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

2023年8月18日

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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

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

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

国内电动车销量与渗透率（截止2023.06）

资料来源：Wind，中信证券研究部

新能源汽车行业Gartner模型

资料来源：中信证券研究部绘制

 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。

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

 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）

资料来源：Wind，中信证券研究部

国内公共车桩比情况

资料来源：Wind，公安部，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

国内公共充电桩相关政策

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》《国家发展改革委国家能源局关于加快推进	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	充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡发展改革委、能源局和乡村振兴的实施意见》《工业和信息化部等八部门关于组织开展公		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
2023年2月	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	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	的意见》	路局等四部门	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
2022年8月	方案》	等	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。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
2022年7月	《"十四五”全国城市基础设施建设规划》《商务部等17部门关于搞活汽车流通，	发改委、住房和城乡建设部	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	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。

资料来源：wind，中信证券研究部

 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	800V	350kW	/	50-100万元	15分钟充电至80%
特斯拉	2019.3	车型/充电桩	400V	250kW	/	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	/	1		30分钟充电至80%
极狐	2021.4	车型/充电桩	800V	180kW	1	20-50万元	10分钟续航196公里
长安	2021.8	平台	800V	300kW	/	/	10分钟续航200公里
极氮	2021.9	车型/充电桩	800V	360kW	/		5分钟续航120公里
长城	2021.11	车型	800V	400kW	600A	20-50万元	10分钟续航401公里
广汽埃安	2021.8	车型/充电桩	1000V	480kW	600A	<20万元	5分钟续航120公里
东风岚图	2021.1	车型/充电桩	800V	360kW	600A	20-50万元	10分钟续航401公里
小鹏	2021.1	车型/充电桩	800V	480kW	670A	20-50万元	5分钟续航200公里
理想	2023.5	平台/充电桩	800V	480kW	1	20-50万元	9.5分续航400公里
蔚来	2023.4	平台/充电桩	400/800V	500kW	660A	50-100万元	/

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

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USB IF于2010年颁布的USB BC 1.2

 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

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	SFC480	10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%
Tesla	2020年9月	4680电池	30分钟内充电到80%

资料来源：各公司官网，中信证券研究部

快充电池市场测算

	单位	2017	2018	2019	2020	2021	2022	2023	2024E	2025E
锂电池行业情况
全球锂电池	GWh	117	174	213	250	452	803	1178	1637	2132
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	GWh	5	13	35	48	86	98	149	287	508
YoY	%		145%	171%	39%	78%	14%	52%	93%	77%

资料来源：GGII，中商产业研究院，中信证券研究部预测

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

 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）

锂离子电池充放电示意图

资料来源：Lithium-ion battery fast charging: A review（Anna Tomaszewska, Zhengyu Chu, Xuning Feng等）

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：Revealing the Impact of Fast Charge Cycling on the Thermal Safety of Lithium-Ion Batteries （Guangxu Zhang, Xuezhe Wei, Siqi Chen等）

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

高温下阳/阴极老化情况

资料来源：Temperature dependent ageing mechanisms in Lithium-ion batteries – A Post-Mortem study（Thomas Waldmann, Marcel Wilka, Michael Kasper, Meike Fleischhammer等）

模拟圆柱形 4.4 Ah 电池在经历SoC中循环测试的温度和电流密度分布

资料来源：Lithium-ion battery fast charging: A review（Anna Tomaszewska, Zhengyu Chu, Xuning Feng 等）

模拟获得的软包电池在5C恒流放电显得温度分布

资料来源：Lithium-ion battery fast charging: A review（Anna Tomaszewska, Zhengyu Chu, Xuning Feng 等）

 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

快速充放电后石墨电极变化

资料来源：Increased Disorder at Graphite Particle Edges Revealed by Multi-length Scale Characterization of Anodes from Fast-Charged Lithium-Ion Cells（Saran Pidaparthy, Marco-Tulio F. Rodrigues, Jian-Min Zuo等）

