请务必阅读末页的免责条款和声明2023年8月18日能源化工行业新能源材料专题系列之五快充技术发展下的相关材料升级与增长机会王喆/袁健聪/李超/刘易中信证券研究部能源化工组/新能源汽车组/新材料组/主题策略组2核心观点快充路线为未来成为电车发展的主流趋势，驱动“快充”材料的高速发展。与燃油车相比,续航问题是电车的重要弱点，随着大容量电池高能量密度的电池实装，电池容量问题得以解决。解决大容量电池的补能速度问题以实现短时“再续航”的手段就是快充技术。快充技术对于电池材料的性能提出了新的需求，适配于快充体系的新型材料用量有望获得增长，具备技术先发优势的企业有望从中获益。高性能导电炭黑为快充电池必须导电剂，国产替代正在进行中。快充技术对电池自身温度控制提出了更高的要求，需要更低的电池内阻，因而会提升导电剂的需求，利好导电剂企业。此外，传统的高性能导电炭黑在最新的快充体系中难以满足需求。国外厂商最新型导电炭黑的价格昂贵，目前国内具备快充炭黑生产能力的厂家数量还较少，该材料具备较大的国产替代空间。此外，快充体系高性能炭黑单位价值量更高，有能力开发并批量生产高性能导电炭黑的厂商有望从快充电池渗透率上升中获益。LiFSI作为电解液溶质锂盐性能优异，快充加速其渗透率提升。LiFSI具有高导电率、高化学稳定性、高热稳定性的优点，可以部分替代LiPF6以提升电解液性能从而提升电池快充性能。受限于价格因素以及有限的工艺成熟度，目前LiFSI在市场极少作为锂盐，而普遍用作添加剂改善电解液导电性，添加量较低。经过近10年的工艺探索，目前全球头部供应商对LiFSI的工艺路线选择已渐进尾声。在下游动力电池快充需求快速提升的形势下，预计溶质锂盐的需求将大幅扩张，其在锂离子当中的渗透率将加速上升。快充电池负极包覆材料单耗较高，带动高性能包覆材料需求量提升。包覆材料用于负极材料制备过程中的造粒阶段和碳包覆阶段。快充电池对于造粒阶段的包覆材料纯度有较高的要求，且在两个阶段的用量都高于普通动力电池。快充渗透率的上升会提升包覆材料的总体需求量，并提升高性能包覆材料的用量占比。具备高性能包覆材料的厂商有望从中受益。硅负极为实现快充性能的负极材料，硅烷热解法碳硅负极的引入带动高性能活性炭的需求量。由于硅的晶体结构与碳的差异，硅负极能够快速实现锂离子的嵌入-脱离过程，加速充电过程。当前硅负极的多种技术路线中，硅烷热解法兼具产品性能优异和技术路线开发难度相对友好的优势，被多家厂商采用，有望成为未来碳硅负极的主流技术。硅烷热解法的关键原材料为作为硅附着基体的高均一性活性炭材料。快充电池渗透率的提升，有望带动高性能活性炭用量的提升。具备高性能活性炭生产能力的厂商有望从中受益。投资建议：快充技术正成为动力电池制造商新一轮的竞争焦点，我们预计快充电池的全面渗透将助推相关材料的升级与增长。我们认为快充电池关键在于热管理和离子导电率，建议关注两条主线：1）围绕提升导电率降低热失控风险，推荐导电炭黑和LiFSI相关标：黑猫股份、天赐材料、新宙邦和多氟多2）围绕负极改性和性能提升方面，推荐负极包覆材料和硅碳上游原料活性炭相关标：信德新材和元力股份风险提示：快充技术渗透率不及预期；快充技术路线变化风险；新能源电池需求不及预期pOvMmOqPnMmMpMrPnMtPqRaQbPbRnPpPpNtQkPrRvNiNoMrQaQpOtOxNpNsOxNrNrO目录CONTENTS31.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素4电动汽车产业步入市场驱动阶段资料来源：Wind，中信证券研究部国内纯电动汽车产销量不断攀升，自2022年11月以来渗透率上升速度逐步放缓当前的渗透率在30%左右行业市场驱动，稳定成长趋势已经明确当前电动汽车产业链逐步由渗透率提升驱动转向单车高质量发展驱动资料来源：中信证券研究部绘制国内电动车销量与渗透率（截止2023.06）新能源汽车行业Gartner模型0%5%10%15%20%25%30%35%40%01000002000003000004000005000006000007000008000009000002014-122015-032015-062015-092015-122016-032016-062016-092016-122017-032017-062017-092017-122018-032018-062018-092018-122019-032019-062019-092019-122020-032020-062020-092020-122021-032021-062021-092021-122022-032022-062022-092022-122023-032023-06电动汽车出货量（辆）渗透率5锂电池能量密度已达发展瓶颈锂离子电池的发展经过了半个世纪，锂离子动力电池被大规模商用也已经有10余年的历史。锂电池能量密度可能已经达到极限，除非实现半固态和固态电池的技术突破，否则未来锂电池能量密度再出现大幅增加的机会很小。国内《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》中推荐购置的纯电车能量密度在2019年后几乎不再上升。资料来源：《锂离子动力电池能量密度特性研究进展》（杨续来，袁帅帅，杨文静）锂电池发展历史重大事件《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》推荐车型平均能量密度资料来源：《锂离子动力电池能量密度特性研究进展》（杨续来，袁帅帅，杨文静）6有效补能为重要关注点，有助缓解充电桩拥挤问题资料来源：Wind，中信证券研究部存在公共充电桩不足的结构性问题，公共补能仍存在较大缺口2022年，我国车桩比为2.51：1，公共车桩比为7.29：1近年来我国新能源汽车保有量持续增长，然而公共车桩比例未见明显增加趋势各大高速公路服务区的抢桩大战等，一定程度揭露了新能源车仍存在一定的补能焦虑国内公共充电桩保有量（截止2023.06）国内公共车桩比情况资料来源：Wind，公安部，中信证券研究部050000010000001500000200000025000002015-122016-032016-062016-092016-122017-032017-062017-092017-122018-032018-062018-092018-122019-032019-062019-092019-122020-032020-062020-092020-122021-032021-062021-092021-122022-032022-062022-092022-122023-032023-06中国:保有量:公共充电桩:总计02040608010012014016018002004006008001000120014002016201720182019202020212022我国新能源车保有量（万量）公共车桩比（左轴）7电动车充电桩支持政策强劲，布局大范围高质量充电体系资料来源：wind，中信证券研究部补能设施的建设政策早就不断加码，为发展快充解决里程焦虑问题提供了契机量：注重覆盖范围，解决绝大部分地区的充电桩覆盖问题质：建立功能完善的高质量充电基础设施体系，在高速公路服务区建设超快充、大功率电动汽车充电基础设施颁布时间政策名称制定部门主要相关内容2023年6月《国务院办公厅关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》国务院办公厅到2030年，基本建成覆盖广泛、规模适度、结构合理、功能完善的高质量充电基础设施体系，有力支撑新能源汽车产业发展，有效满足人民群众出行充电需求。2023年5月《国家发展改革委国家能源局关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》发展改革委、能源局创新农村地区充电基础设施建设运营维护模式、支持农村地区购买使用新能源汽车、强化农村地区新能源汽车宣传服务管理2023年2月《工业和信息化部等八部门关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》工业和信息化部、交通运输部等八部门建成适度超前、布局均衡、智能高效的充换电基础设施体系，服务保障能力显著提升，新增公共充电桩（标准桩）与公共领域新能源汽车推广数量（标准车）比例力争达到1：1，高速公路服务区充电设施车位占比预期不低于小型停车位的10%，形成一批典型的综合能源服务示范站。2022年10月《关于加快建设国家综合立体交通网主骨架的意见》交通运输部、国家铁路局等四部门推进铁路电气化和机场运行电动化，加快高速公路快充网络有效覆盖。2022年8月《加快推进公路沿线充电基础设施建设行动方案》交通运输部、能源局等加强高速公路服务区充电基础设施建设，每个服务区建设的充电基础设施或预留建设安装条件的车位原则上不低于小型客车停车位的10%；加强普通公路沿线充电基础设施建设；推动城市群周边等高速公路服务区建设超快充、大功率电动汽车充电基础设施，提升充电效率。2022年8月国务院常务会议国务院免征新能源汽车购置税政策至2023年年底；大力推进充电桩建设，纳入政策性开发性金融工具支持范围。