的技術壁壘不高,多數企業選擇外協以實現成本和效率的最優選擇,例如目前在石墨化加工費抬升的背景下,負極企業選擇縱向一體化的布局改善石墨化成本。

        造粒、二次加工環節則直接影響了人造石墨的性能和品質,也是負極企業最核心的競爭力,考驗的是企業對于原材料、一/二次顆粒選擇及配比,石墨微觀結構等生產工藝的理解,以最終實現最優的性能和最高性價比的產品。

        以江西紫宸和凱金能源為例,二家企業的核心技術集中在造粒(尤其是改性)、二次加工環節,根據凱金能源招股說明書披露,公司低溫改性技術決定了產品低膨脹、長循環的特征;表面修飾技術改善首次效率、提升倍率及安全性能;混批環節對一、二次顆粒配比的把握則是調節產品密度、極片孔隙率,進而影響循環壽命的重要工藝。

        由于負極材料的技術壁壘集中體現在企業對于配方及工藝的理解上,這種優勢有賴于企業根據自身的技術路線、產品特征不斷調整、優化,需要長時間的理論積累、實驗、產品磨合,故行業中的龍頭企業體現出先發優勢。

        產品差異與定制需求

        相較于正極、電解液、隔膜等原材料,負極產品差異化程度最高。根據CIAPS數據,國內高端、中端、低端人造石墨的價格區間分別為8-10、4.5-6、2.8-3.5萬元/噸(含稅),產品價差極大。即使是對于同一公司不同層次的產品,價差也有明顯差距,例如星城石墨的高端人造負極銷售均價達5.83萬元/噸(不含稅),而低端產品僅1.88萬元/噸。

        除了價格明顯分層外,負極材料的差異化更多的體現在性能指標的差異。以江西紫宸的產品為例,除了在比容量、首次效率上精益求精之外,負極材料的粒度、比表面積、振實密度等指標對性能也有較大的影響,使得不同的產品在容量、膨脹、倍率、循環、加工等不同性能上各具優勢,進而適用于容量型/倍率型、3C/動力等不同的應用場景。

        負極產品的差異化進一步導致電池企業的定制化需求,從星城石墨披露的數據看:

        1)不同的下游企業根據自身電池特征選擇不同的負極產品,如福斯特偏好于CNG系列,而比亞迪偏好于HCG系列,星城石墨為億緯鋰能旗下的湖北金泉提供的產品則為PSG系列;

        2)縱向來看,隨電池企業產品更迭,對負極產品的配套需求也在發生變化,典型如2015年福斯特電池由2000mAh提升至2500mAh時,負極采購由MBG系列切換至CNG和HCG系列。這進一步要求負極企業有充分的產品及解決方案儲備。

        差異性和定制化的行業屬性使得負極的商業模式具備以下特征:

        1)客戶壁壘和黏性,一方面體現在負極材料進入電池供應鏈有較長的認證周期,一般消費電池在6-12個月,動力電池則可長達兩年以上,而一般負極與電池企業形成配套后,更換供應商的頻次較低;另一方面體現在負極新產品的研發需要在電池廠經過多次磨合、微調,這進一步增強了負極的客戶黏性。

        2)競爭性談判定價,由于偏定制化的特征,使得負極定價不同于其他原材料采用的“招標”模式,而是由電池和負極企業反復詢價,綜合考慮性能、成本及同行價格后形成的協議價格,這也降低了負極行業的成本競爭壓力。

        研發能力:競爭的核心

        鋰電四大原材料因產品、行業屬性的差異,競爭要素各不相同,例如隔膜、電解液中長期核心競爭要素或在成本,龍頭企業憑借工藝優勢或憑借資源優勢,獲取與行業邊際成本差距的超額收益。而負極與正極材料有一定相似之處,正如NCM811毛利率顯著高于其他產品,負極超額收益同樣來自于產品性能優異帶來的溢價。而不同于正極的是,負極原材料成本占比不高,使得研發能力成為負極企業最為核心的競爭要素。