快速充放电后电极横截面的SEM成像和元素图

（f）Depth Composition

(C）Depth Composition

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

锂电池中导电剂的使用

资料来源：三顺纳米招股说明书

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%

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

 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

主要的溶质锂盐性能对比

技术指标	从左至右，性能从优至劣排序
离子迁移率	LiBF4，LiCIO4，LiFSI，LiPF6，LiAsF6，LiTFSI
离子对解离能力	LiFSI，LiTFSI，LiAsF6，LiPF6，LiCIO4，LiBF4
溶解性	LiFSI，LiTFSI，LiPF6，LiAsF6，LiBF4,
热稳定性	LiTFSI，LiFSI，LiAsF6，LiBF4，LiPF6，LiC104
化学稳定性	LiTFSI，LiFSI，LiAsF6，LiBF4，LiPF6，LiC104
SEI形成能力	LiPF6，LiAsF6，LiFSI，LiTFSI，LiBF4
AI钝化能力	LiAsF6，LiPF6，LiBF4，LiCI04，LiTFSI，LiFSI

资料来源： A comprehensive review of lithium salts and beyond for rechargeablebatteries: Progress and perspectives(A Mauger，C.M. Julien，A Paolella等) ，中信证券研究部

 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

LiFSI和LiPF6自组装电池在不同温度下的性能
在LiFSI与LiPF 混合电解液中NMC电池的性能

资料来源，Unraveling the role of LiFSI electrolyte in the superior performance of graphite andodes for Li-ion batteries(Sung-Jin Kang等)，Effect of Mixtures of Lithium Hexafluorophosphate (LiPF ) and Lithium Bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) as Salts in Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2/Graphite Pouch(David Yaohui Wang等)

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

原始石墨和表面处理石墨性能对比

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）

( 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

资料来源：《Effect and Mechanism of Pitch Coating on the Rate Performance Improvement of Lithium-Ion Batteries》（Bo-Ra Kim，Ji-Hong Kim，Ji-Sun Im）

 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）。

不同类型负极材料主要性能对比

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/g	310-360mAh/g	400-4,000mAh/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	膨胀较大	电解液相容性较差，能量密度低，加工性膨胀大、首次效率低、能差	循环性能差

资料来源：贝特瑞年度报告，中信证券研究部

硅负极与锂理解的结合过程

资料来源：Unraveling the Reaction Mechanisms of SiO Anodes for Li-IonBatteries by Combining in Situ 7Li 17and ex Situ 7Li/29Si Solid-State NMR Spectroscopy（Keitaro Kitada, Oliver Pecher, Pieter C. M. M. Magusin, 等）

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略

 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
类型	SP	科琴黑	乙炔黑	导电石墨	碳纳米管	石墨烯
导电剂与活性物质的接触方式
优点	价格便宜，经济性高	容量型锂电池寿命	添加量较小，适吸液性较好，颗粒度较大，添加量小，提用于高倍率、高有助提升循环有利于提升极升电池能量密	片压实性能度，提升电池	导电性能优异，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	全依赖进口	价格较贵，影价格贵，分散难、响极片压实性添加量较大，需要预分散，能，主要依赖主要依赖进口价格较高进口			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)

动力电池各部分成本占比情况
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

 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。

生产工艺对比

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
热裂解法	热裂法	层气天然气、焦炉气或重质液
	乙炔法	态烃
	等离子法	乙炔气态烃、液态烃或固态烃

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

资料来源：Carbon Materials Science and Applications（Deborah D.L.Chung）

热裂法炭黑生产示意图

资料来源：Carbon Materials Science and Applications （Deborah D.L.Chung）

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

乙炔法制备导电炭黑工艺流程图

资料来源：Chemicalbook，中信证券研究部绘制

乙炔法制备导电炭黑设备示意图

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）

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工艺流程图

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）

油炉法制备导电炭黑设备示意图

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）

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）

资料来源：天奈科技招股说明书，中信证券研究部

国内导电剂的发展历程

第一阶段	第二阶段		第三阶段（未来）
采取SP炭黑为主流 V 导电剂 SP炭黑依赖进口 V	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