2022年7月《“十四五”全国城市基础设施建设规划》发改委、住房和城乡建设部加强新能源汽车充换电、加气、加氢等设施建设，加快形成快充为主的城市新能源汽车公共充电网络。开展新能源汽车充换电基础设施信息服务，完善充换电、加气、加氢基础设施信息互联互通网络。重点推进城市公交枢纽、公共停车场充电设施设备的规划与建设。2022年7月《商务部等17部门关于搞活汽车流通，扩大汽车消费若干措施的通知》商务部等17部门积极支持充电设施建设，加快推进居住社区、停车场、加油站、高速公路服务区、客货运枢纽等充电设施建设，引导充电桩运营企业适当下调充电服务费。2022年5月《国务院关于印发扎实稳住经济一揽子政策措施的通知》国务院优化新能源汽车充电桩（站）投资建设运营模式，逐步实现所有小区和经营性停车场充电设施全覆盖，加快推进高速公路服务区、客运枢纽等区域充电桩（站）建设。国内公共充电桩相关政策8各电车企业加速布局快充车型资料来源：各公司官网，懂车帝，中信证券研究部注：汽车价格源自懂车帝电动车厂加速布局400V/800V快充车型，造车新势力们均已入场，有助于快充渗透率的进一步提升快充车型由高端车下放至普通车型，或将成为普通车型的竞争点之一全球车企快充布局情况车企发布时间布局形式峰值电压峰值功率峰值电流价格续航表现保时捷2018.6车型/充电桩800V350kW/50-100万元15分钟充电至80%特斯拉2019.3车型/充电桩400V250kW/50-100万元5分钟续航120公里现代2020.12平台800V///14分钟充电至80%比亚迪2021.4平台800V///5分钟续航150公里吉利2021.4平台/车型400V/800V//30分钟充电至80%极狐2021.4车型/充电桩800V180kW/20-50万元10分钟续航196公里长安2021.8平台800V300kW//10分钟续航200公里极氪2021.9车型/充电桩800V360kW/5分钟续航120公里长城2021.11车型800V400kW600A20-50万元10分钟续航401公里广汽埃安2021.8车型/充电桩1000V480kW600A<20万元5分钟续航120公里东风岚图2021.1车型/充电桩800V360kW600A20-50万元10分钟续航401公里小鹏2021.1车型/充电桩800V480kW670A20-50万元5分钟续航200公里理想2023.5平台/充电桩800V480kW/20-50万元9.5分续航400公里蔚来2023.4平台/充电桩400/800V500kW660A50-100万元/9手机快充发展已有近10年历史智能手机快充严格意义上始于USBIF于2010年颁布的USBBC1.2根据中商产业研究院统计，2022年手机快充市场渗透率达95%2022年以来，各大电池厂陆续推出快充动力电池，或将开启动力电池快充全面发展之路我们预测，2025年动力电池快充的渗透率将达到25%，全球锂电池中快充电池占比达到24%，对应508GWh资料来源：各公司官网，中信证券研究部资料来源：GGII，中商产业研究院，中信证券研究部预测快充动力电池技术逐步成熟，加速快充渗透率提升快充电池产品种类逐步增加企业时间产品型号特点巨湾技研2023年6月XFC极速超充电池最大充电功率480kw，能做到7.5分钟充电0%-80%亿纬锂能2023年6月大圆柱电池π系统支持9分钟快充中创新航2023年4月“顶流”电池20分钟充电10-80%蜂巢能源2022年12月龙鳞甲电池覆盖1.6C-6C快充体系欣旺达2022年9月SFC48010分钟可从20%充至80%SOC宁德时代2022年8月麒麟电池支持5分钟快速热启动及10min充电80％Tesla2020年9月4680电池30分钟内充电到80%单位20172018201920202021202220232024E2025E锂电池行业情况全球锂电池GWh117174213250452803117816372132动力电池%51%57%55%55%67%71%68%68%70%消费电池%45%37%36%34%21%13%10%8%6%储能电池%4%6%9%11%12%16%22%24%23%动力电池快充%0%0%0%0%0%0%5%15%25%消费电池快充%10%20%45%57%92%95%96%97%98%快充比例（针对全部电池体系）%4%7%16%19%19%12%13%18%24%快充电池GWh51335488698149287508YoY%145%171%39%78%14%52%93%77%快充电池市场测算目录CONTENTS101.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素11电子传输速度远高于离子传输速度，所以离子传输速度决定了快充的效率随着循环次数增多，电池在快充下的发热问题越发明显电池快充能力取决于电芯负极快速嵌锂能力以及电池的热管理能力，具体应对措施包括：热管理：提升导电率（导电剂比例和升级配方，提升LiFSI在电解液中的比例）离子嵌入速率：提升负极性能（加大负极包覆，参杂硅碳负极）快充电池关键在于热管理和离子导电率资料来源：Lithium-ionbatteryfastcharging:Areview（AnnaTomaszewska,ZhengyuChu,XuningFeng等）锂离子电池充放电示意图绝热条件下新老电池快充放电过程中产生的热量资料来源：RevealingtheImpactofFastChargeCyclingontheThermalSafetyofLithium-IonBatteries（GuangxuZhang,XuezheWei,SiqiChen等）12在锂离子电池中，发热是可逆和不可逆过程的结果。不可逆发热：可逆发热：锂离子电池中发生的许多退化机制都表现出温度依赖性。在高温下，阳极上的SEI层生长得更快，变得更多孔且不稳定。低温导致扩散和嵌入速度减慢，并有可能发生锂沉积和随后的锂枝晶生长在阴极上，循环过程中温度升高可能导致粘合剂分解、相变、金属溶解和CEI生长提高导电率减小热产生资料来源：Lithium-ionbatteryfastcharging:Areview（AnnaTomaszewska,ZhengyuChu,XuningFeng等）模拟圆柱形4.4Ah电池在经历SoC中循环测试的温度和电流密度分布模拟获得的软包电池在5C恒流放电显得温度分布高温下阳/阴极老化情况资料来源：TemperaturedependentageingmechanismsinLithium-ionbatteries–APost-Mortemstudy（ThomasWaldmann,MarcelWilka,MichaelKasper,MeikeFleischhammer等）资料来源：Lithium-ionbatteryfastcharging:Areview（AnnaTomaszewska,ZhengyuChu,XuningFeng等）13提升电池的快充性能类似木桶效应，短板在负极，它是电池充电倍率的决定因素锂离子在负极内的扩散速率负极界面处电解质的浓度梯度电极/电解质界面的副反应•电解质溶剂共插会导致主体石墨过度应变和/或损坏资料来源：IncreasedDisorderatGraphiteParticleEdgesRevealedbyMulti-lengthScaleCharacterizationofAnodesfromFast-ChargedLithium-IonCells（SaranPidaparthy,Marco-TulioF.Rodrigues,Jian-MinZuo等）快速充放电后电极横截面的SEM成像和元素图快充需要提升负极性能快速充放电后石墨电极变化资料来源：IncreasedDisorderatGraphiteParticleEdgesRevealedbyMulti-lengthScaleCharacterizationofAnodesfromFast-ChargedLithium-IonCells（SaranPidaparthy,Marco-TulioF.Rodrigues,Jian-MinZuo等）14导电剂是锂电池的快充的关键辅助材料提升锂电池电子输运效率的关键辅材导电剂可以增加活性物质之间的导电接触，提升锂电池中电子在电极中的传输速率，从而提升锂电池的关键性能指标。