麦腾洞察 | 负极材料与石墨家族风云(上)：马斯克一句话，让“长子”石墨身价暴增

负极材料强强争霸
谁能主宰动力电池市场？

上期船长分析了动力电池及其正极材料，本期应广大读者点播，谈谈动力电池第二大核心部件——负极材料与石墨家族有怎样的“爱恨情仇”故事。

关于负极材料与石墨家族里谁能制霸动力电池市场，行业一直讨论纷纭。中流砥柱“长子”石墨是如何延续家族荣耀的？家族新人全能英雄“小儿子”石墨烯究竟是否能发起对负极材料的“夺嫡之战”？

麦腾研究院将分上下两篇，带大家更深入地了解动力电池负极材料的产业现状。

出品 | 麦腾研究院 Mytech Institute
作者 | 尼摩船长

引 言
柏林超级工厂交付演讲
马斯克力挺石墨

3月22日，特斯拉柏林超级工厂正式交付，这是特斯拉在继上海临港超级工厂后布局的第二家海外工厂，因此其交付仪式自然是备受瞩目，甚至有德国总理亲自到场站台打call。

▲ 德国总理奥拉夫·舒尔茨（右）出席特斯拉柏林工厂交付仪式

▲ 交付仪式上，兴奋的马斯克延续了上海超级工厂交付时的老传统——激情尬舞

特斯拉落地欧洲建厂，搅动了欧洲新能源汽车市场的神经，因为这里正是老牌车企大众的老巢。值得一提的是，特斯拉工厂的上海邻居，就是上汽大众。而这次特斯拉柏林工厂距离大众集团总部仅几小时车程，可以说是直接杀到了大众“腹地”，这场没有硝烟的战争一触即发。

值得重点关注的是，本次发布会上马斯克的一段话，竟引起石墨现货价格暴涨。这段话的意义在于，它奠定了未来很长一段时间特斯拉这个新能源汽车超级龙头在电池负极材料方面的技术路线走向。

当记者问到对石墨烯的看法时，他如是说：“我认为我们不会用石墨烯，但我们会用石墨，石墨很丰富……说到石墨烯，每个人都喜欢石墨烯，这个东西，也许未来某个时候我们会用到，但石墨烯很难制造，即使石墨烯也是由碳制成的。”（——马斯克在柏林超级工厂交付仪式演讲原文节选）

于是在3月24日，天然石墨现货实现身价激增——单日大涨32.5%。

▲ 来源：公众号“不止是钢货”

那么缘何马斯克一句话能对石墨价格产生如此大的影响？为什么说石墨是家中“长子”而石墨烯是“小儿子”？马斯克又为何会更看好长子呢？长子未来家中地位会受到挑战吗？且听船长细细道来。

负极材料千千万
现下“长子”石墨不容挑战

负极材料是动力电池四大关键材料之一。从成本角度来讲，正极材料占电池总成本的最大头，约50%左右；负极材料占第二，约10%-15%。从技术层面来讲，电池充放电的核心技术也体现在正负极之间的化学作用。

船长抛开眼花缭乱的化学公式，给大家通俗解释下电池充放电的原理。首先要明确的是，电池中充当电能载体的核心要素就是锂元素。充电过程就是正极的锂离子“游去“负极、与负极中产生的电子相结合、从而形成稳定的化合物嵌入到负极中储存起来。因此，从正极“跑”出来到负极的锂离子越多，这个电池可以存储的能量就越多。而放电过程刚好相反，锂离子从负极脱离出来、又“跑”回到正极，从负极“跑”出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。

基于这个原理，不难理解，一个合格的负极材料最必要的条件有两个：

（1）是一个好的能量载体：便于锂离子的“贴贴”和“离开”，这样电极才能有具有较高的可逆容量。

（2）稳定性强：锂电子跑来“贴贴”时，要保证自身结构的稳定，这样才能可持续充放电、达到更长循环寿命。

负极材料的品类可谓十分繁多，主要可分为碳类与非碳类。碳类是指碳基体系，非碳材料主要包括硅基材料、锡基材料、钛酸锂等。

▲ 麦腾研究院整理、分析、制图（来源：公开资料）

之所以说石墨是家族长子，实则因为其在一众负极材料中有着鹤立鸡群的表现。他有着“踏实稳重”的性格和具备做一个好能量载体的能力。同时他还拥有着“广泛的人脉”——石墨是有相对丰富储量的材料，便于大规模制造。试问，这样一位兼具人品性格、业务能力以及广泛资源的长子怎能不被业界大佬马斯克长期看好？