        在以研發能力為核心的行業特征下,負極企業專注于產品迭代,例如深圳斯諾的人造石墨經歷由MAG-106/MAG-07到MAG-09,并衍生出高容量產品MAG-10以及高倍率產品MAG-P2的產品迭代路線。而根據璞泰來招股書披露,江西紫宸G系列產品每半年時間就會形成一次產品性能的優化提升。

        持續的產品迭代是負極行業保持高毛利率的核心原因,一方面體現在新產品的毛利率通常遠高于舊產品;另一方面則是產品迭代能夠獲得下游的快速認可,如江西紫宸G系列產品于2013年推出,2015年已經占到全部收入的75%;凱金能源2016年推出的復合石墨新產品Y600ST-2占到了該系列收入的66%、毛利的73%,帶動整體毛利率提升。

        縱向來看,產品迭代保障負極盈利能力穩定甚至有所提升;橫向對比則可發現越高端的負極產品,附加值越高,根據各企業披露的數據顯示,產品定位高端的江西紫宸2017年單噸毛利高達2.44萬元,遠高于行業平均的1萬元/噸的盈利能力;同樣作為國內負極龍頭的杉杉股份,盡管產品定位于中端,其單噸盈利也明顯高于二線企業。

        綜合來看,我們認為在以研發競爭為核心,技術與產品驅動行業成長的背景下,技術優勢突出的龍頭企業能夠實現市場份額提升、盈利能力穩定,且因龍頭企業盈利能力普遍較強(單噸附加值高),行業的利潤格局相較于市場份額將更為集中,即呈現贏家通吃的業態,這也是看好負極龍頭的核心原因。

        成本之辯:盈利的趨勢

        負極作為傳統行業,技術為先、產品驅動的業態已維系多年,近些年來因新能源汽車的不斷放量,動力電池這一應用場景的占比持續提升,相較于消費電池,動力電池對產品成本的敏感度更高,這也就使得有必要對動力電池時代負極產業競爭力進行探討:

        首先,在補貼持續退坡的背景下,鋰電產業鏈自下而上傳導成本壓力,使得多數原材料價格呈下行趨勢,從GGII的數據看,負極價格長期處于下行趨勢。同時,因鋼鐵生產整治,電弧爐帶動石墨電極需求激增,而因環保趨嚴,碳素行業整體供給受限,2017年下半年以來針狀焦等石墨原材料價格暴漲,石墨化加工費也出現提價。負極行業受上下游擠壓明顯,降本問題成為影響負極盈利的重要因素。

        從負極材料的成本結構看,原材料成本占比一般在30-40%,加工費成本及制造費用占比則超過50%甚至60%(因各企業外協比例差異,加工費與制造費用之和更能反映真實制造成本)。從歷史上看,江西紫宸的成本在原材料成本和加工費的改善帶動下降幅明顯,我們認為這一趨勢有望延續,具體來看:

        改善原材料成本的路徑包括:

        1)優化原材料配比,人造石墨原材料包括針狀焦、石油焦等,不同價位的原材料與配方工藝共同決定了負極材料的性能,伴隨技術進步、工藝優化,企業可以在確保產品性能的條件下優化原材料結構,實現成本下降;

        2)提高成品率(收得率),尤其是對于成品率較低的高端產品而言,提升成品率帶來的成本改善顯著,例如深圳斯諾通過優化委外加工方的生產設備,將成品率由65%提升至70%。

        改善加工成本方面:

        1)自建石墨化產能效果立竿見影,根據GGII的數據,自建石墨化產能相較于代工將改善5000元/噸的生產成本,故當前負極產業普遍通過自建或并購的方式加大石墨化產能的布局,行業整體的石墨化成本有望改善;

        2)能源成本方面,通過低電價產能布局、優化設備電耗等路徑,也有望實現平穩下降。

        故綜合來看,人造石墨的降本路徑豐富,疊加通過產品迭代提升附加值、競爭性談判的定價模式,我們認為動力電池主導下的負極行業,成本不會成為負極企業的核心競爭力,技術與產品依舊是值得持續跟蹤的關鍵。

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