大部分构成电极正极材料导电性能较差，带来的较大的电极内阻，降低电池的倍率性能、循环性能目前电池体系中，导电剂主要用于正/负极和集流体导电剂的添加量仅在1%~2%左右（相当于正负极材料的比重）集流体涂炭提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻资料来源：三顺纳米招股说明书资料来源：中国化学与物理电源行业协会，唐山市政府网站，中信证券研究部锂电池中导电剂的使用锂动力电池正负极典型配方正极配方：正极材料+导电剂+粘合剂正极材料96.00%导电剂2.00%粘合剂（PVDF761)2.00%负极配方：石墨+导电剂+粘结剂+增稠剂负极材料(石墨）94.50%导电剂1.00%粘结剂（SBR)2.25%增稠剂（CMC）2.25%15LiFSI提升导电性和离子迁移率当锂离子电池充电时，离子从阴极通过电解质移动到阳极，影响这一过程的关键机制是离子传输电解液电解液/正负极界面新型锂盐双氟磺酰亚胺（LiFSI）性能优异LiFSI较LiPF6具有更高的离子迁移率LiFSI在电池中还可以形成更薄、更均匀的SEI，可以有效减小枝晶对电池结构的破坏从而提升稳定性LiFSI对铝制集流板有腐蚀作用，但目前可以通过加入少量添加剂如LiODFB使铝提前钝化，克服该腐蚀问题LiFSI在热稳定性表现十分优异，安全风险更低资料来源，UnravelingtheroleofLiFSIelectrolyteinthesuperiorperformanceofgraphiteandodesforLi-ionbatteries(Sung-JinKang等)，EffectofMixturesofLithiumHexafluorophosphate(LiPF6)andLithiumBis(fluorosulfonyl)imide(LiFSI)asSaltsinLi[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2/GraphitePouch(DavidYaohuiWang等)技术指标从左至右，性能从优至劣排序离子迁移率LiBF4，LiClO4，LiFSI，LiPF6，LiAsF6，LiTFSI离子对解离能力LiFSI，LiTFSI，LiAsF6，LiPF6，LiClO4，LiBF4溶解性LiFSI，LiTFSI，LiPF6，LiAsF6，LiBF4，热稳定性LiTFSI，LiFSI，LiAsF6，LiBF4，LiPF6，LiClO4化学稳定性LiTFSI，LiFSI，LiAsF6，LiBF4，LiPF6，LiClO4SEI形成能力LiPF6，LiAsF6，LiFSI，LiTFSI，LiBF4Al钝化能力LiAsF6，LiPF6，LiBF4，LiClO4，LiTFSI，LiFSI主要的溶质锂盐性能对比资料来源：Acomprehensivereviewoflithiumsaltsandbeyondforrechargeablebatteries:Progressandperspectives(AMauger，C.M.Julien，APaolella等)，中信证券研究部在LiFSI与LiPF6混合电解液中NMC电池的性能LiFSI和LiPF6自组装电池在不同温度下的性能16表面改性（例如碳涂层和球化）对于提高石墨电极的性能至关重要在无涂层石墨中，在轧制过程中，石墨受到法线方向的力，导致颗粒沿平行于铜集流体的方向取向石墨表面上均匀涂覆的沥青提供了锂离子扩散路径，有助于赋予更球形的颗粒形状，并在轧制过程中抑制颗粒取向沥青涂层石墨可以提供改善的循环稳定性石墨的体积膨胀（~13%）阻止大体积溶剂分子共嵌入的作用，使石墨层只在小范围可逆的膨胀收缩，而不致迅速塌陷崩溃，从而延长了石墨负极的循环寿命资料来源：《快速充电锂离子电池研究进展》（吴宁宁，殷志刚，曹敏花）资料来源：《EffectandMechanismofPitchCoatingontheRatePerformanceImprovementofLithium-IonBatteries》（Bo-RaKim，Ji-HongKim，Ji-SunIm）(a)无涂层石墨(FG)、(b)均匀沥青涂层石墨(CFG5)和(c)过量沥青添加石墨压制加工后的电极结构示意图负极包覆材料提升负极稳定性原始石墨和表面处理石墨性能对比17参杂硅碳提升负极离子嵌入性能硅基负极优势一是可以提升锂电池的能量密度。这是由于硅的理论克容量远大于碳。硅的优势二是可以大幅提升锂电的充放电效率。硅能够大幅提升锂离子的镶嵌速度（石墨中6个碳原子配位一个锂原子，而且石墨存在各向异性，只有单一方向能进入；硅中单个硅原子能够配位15/4个锂原子，而且不存在各向异性）。项目天然石墨负极材料人造石墨负极材料硅基负极材料原材料鳞片石墨石油焦、沥青胶、针状焦等/理论容量340-370mAh/g310-360mAh/g400-4,000mAh/g首次效率>93%>93%>77%循环寿命一般较好较差安全性较好较好一般倍率性一般一般较好成本较低较低较高优点能量密度高、加工性能好膨胀低，循环性能好能量密度高缺点电解液相容性较差，膨胀较大能量密度低，加工性能差膨胀大、首次效率低、循环性能差资料来源：贝特瑞年度报告，中信证券研究部不同类型负极材料主要性能对比硅负极与锂理解的结合过程资料来源：UnravelingtheReactionMechanismsofSiOAnodesforLi-IonBatteriesbyCombininginSitu7LiandexSitu7Li/29SiSolid-StateNMRSpectroscopy（KeitaroKitada,OliverPecher,PieterC.M.M.Magusin,等）目录CONTENTS181.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略19导电剂分为炭黑和新型导电剂两类导电剂对于电池不算活性物质，所以导电剂的选择关键点在于导电率和成本需要选择导电性能较好的导电剂，从而减少导电剂的添加量不同导电剂价格差异较大，低价格的导电剂有助于控制成本（导电剂的添加量占整个电池的成本量2%）经典的导电剂为导电炭黑，新型导电剂包括碳纳米管、石墨烯两类SP碳黑的灰份和挥发物（杂质）较乙炔黑少一些，此外乙炔黑分散性不及SP炭黑，乙炔黑属于中低端导电炭黑新型导电剂（碳纳米管为主）的导电性能占优，但容易导致混合不均匀，而且价格较高导电剂的分类与优缺点对比类型导电炭黑导电石墨碳纳米管石墨烯SP科琴黑乙炔黑导电剂与活性物质的接触方式优点价格便宜，经济性高添加量较小，适用于高倍率、高容量型锂电池吸液性较好，有助提升循环寿命颗粒度较大，有利于提升极片压实性能导电性能优异，添加量小，提升电池能量密度，提升电池循环寿命性能导电性优异，比表面积大，可提升极片压实性能缺点导电性能相对较差，添加量大，降低正极活性物质占比，主要依赖进口价格贵，分散难、全依赖进口价格较贵，影响极片压实性能，主要依赖进口添加量较大，主要依赖进口需要预分散，价格较高分散性能较差，需要复合使用，使用相对局限（主要用于磷酸铁锂电池）资料来源：三顺纳米招股说明书，中信证券研究部动力电池各部分成本占比情况41%6%7%6%2%16%9%4%9%正极负极电解液隔膜导电剂人工和制造成本结构件其它材料铜箔资料来源：GGII，Wind，中信证券研究部注：数据以三元电池为例20炭黑生产工艺资料来源：《炭黑应用手册》（吴立峰和丁丽萍），中信证券研究部炉法炭黑生产示意图炭黑的生产工艺可以分为“不完全燃烧法”和“热裂解法”两类。不完全燃烧法（热氧化分解法）包括油炉法、气炉法、喷雾法、灯烟法、槽法、滚筒法、混气法。热裂解法包括热裂法、乙炔法和等离子法。类别生产工艺主要原料不完全燃烧法（热氧化分解法）油炉法液态烃气炉法气态烃喷雾法页岩原油槽法天然气灯烟法芳烃重油滚筒法混气法芳烃重油、焦炉煤气或煤层气热裂解法热裂法天然气、焦炉气或重质液态烃乙炔法乙炔等离子法气态烃、液态烃或固态烃生产工艺对比热裂法炭黑生产示意图资料来源：CarbonMaterialsScienceandApplications（DeborahD.L.Chung）资料来源：CarbonMaterialsScienceandApplications（DeborahD.L.Chung）21乙炔法为我国生产导电炭黑的主流方法目前热裂解法以乙炔法为主，乙炔法所生产的导电炭黑为乙炔黑乙炔黑主要可用于1C-2C动力电池及储能电池等相对较为低端的领域乙炔法的主要原料为乙炔资料来源：一种油炉法硬质反应炉生产软质炭黑的工艺（文杰方）乙炔法制备导电炭黑工艺流程图乙炔法制备导电炭黑设备示意图资料来源：Chemicalbook，中信证券研究部绘制石灰石（CaO）工业裂解气乙炔气（C2H2）乙炔黑高温热分解电石（CaC）水（H2O）22油炉法为制备高性能导电炭黑的主流方法资料来源：一种油炉法硬质反应炉生产软质炭黑的工艺（文杰方）油炉法制备导电炭黑工艺流程图目前的主流高端导电炭黑品种中的SP、科琴黑均是通过油炉法生产油炉法生产的高端导电炭黑可以用于普通动力电池和高端快充电池煤焦油为炉法炭黑的主要原料油炉法制备导电炭黑设备示意图资料来源：黑猫股份环境影响评价报告（内蒙古煤焦化工新材料研究院有限公司年产2万吨特种炭黑项目）23导电剂行业趋势：从单一化到多元化资料来源：天奈科技招股说明书，中信证券研究部不同导电剂的导电性能/分散性能的差异很大，混配方式可以兼具分散性和导电性能的优势炭黑与活性物质点对点接触，呈链状结构；碳纳米管与活性物质呈线与点接触，相较于传统炭黑，增大了接触面积，提高了电导率导电剂经历多代发展，目前主流的方法为导电炭黑+碳纳米管，但以导电炭黑为主根据国轩高科的环境影响评价，其正极材料中，炭黑SP和碳纳米管相对比例约为6：4未来导电剂体系将逐步从单一化走向多元复合化因为不同的导电剂在成