鋰電石墨負極包括天然石墨負極和人造石墨負極，這兩類負極材料生產(chǎn)涉及的上游原材料分別是石墨礦和焦材料。天然石墨和焦原料是鋰電石墨負極生產(chǎn)必不可少的基礎(chǔ)材料。

1、天然石墨

資源概況

天然石墨，顧名思義就是自然界天然形成的石墨，一般以石墨片巖、石墨片麻巖、含石墨的片巖及變質(zhì)頁巖等礦石出現(xiàn)。根據(jù)石墨的結(jié)晶程度，天然石墨可分為晶質(zhì)石墨和隱晶質(zhì)石墨兩類。片徑大于1μm的為晶質(zhì)石墨(也叫鱗片石墨)，片徑小于1μm為隱晶質(zhì)石墨(也叫土狀石墨)。晶質(zhì)石墨一般品位較低，固定碳含量2.34%-34.55%，但由于鱗片大、易選，具有較高的工業(yè)價值，主要用于電子信息、密封、航空航天等領(lǐng)域。隱晶質(zhì)石墨固定碳含量為60%-80%，但可選性差，主要用于鑄造等領(lǐng)域。

目前我國是世界范圍內(nèi)石墨產(chǎn)量最高的國家。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2008-2020年我國天然石墨產(chǎn)量相對較為平穩(wěn)，產(chǎn)量維持在60-80萬噸之間。在產(chǎn)量的構(gòu)成中，鱗片石墨的產(chǎn)量占比較高，而土狀石墨的產(chǎn)量占比較低。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國天然石墨產(chǎn)量為119.2萬噸，年度進口數(shù)量為5.8萬噸，出口數(shù)量為20.7萬噸，國內(nèi)石墨表觀消費量為104.3萬噸。

2008-2020年國內(nèi)天然石墨產(chǎn)量

(資料來源：智研咨詢，中國石墨發(fā)展聯(lián)盟)

我國天然石墨資源主要分布在河南、山東、四川、湖南、內(nèi)蒙古和黑龍江等地。這幾個地區(qū)的已探明資源儲量占全國的91%左右。

我國石墨礦產(chǎn)資源分布

(資料來源：智研咨詢)

目前，鱗片石墨的消費正在從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，鋰離子電池負極材料已成為鱗片石墨應(yīng)用最廣泛的新興產(chǎn)業(yè)。2021年，我國負極材料產(chǎn)量為72萬噸，其中，天然石墨負極產(chǎn)量為10.4萬噸，占比14%。

國內(nèi)天然石墨負極出貨量及占比

(資料來源：GGII，東吳證券研究所)

加工工藝

天然石墨負極原材料主要為鱗片石墨，其加工工藝主要包括球形化、改性處理、炭化高溫等。

天然石墨加工主要步驟：

風(fēng)選除雜：除去原材料鱗片石墨明顯的雜物;

球形化：將粗碎過的鱗片石墨投入到石墨球形化成套設(shè)備中，經(jīng)過整形分級得到粒度分布集中、球化程度高、振實密度高、粒度分布窄的球形石墨產(chǎn)品;

提純：使用酸通過金屬與非金屬的化學(xué)反應(yīng)除去雜質(zhì);

改性處理：將石墨粉和瀝青充分混合;

炭化：將料放入燒結(jié)爐中進行1100℃以上的處理;

高溫處理：進一步高溫石墨化處理。

天然石墨加工工藝流程

(資料來源：翔豐華，頭豹研究院)

2、焦原料

人造石墨負極是由石油焦、針狀焦、瀝青等在一定溫度下煅燒，再經(jīng)粉碎、分級和高溫石墨化等工序制作而成。高能量密度的人造石墨負極材料采用針狀焦作為原料，中低端的采用石油焦作為原料，瀝青則作為粘結(jié)劑。

人造石墨的焦原料可分為油系焦和煤系焦。目前，人造石墨焦原料用量較大的是低硫石油焦。人造石墨負極生產(chǎn)對石油焦和針狀焦的品質(zhì)要求，要比其他炭素行業(yè)要求更嚴格。

