硅碳负极行业研究

  续航里程是新能源车发展最大痛点之一，单位体积内的包含的能量是制约续航里程的最重要的条件。电池单位体积内的包含的能量受正负极比容量影响，目前三元正极已经迭代至8系，甚至9系，模拟计算表明, 在当前正极材料基础上提升负极材料的比容量对提高整个电池的单位体积内的包含的能量仍然有较大贡献。目前主流负极企业比容量可做到355-360mAh/g，接近理论比容量372mAh/g，负极材料急需升级，硅材料理论比容量达4200mAh/g，是石墨的10倍以上。

  从结构看，硅负极快充性能优于石墨。锂离子电池充电的时候，锂离子向负极迁移，快充电芯实际上重要的技术难点为锂离子在负极的嵌入问题。硅从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，而石墨只能从层状的端面方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，因此硅负极快充性能更优。

  硅负极安全性强于石墨。硅负极在充电时避免了石墨负极中也许会出现的锂枝晶问题，这逐步提升了快充过程中的安全性。

  资料来源：中科电气定增募集说明书、贝特瑞公开发行说明书、石墨邦、天风证券研究所

  资料来源：中科电气定增募集说明书、贝特瑞公开发行说明书、石墨邦、天风证券研究所

  手机电池掺硅趋势明显，比例在5-10%，不局限于高端机型。今年以来华为、vivo、OPPO、荣耀、一加、小米等企业均发布了使用硅基负极材料电池的手机，且从旗舰型手机下探到中低端手机趋势明显，带来的硅碳负极使用量将大幅度的增加。搭载的硅基负极以硅碳负极为主，掺杂比例在6%左右，单位体积内的包含的能量最高达800Wh/L。

  小动力：1）电动工具：在以高倍率圆柱电池驱动应用场景中，其电池产品中都都硅基负极应用。2）航空：包括无人机、载人机等。2024年3月27日，工信部发布《通用航空装备创新应用实施方案》推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证。

  1.3. 市场空间：硅碳渗透率和添加比例双重提升中，25年迎动力类放量元年，27年达百亿空间

  我们预计27年硅负极在锂电池渗透率达17%，添加比例17%，纯硅需求达3.4万吨，若按照30万/吨均价计算，预计市场空间在102亿元。其中动力需求在2.7万吨，消费电子在0.36万吨，电动工具在0.1万吨，航空类在0.2万吨。

  添加比例：简化测算，不单独预计分下游，目前三元电池技术端可做到30%添加比例，铁锂目前技术水平在10-15%。

  1.4. 硅负极产业链27年市场空间：多孔碳和单壁CNT在30亿元，硅烷在20亿，PAA在10亿

  按照27年硅负极需求，我们重点测算了上游原料（多孔碳、硅烷），刚需搭配辅材（单壁CNT、PAA）对应的市场空间如下：

  目前用在负极、隔膜涂覆（比例占比9:1）。PAA能有效缓解硅负极膨胀痛点。一般石墨负极添加比例在1%+，硅负极用量在3%+（硅碳含量越高用量越多），固含量在5-20%（目前平均6%），

  预计27年添加比例3.5%，固含量12%下对应PAA浆料需求5.8万吨，单价1.9万元/吨，市场空间11亿元。

  今年消费类硅负极行业需求约在600吨。其中ATL需求在200吨+，其次是珠海冠宇、欣旺达（锂威）等。

  下游整车硅负极项目SOP时间集中在26-27年。新一代硅负极（CVD法）大多在22-23年配合电池厂、整车厂做测试，电池厂包括宁德、国轩、远景、清陶等，快则指向26年，慢则指想27年SOP。

  1.6. 车端放量的核心是成本，硅负极在降至20W/吨左右，可实现对标石墨平价

  目前CVD法硅碳（纯品）克容量可达1800-2000mAh/g，硅材料理论上限在4200mAh/g，而石墨理论区间在340-370mAh/g，简单测算经济性的方式为容量平价，即硅碳和石墨单位克容量平价。

  目前CVD硅碳（纯品）价格在50-80万/吨，是石墨的十几倍，但容量仅为石墨的5倍多，故平价时（电池厂可接受的）价格为石墨的5倍，由于石墨负极也分高、中、低端，一般三元电池匹配较高端负极，铁锂匹配相对低端，我们预计打平三元电池石墨价格的硅碳负极价格在22万元/吨，打平铁锂电池石墨价格的硅碳负极价格在14万元/吨。

  硅碳负极成本拆分中，目前材料是大头，单吨成本在几万到几十万，设备10年折旧下在千元级别。

  设备：目前投资额在6亿/万吨，10年折旧下约在6000元/吨。当前在用的流化床为20kg级（年产出为20kg*2*300天=12吨），对应单价约70万/台，100kg级设备（年产出为100kg*2*300天=60吨）有望于2025年逐步投入到正常的使用中，200kg级设备有望在2026年后投入量产。