目前负极材料市场中应用程度最高的就是石墨类负极材料，人造石墨、天然石墨已有极大规模的产业化应用。从2016-2020年不同负极材料的市占率情况来看，石墨在现阶段毫无争议地处于绝对统治地位，人造石墨与天然石墨加起来占据99%以上的市场。

▲ 2016-2020年不同负极材料市占率变化（来源：中银证券）

“长子”的进阶之路

石墨的用途相当广泛，但是作为负极材料领域的中流砥柱，这位长子也并非一帆风顺，石墨的进阶成长可以称得上是一个“励志故事”。

事实上，锂电池刚在日本由索尼实现商业化的初期，负极材料还并不是现在广泛应用的天然石墨或人造石墨，而是一种叫做中间相碳微球(MCMB)的碳材料，而这项技术首次国产化就是由如今的负极龙头——杉杉股份，与鞍山热能研究院在1999年联合组成的上海杉杉科技完成的，随后不久，中国另一家负极巨头贝特瑞也掌握了此项技术。

石墨第一次发起进阶的标志，是改性天然石墨替代了MCMB（改性天然石墨：鳞片状天然石墨的球形化改造，便于锂离子更方便在层间出入）。这项技术突破由日本三菱化学主导，国产化由贝特瑞实现。贝特瑞是一家流淌着中科院基因的企业，在成功开发出球形石墨后，又陆续推出多种高容量天然石墨复合负极材料，这也使贝特瑞成为了全球天然石墨负极之王。

第二次发起进阶，是为了提高快速充放电能力、延长电池寿命、应用于更多高端下游领域，于是人造石墨出现了。杉杉科技成功开发了人造石墨负极材料新品，该产品一举奠定了杉杉在人造石墨负极领域的泰山北斗地位，并在之后十余年都是跟随者们模仿的对象。

这两次进阶不光是石墨应用于负极材料的一部奋斗史，也奠定了过去很长一段时间内杉杉作为人造石墨龙头、贝特瑞作为天然石墨龙头的市场格局。

负极产业格局现状：
我国占据全球最大市场，行业处于高增长阶段

当下，全球负极产能集中于中国，而海外市占率逐渐式微。2021年全球负极材料产量中，中国独占95%，处于绝对主导地位，剩下5%的市场几乎由日韩两国平分。

▲ 麦腾研究院分析、制图（来源：鑫椤锂电）

负极材料拥有巨大的未来市场，当前下游需求正在稳步提升，市场整体处于高增长阶段。东吴证券预计，2025年全球负极需求为100万吨，每年保持25%左右的增长，市场空间近400亿。

竞争格局：
龙头领跑、市场集中度较高
“四大三小”局面长期稳定

国内负极市场占有率呈现“四大三小“格局，七家巨头企业的市占率维持在75%左右。

“四大”占据半数以上市场：分别是贝特瑞、上海杉杉、江西紫宸与广东凯金能源。其在2020年与2021年的市占率分别为55%与57%。

“三小”瓜分其余五分之一市场：分别是尚太科技、中科星城与翔丰华，这三家在2021前三季度的市占率加和为20%。

▲ 麦腾研究院分析、制图（来源：中银证券）

负极下一站花落谁家：
硅基还是石墨烯？

放眼未来，尽管石墨当下占据了绝对的市场优势，但随着新能源汽车对高能量密度的追求和前瞻技术的飞速迭代，负极材料中的其他“候选人”也虎视眈眈，负极材料未来市场的“夺嫡之争”暗流涌动。

1. 硅基广受关注，有望成为高潜力技术方向

硅基是近年来各大厂商广泛关注并开始探索的技术领域之一，因为石墨类负极材料容量发挥已经接近理论比容量上限372mAh/g，为了进一步提高续航里程，硅基材料逐步走入大众视线，毕竟其理论比容量近乎为石墨的十倍。因此从理论角度，硅基材料极具发展前景，但是由于技术不成熟导致的各种弊端使其还并未规模化应用，目前产业界上下游正在各显神通，提出各种解决方案，未来有望成为新的发展方向。

2. 超级材料石墨烯

作为脱胎于石墨家族的“小儿子”——石墨烯，自诞生以来便备受瞩目。虽然出身于平凡的石墨家族，却被誉为“21世纪材料之王”，很多人认为它将是改变未来的黑科技、是适合各行各业的“超级材料”。毕竟，贴在石墨烯身上的标签太多了——超高强度、高人一等的能量密度、出类拔萃的导电性等等。业内人也频频议论，或许石墨烯电池可以在能量密度、循环寿命、充电速度等多方面达到惊人的新高度。

“小儿子”究竟能否取代兢兢业业的“长兄”

成为未来爆款电池方向呢？

此外，石墨烯还能在哪些领域发光发热？

下期麦腾洞察

船长带你走进“超级材料“石墨烯的世界