本、导电性、吸液性能等方面各有优势，差异化组合更适合不同场景的电池使用不同导电剂的阻抗对比（Ω）87.549.4286.255.343.222.850.4050100150200250300350国内导电剂的发展历程资料来源：中信证券研究部绘制第一阶段第二阶段第三阶段（未来）采取SP炭黑为主流导电剂SP炭黑依赖进口采取导电炭黑+新型导电剂混配的方式SP炭黑依赖进口碳纳米管实现国产化，新型导电剂加速渗透导电剂由单一化走向多元化快充高速发展，对于导电炭黑提出新的性能要求SP炭黑开始国产替代24快充发展加速导电炭黑需求增长和高性能导电炭黑的市场导入我们预计2025年全球所有导电炭黑需求为11.3W吨，约为2022年需求的3.1倍我们预计2025年高性能导电炭黑需求为2.8W吨，约占全部炭黑需求的25%核心假设：动力电池快充发展拉动快充电池在所有锂电池体系里的渗透率提升正负极导电剂炭黑添加比例增大•快充下电流增大，电池内阻过高会加剧发热，因此导电剂添加比例需要进一步提升降低发热高性能导电炭黑会逐步切入市场（主要针对三元快充）•传统SP炭黑的导电性有限，添加比例过高，与碳纳米管复配后的导电剂性价比不高硅基负极逐步添加至负极体系中用以提升石墨负极的快充性能•硅基负极导电性较差，需要炭黑以提升导电性集流体涂炭量增加•快充下，新增铜集流体需要涂炭处理•铝或复合铝箔集流体在快充和普通情况下均需要涂炭处理25快充发展加速导电炭黑需求增长和高性能导电炭黑的市场导入炭黑及高性能导电炭黑需求资料来源：GGII，唐山市政府网站，中商产业研究院，中信证券研究部预测单位20172018201920202021202220232024E2025E全球锂电池GWh117174213250452803117816372132快充比例（针对全部电池体系）%4%7%16%19%19%12%13%18%24%快充电池GWh51335488698149287508YoY%0%145%171%39%78%14%52%93%77%正极磷酸铁锂电池占比%20%15%16%21%33%45%48%55%60%三元电池占比%80%85%84%79%67%55%52%45%40%磷酸铁锂正极单耗吨/GWh240024002400240024002400240024002400三元正极单耗吨/GWh170017001700170017001700170017001700磷酸铁锂体系普通%1.0%1.0%1.0%1.0%1.0%1.0%1.0%1.0%1.0%快充%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%炭黑添加量%1.0%1.1%1.2%1.2%1.2%1.1%1.1%1.2%1.2%三元体系普通%0.5%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%快充%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%1.5%炭黑添加量%0.5%0.8%0.8%0.9%0.9%0.8%0.8%0.8%0.9%负极石墨负极单耗吨/GWh100010001000100010001000100010001000硅碳负极添加占比（在快充）%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%1.7%1.7%2.0%消费电池中硅碳添加比例%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%动力电池中硅碳添加比例%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0%1.0%1.5%2.0%硅碳负极单耗（在快充）吨/GWh202020202020171720石墨负极体系普通%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%0.7%快充%1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%1.2%炭黑添加量%0.7%0.7%0.8%0.8%0.8%0.8%0.8%0.8%0.8%硅碳体系（快充）炭黑添加量%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%集流体铝箔单位涂炭t/GWh171717171717171717铜箔单位涂炭t/GWh171717171717171717综合涂炭量t/GWh181820202019192021整体炭黑单耗t/GWh374144464746475053导电剂需求炭黑（总需求）吨5581887592501162520500371345522781636113418炭黑（高性能）吨34786723393207542158688809165172854326高端导电炭黑行业整体供不应求，国产替代正在进行我国导电剂发展较晚，国产化导电剂主要包括乙炔黑和碳纳米管乙炔黑供应商：焦作和兴、无锡东恒等；碳纳米管供应商：天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫等主流SP炭黑依赖进口，行业整体供不应求，国产替代正在进行目前市场上主流SP炭黑生产商为法国益瑞石，益瑞石在国内尚未设厂，导电炭黑基本由位于比利时的工厂提供2021年，由于新能源快速发展，SP炭黑供不应求，价格步入上行通道。同期，乙炔黑因为价格低于SP炭黑，大量流入市场2022年末以来，我国企业黑猫股份突破SP炭黑技术加之产能逐步释放，SP炭黑供给侧增多，价格逐步回落024681012141618导电剂乙炔炭黑锂电池级市场均价,万元/吨导电剂碳纳米管粉体市场均价,万元/吨锂电池辅料sp导电剂市场均价,万元/吨导电剂的价格情况资料来源：百川资讯，中信证券研究部57187267645110659107606316020004000600080001000012000201820192020202120222023H1比利时进口炭黑情况资料来源：中国海关，中信证券研究部27高端导电炭黑行业整体供不应求，国产替代正在进行资料来源：各公司公告，各公司官网，中信证券研究部全球主流厂家的导电炭黑产品布局情况公司名称乙炔黑SP科琴黑具体情况法国益瑞石-√-几乎垄断SP市场，新建一条导电炭黑生产线美国卡博特-√-22年收购日本东海炭素天津工厂，24年投产1.5万吨，拟新建3.52万吨导电炭黑生产线日本狮王--√独自研发制造科琴黑日本电化√--乙炔黑主要厂家之一黑猫股份√√-在内蒙古、江西分别规划5万吨、2万吨导电炭黑项目焦作和兴√--年产能2.4万吨，计划再扩建1.9万吨永东股份√--拥有导电炭黑产能4万吨/年，并计划新增8000吨/年产能无锡东恒√--22年获宁德时代投资入股；四川规划4.8万吨导电炭黑产线高端导电炭黑供应商集中在海外企业根据各公司官网产品目录，目前能规模化生产SP炭黑和对标炭黑的企业只有益瑞石和卡博特海外产能扩张有限，高端导电炭黑国产替代进程加速益瑞石拟在比利时新建一条导电炭黑生产线，该产线计划于2023年四季度运营卡博特拟新建3.52万吨导电炭黑生产线，一期锂电用导电炭黑产能约1.5万吨，预计2023年12月竣工投产黑猫股份现有技改线1万吨导电炭黑产线，后续拟建设6万吨导电炭黑2023年中国导电炭黑行业市场格局（按产能）资料来源：各公司公告，各公司官网，中信证券研究部00.511.522.533.544.5卡博特益瑞石黑猫股份焦作和兴无锡东恒永东股份目录CONTENTS281.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素29添加LiFSI是提升电解液能力的有效措施溶质锂盐的选择在很大程度上也决定着锂电池的容量、工作温度、循环性能、功率密度、能量密度及安全性等性能。