  百吨级（2024年）：多孔碳价格在40-50万/吨（产能在百吨级），用20kg炉子，对应硅碳纯品成本约在44万/吨。

  千吨级（2025-2026年）：多孔碳价格降至20万/吨（产能提升至千吨级，圣泉量产高性价比树脂多孔碳，原料降本，单耗较消费类优化），用100kg炉子，对应硅碳纯品成本约在22万/吨，成本较百吨级降50%。

  万吨级（2027年后）：多孔碳价格降至10-15万/吨（产能提升至万吨级，规模效用下制造费用优化，产品成熟后良品率持续提升），用200kg炉子，对应硅碳纯品成本约在10-15万/吨，成本较千吨级再降50%。

  CNT：1）增量空间：27年市场空间在30亿，24年单壁空间基本上没有，多壁市场空间在40亿左右，弹性75%。2）格局：天奈在整个多壁市场市占率在40%+，高代产品多独供，单壁目前0-1，成熟供应仅有OCSiAl。

  PAA：1）增量空间：27年硅负极带来的市场空间在11亿，24年PAA市场也仅在10亿，弹性100%+。2）格局：茵地乐目前在PAA市占率超50%，PAA产品分档次，价差较大，我们预计高性能产品格局更优。

  其次推荐增量大但格局仍需观察的硅碳环节-【璞泰来】，多孔碳-【元力】、【圣泉】。

  硅碳：1）增量空间：27年纯硅碳市场空间在100亿，目前石墨负极市场空间在400-500亿。2）格局：新一代CVD硅碳格局未定。

  多孔碳：1）增量空间：27年多孔碳市场空间在30亿。2）格局：技术路线和格局均未定。

  3.2. 硅负极核心标的市值弹性：天奈日播元力璞泰来贝特瑞圣泉

  考虑到硅碳25年动力元年，26-27年进入大规模放量期，我们采用27年数据测算相关标的市值弹性。

  硅碳行业需求：我们预计27年硅负极在锂电池渗透率达17%，添加比例17%，硅碳纯品需求达3.4万吨。具体应用将硅碳纯品和石墨复合，我们大家都认为增量空间在硅碳纯品，故市场空间测算只计算此部分，不进行复合后的市场空间测算。

  硅碳：按照贝特瑞、璞泰来30%市占率，27年按照30万/吨售价，净利率25%算利润增量在7.6亿元，30X估值下值227亿。

  CNT：考虑到天奈目前在多壁市占率40%+（二三代多数客户是独供），故按照60%市占率，浆料吨净利9k（三代高于6k，单壁是五代产品），对应利润空间在6亿元，30X估值下值181亿。

  PAA：考虑到茵地乐目前市占率50%+，故按照60%市占率，0.6万浆料吨净利（净利率30%），对应利润空间在1.4亿元，30X估值下值41亿。

  多孔碳：按照元力、圣泉分别30%的市占率，吨净利分别为3.2万/4万每吨，对应增量利润分别为1.6/2.0亿元，30X估值对应49和60亿市值增量。

  公司主营电池导电剂CNT，目前供应产品有一、二、三代。不同代际产品差异在于导电性，代际越高导电性能越好，添加比例越低。

  公司盈利能力自23年开始下降，从21-22年的8k降至3k，24年来保持稳定，季度间变化多来自产品结构变化（一代占比提升）。

  单壁产能（粉体）：目前在20吨/年，25Q3扩至100吨/年，总规划500吨/年。

  3.4. 日播时尚（茵地乐）：石墨负极渗透率提升中，硅负极添加比例提升2-3倍

  日播于24年10月发布预案拟【通过发行股份及支付现金的方式购买茵地乐71%股权】。

  茵地乐主营PAA类电池粘结剂，23年在国内市占率达53%。22-24H1收入4.1、5.0、2.1亿元，净利润1.6、1.6、0.77亿元。公司20年收入在1.1亿，毛利率60%，近两年收入利润增长不明显我们预计系降价所致，但从净利率看仍保持在较高水准如24H1达37%。

  PAA是锂电池粘结剂的一种，大多数都用在：1）正极：大多数都用在铁锂电池，三元不适合。2）负极-石墨：替代进口SBR，满足降本需求，根据23年6月高工数据，进口SBR（45%固含量）产品均价超40万/吨，PAA系列粘结剂粉体价格在20万元/吨左右，使用PAA粘结剂可降低SBR用量；3）其他：涂覆隔膜、涂炭铝箔。

  我们预计目前负极用PAA粘结剂浆料年销量在10万吨，预计渗透率在20-30%（其他采用SBR）。

  负极从石墨走向硅碳，对PAA需求有望提升。硅负极最严重的问题是体积膨胀，PAA的机械强度更佳，它能有效控制硅膨胀、减少材料脱落、提升电池循环性能。一般石墨负极添加比例在1%+，硅负极用量在3%+（具体硅碳含量越高用量越多）。