人造石墨原材料分類

(資料來源：CNKI，方正證券研究所)

油系和煤系焦原料對比

(資料來源：華爾街大鱷)

石油焦和針狀焦對比

(資料來源：華爾街大鱷)

石油焦概況

石油焦是石油的減壓渣油經(jīng)焦化裝置，在500-550℃下裂解焦化而生成的黑色固體焦炭。一般認為它是無定形炭體，或是一種高度芳構(gòu)化的高分子碳化物，含有微小石墨結(jié)晶的針狀或粒狀構(gòu)造的炭體物。按硫含量可分為低硫石油焦、中硫石油焦、高硫石油焦。

石油焦

(圖片來源：日照恒橋碳素有限公司)

大部分石油焦可作為金屬冶煉的燃料，少數(shù)品質(zhì)好的石油焦可以作為儲能材料的原材料，用于制備人造石墨或者多孔碳，從而提高石油焦的附加值。

石油焦用途分布

(資料來源：卓創(chuàng)咨詢)

低硫石油焦多應(yīng)用于負極材料行業(yè)，長期看，低硫石油焦供應(yīng)偏緊。據(jù)有關(guān)分析，延遲焦化的產(chǎn)能短期內(nèi)雖然有增量，但長期來看，處于下降趨勢。目前國內(nèi)品質(zhì)較好的低硫石油焦主要分布在撫順、大慶、錦州等地，但是產(chǎn)能有限。

資料來源：海通證券

針狀焦概況

針狀焦是一種外觀呈銀灰色、有金屬光澤的多孔固體，是炭素材料中的優(yōu)質(zhì)品種，其結(jié)構(gòu)具有明顯流動紋理，略呈橢圓形，顆粒有較大的長寬比，有纖維狀或針狀的紋理走向，摸之有潤滑感。針狀焦具有高碳、低硫、低氮、低灰等特性，石墨化后的電化學(xué)性能和機械性能突出，是一種各向異性的易石墨化高端碳材料。

針狀焦可分為油系針狀焦和煤系針狀焦兩種。以石油渣油為原料生產(chǎn)的針狀焦為油系針狀焦;以煤焦油瀝青及其餾分為原料生產(chǎn)的針狀焦為煤系針狀焦。

針狀焦主要用于制造鋰電池負極材料和超高功率石墨電極。近幾年，隨著我國負極材料產(chǎn)能增加，用于生產(chǎn)人造石墨負極的針狀焦用量大幅增加。據(jù)統(tǒng)計，2020年，我國針狀焦總消費量(含庫存消費)為74萬噸，其中負極材料消費針狀焦34萬噸，石墨電極消費針狀焦40萬噸，負極材料消費量占比達到45%。

針狀焦起源于海外，存在一定技術(shù)壁壘，核心技術(shù)仍掌握在海外廠商手中。目前，國產(chǎn)針狀焦中低端產(chǎn)能偏多，中高端供應(yīng)嚴重不足。從數(shù)據(jù)上看，國內(nèi)針狀焦產(chǎn)能持續(xù)攀升，從2018年到2022年，復(fù)合增速率達52%。從2021年開始，油系針狀焦的產(chǎn)能超過煤系。

資料來源：隆眾資訊

國內(nèi)煤系針狀焦主要生產(chǎn)企業(yè)有鞍山熱能、山西宏特、寶武炭材、方大喜科墨等，油系針狀焦主要生產(chǎn)企業(yè)有錦州石化、山東益大、山東京陽等。

參考來源：

1、顏玲亞等.中國石墨礦成礦特征及成礦區(qū)帶劃分

2、2022年中國天然石墨市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預(yù)測分析.中商情報網(wǎng)

3、動力電池負極材料行業(yè)概覽.頭豹研究院

4、負極行業(yè)深度：詳解生產(chǎn)工藝，細評性能高低.方正證券

5、鋰電負極用焦“蛻變”，詳解負極焦類原料分類與格局.華爾街大鱷

6、楊建云.國內(nèi)石油焦市場“十三五”回顧及“十四五”展望

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