溶质锂盐在锂电池中负责提供自由穿梭的离子和承担电池内部传输离子的作用溶质锂盐需与电极材料作用形成固体电解液膜（SEI）溶质锂盐在电解液质量占比仅约13%，但在电解液制造成本占比约为62%LiFSI作为电解液溶质锂盐具有高导电率、高化学稳定性、高热稳定性的优点快充发展下，LiFSI渗透率将加速上升资料来源：NonaqueousLiquidElectrolytesforLithtum-BasedRechargeableBatteries(KangXu)，中信证券研究部绘制电解质分类及组成电解液成本组成62%19%9%8%3%锂盐有机溶剂添加剂制造费用直接人工资料来源：天赐材料环评，百川盈孚，中信证券研究部测算30LiFSI合成工艺主体确定，细节多样化目前已注册专利的LiFS合成工艺汇总氯化亚砜（SOCl2）氯磺酸ClOSO3H氨基磺酸（NH2SO3H）二氯磺酸亚胺NH(SO2Cl)2氯磺酰异氰酸酯CNClO3S硫酰氟SO2F2六甲基二硅氮烷C6H19NSi2氮化锂Li3N二氟磺酸亚胺NH(SO2Cl)2氟化铵+氟化氢NH4F+HF氟化氢气体HF氟气F2或盐酸(副产)HCl或氟化盐（KF、ZnF2等）或二氟磺酸亚胺锂LiN(SO2Cl)2碱性锂（LiOH、Li2CO3等）卤化锂（LiCl、LiBr等）羧酸锂（丙酸锂、苯甲酸锂等）或或氟化锂（LiF）或氨基化锂（LiNH2）或氢化锂（LiH）或金属锂（Li）或HY(副产)（HF或者HCl等）双氯磺酸亚胺合成环节氟化环节锂化环节硫酰氟法氯磺酸法90-150℃10-25h120-140℃20-30h-20-60℃24h30-110℃2-10h全程反应氮气保护催化剂（可选）（SbCl5或SnCl4等）50-80℃10-16h室温~7h40-150℃1-6h~60℃~4h20-25℃~16h25-35℃~15h0-5℃~4h~40℃~8h10-20℃5-20h10-20℃5-20h0-20℃5-20h脱水剂（可选）（氯化亚砜，配碱性锂）资料来源：WIPO，USPTO，JPO，EPO，KPO，多氟多、天赐材料、新宙邦、康鹏科技、永太科技、江苏华盛、氟特电池、日本触媒、法国阿科马和韩国天宝相关专利文件（转引自国家知识产权局），中信证券研究部绘制目前已注册的LiFSI的工艺路线主要包括氯磺酸法和硫酰氟法，合成过程可分为三个环节目前国内企业多采用氯磺酸法-直接氟化法-碱性锂（碳酸锂）法工艺路线LiFSI目前工艺现阶段逐步成熟，制造成本大幅下降，经济性逐步显现（基于康鹏科技招股说明书）制造费用降本，2016-2022H1降约13万/吨，下降幅度59%原料费用降本，2016-2022H1降约18万/吨，下降幅度57%31LiFSI需求有望呈现快速增长态势LiFSI的需求在未来几年会以逐年倍增的速度增长，我们预测2025年为10.3万吨，约相当于2022年的8倍核心假设：电解液单耗小幅下降，铁锂对三元比例逐步提升目前LiFSI在市场极少作为锂盐，而普遍用作添加剂改善电解液导电性，在电解液中的渗透率量约为10%，市场需求约为小千吨级。LiFSI制造成本的下降和快充电池放量将加速LiFSI在锂盐领域的渗透锂电池需求高扩张拉动电解液锂盐刚性增长单位2020202120222023E2024E2025E全球锂电池GWh250452803117816372132三元及消费电池占比%79%67%55%52%45%40%三元及消费电池GWh199303445611736854LFP占比%21%33%45%48%55%60%LFP锂电池GWh511493585679011277电解液万吨30.6256.42101.87149.06208.25271.38溶质锂盐万吨3.867.1112.8418.7826.2434.19LiFSI锂盐市场渗透率%1%5%10%16%23%30%LiFSI需求万吨0.040.361.283.016.0410.26LiFSI市场需求测算资料来源：GGII，中信证券研究部预测32不同企业LiFSI合成工艺专利布局各有侧重目前主要企业在LiFSI合成领域的专利布局工艺原料天赐多氟多新宙邦康鹏永太华盛氟特日本触媒法国阿科马韩国天宝双氯(氟)磺酸亚胺合成环节氯磺酸+氯化亚砜+氨基磺酸√√√√√√√√√氯磺酸+氯磺酰异氰酸酯√√√√氯磺酸+三氧化硫+三聚氰氯√硫酰氟+六甲基二硅氮烷√硫酰氟+氮化锂√氟化环节氟化铵+氟化氢√√√氟化氢√√√√√√√√氟气√氟化盐(氟化钾、氟化锌等)√√√锂化环节碱性锂(氢氧化锂、碳酸锂等)√√√√√√√√卤化锂(氯化锂、溴化锂等)√√羧酸锂(丙酸锂、苯甲酸锂等)√√√氟化锂√√√√氨基化锂√√√氢化锂√金属锂√多氟多和天赐材料不仅掌握氯磺酸法，还布局了硫酰氟法，更注重全面进行LiFSI合成领域专利布局，可以有效降低技术更迭的掉队风险。日本触媒和康鹏科技专利布局倾向以氯磺酸法为基础，进一步优化氟化或锂化的原料选择，专精氯磺酸法LiFSI合成。虽然不同企业在LiFSI合成专利布局方面各有侧重，但大部分企业都以氯化亚砜氯磺酸法为导向做了不同层次、不同细分环节的专利布局，表明企业对该方法有极高的认可度。资料来源：WIPO，USPTO，JPO，EPO，KPO，多氟多、天赐材料、新宙邦、康鹏科技、永太科技、江苏华盛、氟特电池、日本触媒、法国阿科马和韩国天宝相关专利文件（转引自国家知识产权局），中信证券研究部33企业加码布局，产业链积极应对LiFSI需求爆发主要企业LiFSI产能情况（吨）20202021202220232024E2025E天赐材料2000630010300303006200082000永太科技100500200070001500022000新宙邦200500140028001200022000多氟多8001600160096001260012600康鹏科技170017001700170042006700浙江盛美0050050015003000石大胜华000010001000氟特电池30030030030010001000龙岩思康000100020005000研一（江山）000200030005000国内产能合计5100109001780055200114300160300韩国天宝740740740740740740日本触媒300300300330033003300海外合计104010401040404040404040全球合计产能合计6140119401884059240118340164340LiFSI需求3863554128363005060352102581我们预计2025年LiFSI规划产能将达到16.4万吨，产能规模为2022年的9倍，其中规划新增产能中98%来自我国企业未来LiFSI市占率趋势料将两级分化2020年全球LiFSI产能结构32%13%2%3%28%5%12%5%天赐材料多氟多永太科技新宙邦康鹏科技氟特电池韩国天宝日本触媒2025年全球LiFSI产能结构43%15%15%8%6%2%1%1%3%3%1%2%天赐材料永太科技新宙邦多氟多康鹏科技浙江盛美石大胜华氟特电池龙岩思康研一（江山）韩国天宝日本触媒资料来源：相关公司公告、相关政府机构网站，中信证券研究部预测注：2021-2023年产能为根据现有公告测算，2023年之后产能规划披露较少，为中信证券研究部结合各家技术储备、电解液及锂盐行业过往市占率情况预测资料来源：相关公司公告、相关政府机构网站，中信证券研究部预测资料来源：相关公司公告、相关政府机构网站，中信证券研究部测算目录CONTENTS341.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素35负极包覆材料是负极的表面改性材料负极石墨材料由于其结构天然瑕疵以及在电池充放电中会形成SEI膜导致负极的循环性能、倍率性能下降。负极包覆材料实际上是一种由沥青和树脂混炼成的“特殊沥青”。原料主要为沥青和古马隆树脂。包覆材料在包覆时能够极大改善合成石墨（炭黑）材料表面的不均匀结构，因此能够显著提升其倍率性能及循环性能，是提升电池性能的必备材料。负极包覆材料包覆前后的炭黑表面形貌变化资料来源：《沥青包覆对天然石墨性能影响研究》（周友元，李新海，郭华军等）资料来源：翔丰华招股说明书，中信证券研究部绘制进料检验原料投入粗碎精碎分级整形筛分高温处理打散混合筛分磁选造粒表面改性包装入库需添加负极包覆材料需添加负极包覆材料人造石墨负极材料制备过程工艺流程图36原材料对负极包覆材料影响较大负极包覆材料制备的工艺流程图资料来源：信德新材招股说明书，中信证券研究部绘制原材料成本对负极包覆材料制造成本影响较大原材料成本占比约为70%-85%古马隆树脂或其上游乙烯焦油为负极包覆材料原材料成本的主要构成部分原料供应商地域集中在辽宁、黑龙江和新疆等地乙烯焦油较古马隆树脂更为大宗，供给波动性更小441153145172473657320200040006000800020172018201920202021直接材料委托加工费直接人工制造费用运费信德新材负极包覆材料单位成本情况（元/吨）资料来源：信德新材招股说明书，中信证券研究部古马龙树脂负极包覆材料生产车间经过抽提缩聚等一系列反应包覆材料和碳纤维可纺沥青产品副产品：橡胶增塑剂叉车送入计量成型乙烯重油重油装置一分离+二分离+聚合负极包覆材料生产车间经过抽提缩聚等一系列反应同原反应副产品2：橡胶增塑剂调配普通输送计量包覆材料和碳纤维可纺沥青产品成型副产品1：裂解萘馏分募投项目产能工艺现有产能工艺37快充渗透率上升驱动负极包覆材料持续高景气我们预计2025年全球所有负极包覆材料需求为38.7W吨，约为2022年需求的2.8倍核心假设：动力电池快充发展拉动快充电池在所有锂电池体系里的渗透率提升快充负极主要为人造负极快充下负极性能要求提升，人造负极造粒和包覆阶段的包覆材料质量和添加量硅基负极逐步添加至负极体系中用以提升石墨负极的快充性能负极生产中存在11%的损耗率38快充渗透率上升驱动负极包覆材料持续高景气负极包覆材料需求测算单位20172018201920202021202220232024E2025E全球锂电池GWh117174213250452803117816372132快充比例（针对全部电池体系）%4%7%16%19%19%12%13%18%24%快充电池GWh51335488698149287508YoY%0%145%171%39%78