资料来源：中信证券研究部绘制

 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

炭黑及高性能导电炭黑需求

全球锂电池		单位 GWh	2017 117	2018 174	2019 213	2020 250	2021 452	2022 803	2023 1178	2024E 1637	2025E 2132
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 YY		GWh	5	13	35	48	86	98	149	287	508
		%	0%	145%	171%	39%	78%	14%	52%	93%	77%

	磷酸铁锂电池占比	%	20%	15%	16%	21%	33%	45%	48%	55%	60%
	三元电池占比磷酸铁锂正极单耗	%	80%	85%	84%	79%	67%	55%	52%	45%	40%
		吨/GWh	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400	2400
	三元正极单耗	吨/GWh	1700	1700	1700	1700	1700	1700	1700	1700	1700
普通	磷酸铁锂体系
快充		%%	1.0% 2.0%	1.0% 2.0%	1.0%	1.0%	1.0% 2.0%	1.0% 2.0%	1.0%	1.0%	1.0%
	炭黑添加量	%	1.0%	1.1%	2.0% 1.2%	2.0% 1.2%	1.2%	1.1%	2.0% 1.1%	2.0% 1. 2%	2.0% 1.2%
三元体系
普通快充			0.5%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%
		%%	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%
	石墨负极单耗硅碳负极添加占比	吨/GWh	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
	（在快充）	%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	1.7%	1.7%	2.0%
加比例	消费电池中硅碳添	%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%	2.0%
加比例	动力电池中硅碳添	%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	1.0%	1.5%	2.0%
快充）	硅碳负极单耗（在	吨/GWh	20	20	20	20	20	20	17	17	20
石墨负极体系
普通快充		% %	0.7% 1. 2%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7% 1. 2%	0.7%	0.7%	0.7%	0.7%
炭黑添加量		%	0.7%	1. 2% 0.7%	1. 2% 0.8%	1. 2% 0.8%	0.8%	1. 2% 0.8%	1. 2% 0.8%	1.2% 0.8%	1. 2% 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%
	铝箔单位涂炭	t/GWh	17	17	17	17	17	17	17	17	17
集流体	铜箔单位涂炭	t/GWh	17	17	17	17	17	17	17	17	17
	综合涂炭量	t/GWh	18	18	20	20	20	19	19	20	21
整体炭黑单耗		t/GWh	37	41	44	46	47	46	47	50	53
导电剂需求
炭黑（总需求）		吨			9250		20500	37134	55227
炭黑（高性能）		吨	5581 347	8875 867	2339	11625 3207	5421	5868	8809	81636 16517	113418 28543

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

导电剂的价格情况

资料来源：百川资讯，中信证券研究部

比利时进口炭黑情况

资料来源：中国海关，中信证券研究部

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

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
日本狮王			√	吨导电炭黑生产线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

资料来源：各公司公告，各公司官网，中信证券研究部
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

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

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

电解质分类及组成

资料来源： Nonaqueous Liquid Electrolytes for Lithtum-Based Rechargeable Batteries(Kang Xu)，中信证券研究部绘制

电解液成本组成

资料来源：天赐材料环评，百川盈孚，中信证券研究部测算

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%

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

 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

LiFSI市场需求测算
	单位	2020	2021	2022	2023E	2024E	2025E
全球锂电池	GWh	250	452	803	1178	1637	2132
三元及消费电池占比	%	79%	67%	55%	52%	45%	40%
三元及消费电池	GWh	199	303	445	611	736	854
LFP占比	%	21%	33%	45%	48%	55%	60%
LFP锂电池	GWh	51	149	358	567	901	1277
电解液	万吨	30.62	56.42	101.87	149.06	208.25	271.38
溶质锂盐	万吨	3.86	7.11	12.84	18.78	26.24	34.19
LiFSI锂盐市场渗透率	%	1%	5%	10%	16%	23%	30%
LiFSI需求	万吨	0.04	0.36	1.28	3.01	6.04	10.26