  硅碳负极进展：当前公司硅碳负极产品已小批量供应下游消费电子客户（预计20吨/月）。

  硅碳产能规划：公司23年5月公告拟投资建设硅基负极研发生产基地，该项目建成后将形成年产1.2万吨硅基负极材料（单体）的产能规模，项目计划总投资为22亿元（含流动资金），其中固定资产投资约11.46亿元。

  硅碳放量节奏：1）需求：预计明年销量在600-800吨（主要来自ATL）；2）产能：目前硅碳负极中试产能已供不应求，公司正加快产能建设，生产设备正由公司设备团队同步加快生产进度，预计 2025年初首批（千吨级别）硅碳负极产能有望建成投产。

  入局硅负极优势：1）设备自制：CVD沉积设备来自嘉拓（此前有CVD团队研究钙钛矿等）。此外，外购设备价格大概是自制2-3X。2）客户：和动力电池、消费电子龙头CATL、ATL等合作紧密，匹配早期放量。3）资金优势：相比于初创公司，璞泰来在资金实力和小组成员上更占优，比如1.2万吨的产能总投资高达22亿，单固定自产在11.5亿元。

  看好石墨负极25年困境反转。23Q3-24年公司负极业务受损于库存减值，我们预计24年底消耗完毕，叠加四川基地产能释放（前期受通电影响释放延迟），乐观预计25Q1可实现盈利。

  公司25年业绩弹性大。我们预计公司25年保守利润预期在25亿（基于石墨负极吨净利1500元），若公司吨净利提升至3000元，销量上行到25万吨，乐观预期下利润接近30亿元。

  3.6. 贝特瑞：老牌硅负极（研磨法硅碳+硅氧）龙头，目前也在布局CVD法硅碳

  老牌硅负极龙头，市占率达70%。公司是业内为数不多具备产业化能力的负极厂家，2024年上半年，公司硅基负极材料市占率在70%左右，下游包括消费、动力、电动工具，目前体量大的多是研磨法硅碳和硅氧产品。

  产品：目前贝特瑞硅碳负极材料已经开发第五代产品，比容量达到2,000mAh/g以上，硅氧负极材料已完成多款氧化亚硅产品的技术开发和量产工作，比容量达到1500mAh/g以上。

  硅负极产能：目前硅负极产能在0.6万吨左右，今年与预计新增接近1万吨产能，合计达1.5万吨。CVD法公司目前也在规划。

  我们预计25年利润13亿，对应估值15X，业绩弹性大多数来源于主业树脂盈利修复以及多孔炭放量。

  树脂多孔炭：1）客户：公司的树脂多孔炭目前供应天目先导、兰溪致德、璞泰来等国内一线硅碳负极厂商，并应用于ATL供应的3C消费电池中。2）出货：目前逐月需求增加，单月需求提升至30吨+。3）产能：公司1000吨扩产有望于2024年底落地，且超高的性价比的树脂多孔碳（售价预计降至20万/吨）投产，顺应25年动力上硅负极量产的增量需求。

  主业：呋喃树脂在风电铸件的应用广泛，随风电铸件需求的提升，呋喃树脂用量有望大幅提升。

  PPO：2024年出货约400吨。生产壁垒高，年产1500吨PPO项目正在快速爬坡中。公司PPO产品在24年与增量客户验证通过后，25年出货量有望提升至800-1000吨，大幅增厚盈利。

  3.7. 元力股份：多孔炭树脂/木质工艺兼备，受益于25年硅碳在动力上0-1的放量

  我们预计25年利润3.5亿（传统3.2亿，碳材料0.3亿），对应估值19X，业绩弹性大多数来源于新业务多孔炭放量。

  元力股份多孔碳联合最头部客户开发，已对接主流负极、电池客户，2024年累计出货达百吨级。公司现在存在产能800吨，2025年公司可根据下游实际的需求情况快速扩产，我们预计2025年的需求量有望达千吨级。

  公司的优点是：1）多孔碳最核心技术在于孔径精准调控，元力在生物质碳材料十余年积累know-how，技术实力、量产能力全行业领先，技术路线上公司树脂类和木质类兼备。2）原材料椰壳绑定海外合作伙伴，成本控制领先。

  钠电硬碳：产能1000吨/年，下游2大龙头客户今年预计均实现百吨级批量出货。

  电动车销量没有到达预期：硅负极的下游之一是电动车，若电动车销量没有到达预期将影响新技术的放量。

  硅负极研发没有到达预期：硅负极是下一代负极，我们大家都认为硅负极或迎来放量拐点，若硅负极研发测试进展没有到达预期，将影响我们对产业趋势的判断。

  原材料价格下降没有到达预期：硅负极的放量依赖原材料成本的下降，若原材料价格价格下降没有到达预期将影响我们对放量节奏的判断。

  产能扩建没有到达预期：我们报告中有相关公司未来硅负极的产能规划，若产能扩建没有到达预期将影响产品的放量。

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