%14%52%93%77%负极体系石墨负极单耗吨/GWh100010001000100010001000100010001000硅碳负极添加占比（在快充）%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%1.7%1.7%2.0%消费电池中硅碳添加比例%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%动力电池中硅碳添加比例%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0%0.0%1.0%1.5%2.0%硅碳负极单耗（在快充）吨/GWh202020202020171720石墨类负极占比情况人造石墨%73%74%81%84%84%85%85%86%86%天然石墨%27%26%19%16%16%15%15%14%14%负极包覆材料石墨体系普通石墨体系人造石墨添加比例%15%15%15%15%15%15%15%15%15%天然石墨添加比例%11%11%11%11%11%11%11%11%11%快充石墨体系人造石墨添加比例%23%23%23%23%23%23%23%23%23%硅碳体系硅碳添加比例%30%30%30%30%30%30%30%30%30%损耗率%11%11%11%11%11%11%11%11%11%整体负极包覆材料单耗t/GWh159162173177176171171176182负极包覆材料（总需求）万t1.852.823.684.427.9813.7120.1528.7938.73资料来源：GGII，唐山市政府网站，CIAPS，信德新材招股说明书，中信证券研究部预测39负极包覆材料行业竞争加剧公司名称低温负极包覆材料中温负极包覆材料中高温负极包覆材料高温负极包覆材料软化点℃软化点℃软化点℃软化点℃110-170170-220220-270270-280信德新材√√√√大连明强化工材料有限公司√√辽宁奥亿达新材料有限公司√√√德国吕特格√√辽宁润兴新材料有限公司√√√√辽宁鸿宇碳素石墨材料有限公司√√√√新疆中碳新材料科技有限责任公司√√√乌海宝化万辰煤化工有限责任公司未披露未披露未披露未披露济宁碳素集团有限公司√√√√高温负极包覆材料技术壁垒较高，核心在于工艺和设备信德新材、辽宁鸿宇等少数企业具有充足的负极包覆材料相关专利储备，实现了主流软化点的负极包覆材料全覆盖负极包覆材料行业中低端产品同质化竞争严重，产能整体过剩基本所有部分企业都只掌握中低端产品，竞争压力较大行业内各企业负极包覆材料产品软化点覆盖情况资料来源：各公司官网，隆众资讯，信德新材招股说明书，中信证券研究部企业成立时间注册资本（万元）现有产能（吨）信德新材2000年11月510055000大连明强2005年9月10005000辽宁奥亿达2011年1月300020000辽宁润兴2019年1月100005000辽宁鸿宇2019年7月30002400-3600新疆中碳1998年10月3487.410000德国吕特格5000行业内各企业负极包覆材料产能情况资料来源：信德新材招股说明书，中信证券研究部目录CONTENTS401.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素41两类硅负极存在共性缺陷，通常与碳负极材料掺杂使用类型硅氧负极硅碳负极优势1、可逆容量高，能够达到1700-1800mAh/g，接近理论容量2、循环性能和倍率性能相比与碳硅材料有优势3、工艺更加成熟1、克容量高2、首次充放电效率更高劣势1、首次库伦效率极低（71.4%），需要进行预锂化或预镁化过程2、增加预处理过程后成本大大增加1、循环效率和库伦效率较低2、电极膨胀率更高主要运用领域消费电池、动力电池动力电池目前主流的硅负极可以分为硅氧负极和硅碳负极两类。硅氧负极的主要优点在于具有较高的可逆容量，循环性能和倍率性能；同时发展时间较长，工艺路线较为稳定。其主要问题是首次库伦效率过低。硅碳负极的克容量更高，首次充放电的效率更高；但是其电极的库伦效率和循环效率仍旧低于碳负极材料。硅负极共同存在的主要共性缺陷在于膨胀率远大于碳负极。这是在嵌锂-失锂过程中，含硅晶体结构出现缺陷所导致的，是硅负极要和碳负极混合掺杂使用或采取预处理的重要原因。硅氧负极与硅碳负极的优缺点差异资料来源：凯金能源公告，中信证券研究部硅负极的膨胀失效过程示意图资料来源：《硅基负极材料的可控制备及储锂行为研究》（安永灵，冯金奎）42硅氧负极材料的技术门槛相对较低资料来源：翔丰华招股说明书，中信证券研究部绘制硅氧负极材料制备流程硅氧负极的技术路线较为统一，都是以二氧化硅和硅为原材料，形成硅氧比约为1：1的SiO前驱体后，再通过包覆材料进行包覆过程形成硅氧负极材料。由于硅氧负极材料掺杂会导致电池的首次效率大幅下降，预锂化、预镁化过程是提升其首次效率的方法。硅氧负极材料的技术门槛相对较低，制备流程的精确程度要求较低，因此大部分硅负极企业都有参与。硅氧负极材料预锂化预镁化预锂化硅氧材料预锂化硅氧材料二氧化硅硅粉外购出售压粉包覆材料研磨硅氧前驱体包覆预锂化过程示意图及其前后的负极材料形貌变化资料来源：ControlledPrelithiationofSiliconMonoxideforHighPerformanceLithium-IonRechargeableFullCells（HyeJinKim,SunghunChoi,SeungJongLee等）43硅碳负极的制备工艺已经经历三代演变三代碳硅负极制备方法的差异性砂磨法为第一代碳硅负极的制备方法，使用的是固体硅源（硅粉），研磨法的最大问题是硅粉的最终粒度较大，性能受限。硅烷裂解法为第二代碳硅负极的制备方法，是外加热源将硅烷分解产生硅粒子并附着在在活性炭上形成碳-硅复合材料。PVD（物理气相沉积）法为第三代方法，是通过等离子热源将硅气化成气态原子，再让其冷凝凝结为百纳米级硅粒子，之后再进行碳包覆。方法类型缺点优点研磨法产品硅粒子的粒径较大（100nm-200nm）；产品纯度低；成本最高技术发展成熟CVD法加工成本略高；技术难度较高产品粒径小（<100nm）；均匀性较好；设备简单PVD法工艺重复性不好；技术难度过于苛刻产品粒径小（<100nm）；成分均匀；成本极低现有碳硅负极产品的性能差异资料来源：各公司官网，中信证券研究部资料来源：各公司官网，中信证券研究部整理注：博迁新材产品数据为未混合碳负极前的纯碳-硅负极材料的性能，所有产品的粒径参数指团聚后的粒径而不是原始硅团簇的粒径所属公司牌号制备方法粒径D50(μm)比表面积(m2/g)振实密度(g/cm3)比容量(mAh/g)首次效率贝特瑞DXA5砂磨法13.0±2.0≤3.0≥0.9450±5≥89.0贝特瑞DXB5砂磨法16.0±2.0≤3.0≥0.8450±5≥93.0杉杉股份SG43硅烷热解法10-15≤3.00.9-1.1≥43093.5±1杉杉股份SG45硅烷热解法10-15≤3.00.9-1.1≥45092.5±1杉杉股份SG50硅烷热解法10-15≤3.00.9-1.1≥50091.5±1璞泰来Si/C-1400//////翔丰华SCX-1砂磨法12-17/450-460/博迁新材Si-GB0031PVD法/70-110≥0.21≥3200≥88%博迁新材Si-GB0051PVD法/45-65≥0.21≥3200≥87%博迁新材Si-GB0081PVD法/26-40≥0.22≥3200≥85%博迁新材Si-GB0121PVD法/18-25≥0.25≥3200≥85%44砂磨法曾为主流的制备方法，但性能上限较低砂磨法为第一代发展出碳-硅负极制备方法。砂磨法的主要过程为利用锆珠将硅研磨为粉末，之后再进行碳包覆，既形成硅-碳负极材料。砂磨的主要劣势在于硅粉内会有较多的锆杂质；最小的硅粉末粒径也很难低于100nm，且研磨过程带来了较高的能耗。砂磨法生产流程图锆珠硅外购出售硅粉碳负极材料混配硅碳负极材料包覆材料研磨外购或自产包覆资料来源：翔丰华招股说明书，贝特瑞年报，中信证券研究部绘制砂磨过程示意图资料来源：《机械法原位包覆制备纳米硅及其电性能研究》（王毅杰，谢平波，胡鑫），《车用动力离子电池纳米硅/碳负极材料的制备技术与发展》（赵立敏，王惠亚、解启飞等）45硅烷裂解法为当前制备的主流方法硅烷裂解法为第二代的的硅碳负极制备方法，通过高温热解将硅附着到活性炭孔洞中，并完成包覆后制备出。硅烷裂解法的关键材料为高纯度、高均匀性的活性炭材料。相比于供应厂家较多的硅烷，高品质活性炭的供应相对稀缺。高温高压裂解反应的反应过程为关键的技术步骤，碳-硅结合的硅烷裂解法生产流程图活性炭硅烷外购出售碳-硅复合物副产物：氢气碳负极材料混配碳-硅负极材料包覆材料高温高压裂解反应外购或自产包覆出售或作为燃料资料来源：兰溪致德相关专利文件（转引自国家知识产权局），中信证券研究部高温裂解反应装置示意图资料来源：《流化床-化学气相沉积技术的应用及研究进展》（刘荣正，刘马林，邵友林等）46PVD法门槛极高，分为沉积-包覆和共沉积两条工艺路线PVD法为第三代碳硅电池的生产方法，主要过程是利用瞬间高温将硅汽化为蒸汽后再利用低温将其冷却为硅纳米团簇。