资料来源：GGII，中信证券研究部预测

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。

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
环节	双氯(氟)磺酸亚胺合成氯磺酸+氯化亚矾+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+氮化锂氟化铵+氟化氢		√						√	√
	氟化氢	√	√ √	√	√	√	√		√	√
锂化环节	氟气氟化盐(氟化钾、氟化锌等)							√	√	√
	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				√ √

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

 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

主要企业LiFSI产能情况（吨）

	2020	2021	2022	2023	2024E	2025E
天赐材料	2000	6300	10300	30300	62000	82000
永太科技	100	500	2000	7000	15000	22000
新宙邦	200	500	1400	2800	12000	22000
多氟多	800	1600	1600	9600	12600	12600
康鹏科技	1700	1700	1700	1700	4200	6700
浙江盛美	0	0	500	500	1500	3000
石大胜华	0	0	0	0	1000	1000
氟特电池	300	300	300	300	1000	1000
龙岩思康	0	0	0	1000	2000	5000
研一 (江山)	0	0	0	2000	3000	5000
国内产能合计	5100	10900	17800	55200	114300	160300
韩国天宝	740	740	740	740	740	740
日本触媒	300	300	300	3300	3300	3300
海外合计	1040	1040	1040	4040	4040	4040
全球合计产能合计	6140	11940	18840	59240	118340	164340
LiFSI需求	386	3554	12836	30050	60352	102581

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

2020年全球LiFSI产能结构

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

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

2025年全球LiFSI产能结构

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

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

 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）
人造石墨负极材料制备过程工艺流程图

需添加负极包覆材料

资料来源：翔丰华招股说明书，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

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

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

 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

负极包覆材料需求测算

	单位	2017	2018	2019	2020	2021	2022	2023	2024E	2025E
全球锂电池	GWh	117	174	213	250	452	803	1178	1637	2132
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	GWh	5	13	35	48	86	98	149	287	508
YoY	%	0%	145%	171%	39%	78%	14%	52%	93%	77%
负极体系
石墨负极单耗	吨/GWh	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
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/GWh	20	20	20	20	20	20	17	17	20

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%

石墨体系普通石墨体系
		15%
人造石墨添加比例	% %	11%	15% 11%	15%	15%	15%	15%	15%	15%	15%
负极包覆材天然石墨添加比例快充石墨体系				11%	11%	11%	11%	11%	11%	11%
料人造石墨添加比例	%	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/GWh	159	162	173	177	176	171	171	176	182
负极包覆材料（总需求）		1.85	2.82				13.71	20.15	28.79
	万t			3.68	4.42	7.98				38.73

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

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

公司名称	低温负极包覆材料软化点℃	中温负极包覆材料软化点℃	中高温负极包覆材料软化点℃	高温负极包覆材料软化点℃
信德新材	110-170 √	170-220 √	220-270 √	270-280 √
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	√		√	√

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

行业内各企业负极包覆材料产能情况

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	5100	55000
大连明强	2005年9月	1000	5000
辽宁奥亿达	2011年1月	3000	20000
辽宁润兴	2019年1月	10000	5000
辽宁鸿宇	2019年7月	3000	2400-3600
新疆中碳	1998年10月	3487. 4	10000
德国吕特格			5000

资料来源：信德新材招股说明书，中信证券研究部

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

 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。

硅负极的膨胀失效过程示意图

硅氧负极与硅碳负极的优缺点差异

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 1、克容量高 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	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2、电极膨胀率更高加	1、循环效率和库伦效率较低
主要运用领域	消费电池、动力电池	动力电池

