德新材市场关心的问题2022-09-12前言

德新材市场关心的问题 2022-09-12

前言

市场对德新材关注度比较高，包覆材料在石墨类负极行业的应用已十分成熟，市场对其关注点主要在于

（1）未来硅基负极渗透率逐步提升，现有的沥青/树脂类包覆材料在硅基负极生产过程中的添加比例是多少？

（2）德新材以往主要通过购买古马隆树脂生产包覆材料，公司即将落地的新产线将生产环节向上延伸，用乙烯焦油生产古马隆树脂，那么一体化之后能够增加多少单吨利润？一体化之后还有哪些好处？

核心观点

1.德新材生产的负极包覆材料在石墨类负极中应用成熟且添加比例较为稳定（通常为8%-12%，个别企业略高或略低）。包覆材料应用有预期差的环节在于硅基负极领域，我们通过研究发现

（1）硅基负极按前驱体材料可以分为硅碳负极和硅氧负极，两者制备工艺不同，硅碳量产的制备环节之一为固相研磨，最新一代硅氧前驱体氧化亚硅的制备工艺主要为CVD法（气相沉积法）；

（2）固相研磨法下，因为要适当抑制硅膨胀以及防止包覆不完整导致硅与电解液反应，添加的包覆材料（德目前生产的沥青和树脂类产品）比例有望高于传统石墨负极，达15乃至20%以上。CVD法下的包覆碳源通常为甲烷或乙炔类材料。

2.德新材最新募投的项目包含从乙烯焦油-古马隆树脂-包覆材料的一体化工艺。我们经测算发现

（1）一体化降本增利，能显著提升公司的单位盈利能力，且古马隆树脂和乙烯焦油的价差越大，对应折算单吨盈利提升越多。以2021年价格数据为例，古马隆树脂和乙烯焦油价差如果约为600元，则一体化单吨净利提升约1000元（从5879元/吨提升至6952元/吨），若两者价差提升至约742元/吨，则一体化单吨净利将大幅提升约1600元/吨（从5879元/吨提升至7518元/吨）；

（2）一体化有助于在石油价格波动的过程中稳定折算单吨盈利。一体化有助于德新材维持相对稳定的盈利能力，石油价格上涨50%，对应非一体化时单吨盈利约下滑17%，若一体化后单吨盈利仅下滑5%。一体化对应的盈利能力更稳的主要原因是副产物裂解萘馏分和橡胶增塑剂的价格均和石油价格联动，即一体化后副产物的盈利能cover石油-乙烯焦油成本的上涨，保持一体化后的单吨盈利基本稳定。

一、硅基负极需要多少负极包覆材料？

硅基负极根据材料体系分为硅碳和硅氧两条路线。

硅氧目前产业化进度明显领先于硅碳负极，核心原因是目前的硅碳负极的循环寿命（纯品300-400周）达不到下游应用的要求。从本质上分析硅氧负极循环寿命更好的原理是硅氧负极技术路线多用氧化亚硅，相较于单质硅颗粒，氧化亚硅（SiOx）在锂嵌入过程中发生的体积膨胀较小，其循环稳定性有较为明显改善。相比之下纳米硅（粒径小更有优势，关注博迁新材的产品）可以改善硅基材料在充放电过程中发生的体积变化，但生产成本较高，材料均一性不好等缺陷在一定程度上限制了硅碳负极大规模应用。因此目前整体上硅氧负极的应用进展明显快于硅碳负极。

硅碳的核心是制备纳米硅，硅氧的核心是制备氧化亚硅。

图1硅氧负极的工艺流程

最新一代的硅氧产品主要采用CVD法加工，对应的包覆碳源主要为乙炔或者甲烷。

图2硅碳负极的工艺流程

硅碳负极生产当中，目前较为成熟的是研磨法，最终对应的包覆技术是固相包覆，对应的包覆材料是传统的沥青/树脂等。

总结来看，硅基负极是否需要树脂/沥青包覆取决于硅基负极的生产工艺，目前主流的生产前驱体的工艺包括化学气相沉积法和机械球磨法。

化学气象沉积法（CVD）通过对硅源进行预处理（歧化、刻蚀），再在硅源表面催化生长碳纳米纤维（通过热解碳源，将碳沉积在基材上）的方法，制备了具有核壳结构的硅碳复合材料。碳纳米纤维包覆形成的壳层结构可以有效地提高复合材料的导电性，同时进一步抑制硅的体积膨胀保持核壳结构完整。CVD沉积法所使用的包覆材料（碳源）主要为乙炔和甲烷等，和德新材目前生产的沥青/树脂类包覆材料有所区别。