PVD法的技术门槛极高，目前国内只有博迁新材、载驰科技两家公司可以实现生产PVD沉积-包覆法目前均一性差于硅烷热解法。相关企业研发的碳-硅共沉积方法能够解决均一性的问题，目前仍在技术研发过程中。资料来源：博迁新材相关专利文件（转引自国家知识产权局），中信证券研究部绘制硅外购硅蒸汽包覆硅纳米粒子包覆材料瞬时高温瞬时冷却硅碳负极材料出售碳负极材料外购或自产混配PVD过程硅外购硅/碳混合蒸汽硅碳负极材料瞬时高温设备瞬时冷却设备出售碳负极材料外购或自产混配PVD过程碳黑PVD共沉积生产流程图PVD沉积-包覆法生产流程图资料来源：博迁新材相关专利文件（转引自国家知识产权局），中信证券研究部绘制47硅负极技术布局加速，硅碳路线加速追赶大部分企业都对于碳硅和碳氧两套技术路线有所布局硅负极的参与者既有之前在碳负极领域深耕多年的负极企业，也有负极下游的电池企业和新进入者，格局较为分散硅碳技术正处于加速发展阶段，但PVD法工艺难度大，布局者礁沙欧部分企业各硅负极技术路线相关专利资料来源：国家知识产权局，中信证券研究部所属公司技术路线专利名称专利号贝特瑞砂磨法锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法CN102651476B贝特瑞砂磨法一种负极活性物质、负极极片及其制备方法和锂离子电池CN104638234B贝特瑞硅氧一种复合物、其制备方法及采用该复合物制备的负极和锂离子电池CN106356508B贝特瑞硅氧（预补锂）一种复合物、其制备方法及在锂离子二次电池中的用途CN106816594B兰溪致德硅氧高电导率硅氧负极材料及其应用CN111048756A兰溪致德硅氧（预补锂）锂离子电池正负极材料cvd补锂的装置与方法CN110438469B兰溪致德硅氧（预补镁）一种绒毛结构的硅负极材料及其制备方法CN111525121B兰溪致德硅烷热解法一种低膨胀硅负极材料CN114792782A璞泰来硅氧一种硅基负极材料的制备方法、负极材料和电池CN105789576B璞泰来硅氧一种硅负极复合材料及其制备方法CN103904306B璞泰来硅烷热解法一种高倍率硅基复合材料的制备方法、负极材料和锂电池CN105680023B博迁新材PVD法纳米硅粉的生产方法CN102910630B载驰科技PVD法一种硅碳负极材料及其制备方法CN113394386A载驰科技硅氧一种锂离子电池用氧化亚硅负极材料的制备方法CN108946744A宁德时代硅氧二次电池及电池包CN206727177U宁德时代硅氧一种负极极片及二次电池CN110867560B48快充驱动硅负极市场空间高速扩张我们预计2025年全球所有硅基负极需求为10154吨，其中硅氧为8123吨，硅碳为2031吨，对应活性炭需求为1015吨。我们预计2025年硅碳和对应活性炭需求为2022年的41.6倍核心假设：动力电池快充发展拉动快充电池在所有锂电池体系里的渗透率提升负极主体成分依然是石墨硅基负极逐步添加至负极体系中用以提升石墨负极的快充性能硅氧技术更为成熟，但硅碳性能更好，所以硅碳会逐步取代硅氧硅碳中活性炭和硅的质量占比各为50%49快充驱动硅负极市场空间高速扩张资料来源：GGII，唐山市政府网站，CIAPS，兰溪致德相关专利，中信证券研究部预测单位20172018201920202021202220232024E2025E全球锂电池GWh117174213250452803117816372132快充比例（针对全部电池体系）%4%7%16%19%19%12%13%18%24%快充电池GWh51335488698149287508YoY%0%145%171%39%78%14%52%93%77%负极体系石墨负极单耗吨/GWh100010001000100010001000100010001000硅碳负极添加占比（在快充）%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%1.7%1.7%2.0%消费电池中硅碳添加比例%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%2.0%动力电池中硅碳添加比例%0000000.010.0150.02硅碳负极单耗（在快充）吨/GWh202020202020171720硅基负极占比硅氧%100%100%100%99%99%98%95%90%80%硅碳%0%0%0%1%2%3%5%10%20%硅基负极需求硅氧需求吨10525769595816931903244444238123硅碳需求吨0001026491294912031活性炭需求吨00051324642461015硅碳负极及活性炭需求测算目录CONTENTS501.快充动力电池将迎来放量元年2.快充电池关键在于热管理和离子导电率3.导电炭黑国产替代正在进行4.LiFSI渗透率全面提速5.负极包覆材料持续高景气6.碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张7.投资策略与风险因素51投资策略快充概念相关重点跟踪公司盈利预测简称代码收盘价（元）EPS（元）PE评级22A23E24E22A23E24E黑猫股份002068.SZ13.150.010.290.461,3154529买入信德新材301349.SZ55.912.714.516.2921129买入元力股份300174.SZ18.180.620.710.94292619买入天赐材料002709.SZ35.912.972.323.19121511买入新宙邦300037.SZ47.162.362.073.16202315买入多氟多002407.SZ17.433.805.066.33533买入资料来源：Wind，中信证券研究部预测注：股价为2023年08月15日收盘价投资建议：快充技术也正成为动力电池制造商新一轮的竞争焦点，我们预计快充电池的全面渗透将助推相关材料的升级与增长。我们认为快充电池关键在于热管理和离子导电率，建议关注两条主线：1）围绕提升导电率降低热失控风险，推荐导电炭黑和LiFSI相关标：黑猫股份、天赐材料、新宙邦和多氟多2）围绕负极改性和性能提升方面，推荐负极包覆材料和硅碳上游原料活性炭相关标：信德新材和元力股份风险因素：快充技术渗透率不及预期；快充技术路线变化风险；新能源电池需求不及预期感谢您的信任与支持！THANKYOU52王喆（周期产业首席分析师）执业证书编号：S1010513110001刘易（主题策略首席分析师）执业证书编号：S1010520090002袁健聪（新能源汽车行业首席分析师）执业证书编号：S1010517080005李超（新材料行业首席分析师）执业证书编号：S1010520010001免责声明53分析师声明主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明：（i）本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和发行人的看法；（ii）该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究报告所表述的具体建议或观点相联系。一般性声明本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构（仅就本研究报告免责条款而言，不含CLSAgroupofcompanies），统称为“中信证券”。本研究报告对于收件人而言属高度机密，只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用，在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要，不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具，本报告的收件人须保持自身的独立判断并自行承担投资风险。本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告或其所包含的内容产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何证券或金融工具均可能含有重大的风险，可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可跌可升。过往的业绩并不能代表未来的表现。本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断，可以在不发出通知的情况下做出更改，亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪酬由研究部门管理层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定，但是，分析师的薪酬可能与投行整体收入有关，其中包括投资银行、销售与交易业务。若中信证券以外的金融机构发送本报告，则由该金融机构为此发送行为承担全部责任。