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。

硅氧负极材料制备流程

预锂化过程示意图及其前后的负极材料形貌变化

 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。

三代碳硅负极制备方法的差异性

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

所属公司	牌号	制备方法	粒径 D50(um)	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	≥0.9	450±5	≥89.0
贝特瑞	DXB5	砂磨法	16.0±2.0	≤3.0	≥0.8	450±5	≥93.0
杉杉股份	SG43	硅烷热解法	10-15	≤3.0	0.9-1.1	≥430	93.5±1
杉杉股份	SG45	硅烷热解法	10-15	≤3.0	0.9-1.1	≥450	92.5±1
杉杉股份	SG50	硅烷热解法	10-15	≤3.0	0.9-1.1	≥500	91.5±1
璞泰来	Si/C-1400	/	/	/	/	/	/
翔丰华	SCX-1	砂磨法	12-17		/	450-460	/
博迁新材	Si-GB0031	PVD法	/	70-110	≥0.21	≥3200	≥88%
博迁新材	Si-GB0051	PVD法	/	45-65	≥0.21	≥3200	≥87%
博迁新材	Si-GB0081	PVD法	/	26-40	≥0.22	≥3200	≥85%
博迁新材	Si-GB0121	PVD法	/	18-25	≥0.25	≥3200	≥85%

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

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

44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）

 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

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）

 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。

PVD共沉积生产流程图

PVD沉积-包覆法生产流程图

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

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	CN110867560B

资料来源：国家知识产权局，中信证券研究部

 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%

硅碳负极及活性炭需求测算

	单位	2017	2018	2019	2020	2021	2022	2023	2024E	2025E
全球锂电池	GWh	117	174	213	250	452	803	1178	1637	2132
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	GWh	5	13	35	48	86	98	149	287	508
YoY	%	0%	145%	171%	39%	78%	14%	52%	93%	77%
负极体系
石墨负极单耗	吨/GWh	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000	1000
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	0.01	0.015	0.02
硅碳负极单耗 (在快充)	吨/GWh	20	20	20	20	20	20	17	17	20
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	105	257	695	958	1693	1903	2444	4423	8123
硅碳需求	吨	0	0	0	10	26	49	129	491	2031
活性炭需求	吨	0	0	0	5	13	24	64	246	1015

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

CONTENTS目录

快充动力电池将迎来放量元年
快充电池关键在于热管理和离子导电率
导电炭黑国产替代正在进行
LiFSI渗透率全面提速
负极包覆材料持续高景气
碳硅负极技术迭代驱动活性炭需求扩张
投资策略与风险因素

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

快充概念相关重点跟踪公司盈利预测

筒称	代码	收盘价 (元）	EPS （元）			PE			评级
筒称	代码	收盘价 (元）	22A	23E	24E	22A	23E	24E	评级
黑猫股份	002068.SZ	13.15	0.01	0.29	0.46	1,315	45	29	买入
信德新材	301349.SZ	55.91	2.71	4.51	6.29	21	12	9	买入
元力股份	300174.SZ	18.18	0.62	0.71	0.94	29	26	19	买入
天赐材料	002709.SZ	35.91	2.97	2.32	3.19	12	15	11	买入
新宙邦	300037.SZ	47.16	2.36	2.07	3.16	20	23	15	买入
多氟多	002407.SZ	17.43	3.80	5.06	6.33	5	3	3	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

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THANK YOU

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

证券研究报告：2023年8月18日

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CLSA group of companies），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
		强于大市	相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上
	行业评级	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
	行业评级	弱于大市	相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上

免责声明

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。

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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

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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

 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

手机快充发展已有近10年历史

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绝热条件下新老电池快充放电过程中产生的热量

模拟圆柱形 4.4 Ah 电池在经历SoC中循环测试的温度和电流密度分布

 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

快速充放电后电极横截面的SEM成像和元素图

提升锂电池电子输运效率的关键辅材

目前电池体系中，导电剂主要用于正/负极和集流体

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

沥青涂层石墨可以提供改善的循环稳定性

( 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

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 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

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

乙炔法制备导电炭黑设备示意图

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

 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

 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

核心假设：

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

高端导电炭黑供应商集中在海外企业

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 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

CONTENTS目录

 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

高温负极包覆材料技术壁垒较高，核心在于工艺和设备

 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

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核心假设：

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