该机构的客户应联系该机构以交易本报告中提及的证券或要求获悉更详细信息。本报告不构成中信证券向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议，中信证券以及中信证券的各个高级职员、董事和员工亦不为（前述金融机构之客户）因使用本报告或报告载明的内容产生的直接或间接损失承担任何责任。评级说明投资建议的评级标准评级说明报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后6到12个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的6到12个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A股市场以沪深300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准；韩国市场以科斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。股票评级买入相对同期相关证券市场代表性指数涨幅20%以上增持相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%～20%之间持有相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%～5%之间卖出相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上行业评级强于大市相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上中性相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%～10%之间弱于大市相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上证券研究报告：2023年8月18日免责声明54特别声明在法律许可的情况下，中信证券可能（1）与本研究报告所提到的公司建立或保持顾问、投资银行或证券服务关系，（2）参与或投资本报告所提到的公司的金融交易，及/或持有其证券或其衍生品或进行证券或其衍生品交易，因此，投资者应考虑到中信证券可能存在与本研究报告有潜在利益冲突的风险。本研究报告涉及具体公司的披露信息，请访问https://research.citicsinfo.com/disclosure。法律主体声明本研究报告在中华人民共和国（香港、澳门、台湾除外）由中信证券股份有限公司（受中国证券监督管理委员会监管，经营证券业务许可证编号：Z20374000）分发。本研究报告由下列机构代表中信证券在相应地区分发：在中国香港由CLSALimited（于中国香港注册成立的有限公司）分发；在中国台湾由CLSecuritiesTaiwanCo.,Ltd.分发；在澳大利亚由CLSAAustraliaPtyLtd.（商业编号：53139992331/金融服务牌照编号：350159）分发；在美国由CLSA（CLSAAmericas,LLC除外）分发；在新加坡由CLSASingaporePteLtd.（公司注册编号：198703750W）分发；在欧洲经济区由CLSAEuropeBV分发；在英国由CLSA（UK）分发；在印度由CLSAIndiaPrivateLimited分发（地址：8/F,DalamalHouse,NarimanPoint,Mumbai400021；电话：+91-22-66505050；传真：+91-22-22840271；公司识别号：U67120MH1994PLC083118）；在印度尼西亚由PTCLSASekuritasIndonesia分发；在日本由CLSASecuritiesJapanCo.,Ltd.分发；在韩国由CLSASecuritiesKoreaLtd.分发；在马来西亚由CLSASecuritiesMalaysiaSdnBhd分发；在菲律宾由CLSAPhilippinesInc.（菲律宾证券交易所及证券投资者保护基金会员）分发；在泰国由CLSASecurities(Thailand)Limited分发。针对不同司法管辖区的声明中国大陆：根据中国证券监督管理委员会核发的经营证券业务许可，中信证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务。中国香港：本研究报告由CLSALimited分发。本研究报告在香港仅分发给专业投资者（《证券及期货条例》（香港法例第571章）及其下颁布的任何规则界定的），不得分发给零售投资者。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜，CLSA客户应联系CLSALimited的罗鼎，电话：+85226007233。美国：本研究报告由中信证券制作。本研究报告在美国由CLSA（CLSAAmericas,LLC除外）仅向符合美国《1934年证券交易法》下15a-6规则界定且CLSAAmericas,LLC提供服务的“主要美国机构投资者”分发。对身在美国的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所述任何观点的背书。任何从中信证券与CLSA获得本研究报告的接收者如果希望在美国交易本报告中提及的任何证券应当联系CLSAAmericas,LLC（在美国证券交易委员会注册的经纪交易商），以及CLSA的附属公司。新加坡：本研究报告在新加坡由CLSASingaporePteLtd.，仅向（新加坡《财务顾问规例》界定的）“机构投资者、认可投资者及专业投资者”分发。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜，新加坡的报告收件人应联系CLSASingaporePteLtd，地址：80RafflesPlace,#18-01,UOBPlaza1,Singapore048624，电话：+6564167888。因您作为机构投资者、认可投资者或专业投资者的身份，就CLSASingaporePteLtd.可能向您提供的任何财务顾问服务，CLSASingaporePteLtd豁免遵守《财务顾问法》（第110章）、《财务顾问规例》以及其下的相关通知和指引（CLSA业务条款的新加坡附件中证券交易服务C部分所披露）的某些要求。MCI（P）085/11/2021。加拿大：本研究报告由中信证券制作。对身在加拿大的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所载任何观点的背书。英国：本研究报告归属于营销文件，其不是按照旨在提升研究报告独立性的法律要件而撰写，亦不受任何禁止在投资研究报告发布前进行交易的限制。本研究报告在英国由CLSA（UK）分发，且针对由相应本地监管规定所界定的在投资方面具有专业经验的人士。涉及到的任何投资活动仅针对此类人士。若您不具备投资的专业经验，请勿依赖本研究报告。对于英国分析员编纂的研究资料，其由CLSA（UK）制作并发布。就英国的金融行业准则，该资料被制作并意图作为实质性研究资料。CLSA（UK）由（英国）金融行为管理局授权并接受其管理。欧洲经济区：本研究报告由荷兰金融市场管理局授权并管理的CLSAEuropeBV分发。澳大利亚：CLSAAustraliaPtyLtd(“CAPL”)(商业编号：53139992331/金融服务牌照编号：350159)受澳大利亚证券与投资委员会监管，且为澳大利亚证券交易所及CHI-X的市场参与主体。本研究报告在澳大利亚由CAPL仅向“批发客户”发布及分发。本研究报告未考虑收件人的具体投资目标、财务状况或特定需求。未经CAPL事先书面同意，本研究报告的收件人不得将其分发给任何第三方。本段所称的“批发客户”适用于《公司法（2001）》第761G条的规定。CAPL研究覆盖范围包括研究部门管理层不时认为与投资者相关的ASXAllOrdinaries指数成分股、离岸市场上市证券、未上市发行人及投资产品。CAPL寻求覆盖各个行业中与其国内及国际投资者相关的公司。印度：CLSAIndiaPrivateLimited，成立于1994年11月，为全球机构投资者、养老基金和企业提供股票经纪服务（印度证券交易委员会注册编号：INZ000001735）、研究服务（印度证券交易委员会注册编号：INH000001113）和商人银行服务（印度证券交易委员会注册编号：INM000010619）。CLSA及其关联方可能持有标的公司的债务。此外，CLSA及其关联方在过去12个月内可能已从标的公司收取了非投资银行服务和/或非证券相关服务的报酬。如需了解CLSAIndia“关联方”的更多详情，请联系Compliance-India@clsa.com。未经中信证券事先书面授权，任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。中信证券2023版权所有，保留一切权利。