CVD法的核心优势在于

1、制备的纳米材料能实现分子尺度的控制，呈球形，形貌较好；

2、沉积产生的硅炭材料组分均匀，结构较为致密。

CVD法核心问题在于

1、设备较贵气相包覆炉需要依靠从日本进口，前期设备投资较大；

2、原材料难以把握（1）如采用三氯氢硅为硅源，则需要整合闭环工艺，否则成本极高，且无法通过环保；而整合闭环工艺，则技术难度大，一次投入大；（2）如采用甲硅烷为硅源，则危险性太大；（3）所用有机硅源、有机碳源皆为易燃易爆、高毒、高危品，建设周期长，风险大，专业要求高，且生产过程中极易发生意外；

3、量产工艺壁垒较高采用有机硅烷在生成纳米结构产品过程中，复合产品的量产工艺需要从头开始摸索，前期投入很大。

厂商应用进展贝特瑞、杉杉股份和石大胜华尝试将CVD技术用于最新一代的硅氧产品当中（第三代/第四代工艺）。

机械球磨法制备硅/碳复合材料具有成本适中、扩产容易、环境可控的特点，适合工业生产，是目前现阶段生产硅碳负极的厂商主流生产工艺。目前贝特瑞的硅碳产线，杉杉第一代的硅氧产线的生产工艺为机械球磨法。

对CVD/机械球磨法发展趋势的研判

从成本角度，短期球磨法的成本更低，工艺成熟易于短期快速量产，硅碳负极主要量产路线为传统球磨法。CVD工艺对应的原材料以及设备成本均更高；

从产品性能角度，CVD法包覆层更薄，生产的产品首效更高（90%+），同时颗粒一致性更高，对应循环性能更佳。目前贝特瑞、石大胜华、杉杉股份等第三代/第四代的硅氧生产工艺均采用CVD法。中长期来看产品综合性能更好的CVD法有望在（1）硅基负极大规模量产、（2）市场对硅基负极的产品提出更高要求、（3）规模化生产后成本显著下降等前提条件满足后，占据更多的市场份额。

研磨法生产硅基负极过程中，包覆材料的添加比例是多少？

包覆材料中的碳含量增加有益于减少首次放电过程中非晶态硅的不可逆转化。如果碳包覆量太少，在充放电过程中由于体积膨胀收缩造成电极粉化，甚至活性物质脱落，不但造成容量不可逆损失，而且影响锂离子扩散速率，所以在高倍率下的极化现象是电极结构破坏和锂离子扩散阻抗提高的表现。所以整体上因为硅的膨胀幅度远超过传统石墨，对应包覆材料的需求量高于传统人造石墨/天然石墨。人造石墨的包覆量在某些项目达15%，我们预计硅基前驱体对应的包覆质量占比远超15%，结合掺杂石墨部分的正常包覆比例，我们预计整体硅基负极的包覆材料质量占比有望达20%以上。

包覆材料除了要控制硅材料膨胀外，还需控制硅与电解液的反应。如果包覆不完整会使得硅和六氟磷酸锂反应生成六氟硅酸锂，消耗锂元素，影响电池系统的循环寿命。解决方法是除了保证足量的包覆材料外，可以额外做一层纳米级的陶瓷膜进行完整地包覆，同时确保陶瓷膜透锂但不透氟。

二、公司实现一体化生产后，能增厚多少单吨盈利？

背景公司在2022年前主要靠采购古马隆树脂生产负极包覆材料，在2021年也尝试通过上游化工厂代加工一部分乙烯焦油，通过加工乙烯焦油生成的副产物裂解萘馏分同样可以赚取可观的利润。2022年公司扩产落地3万吨负极包覆材料新产能拥有配套的上游乙烯焦油冶炼产能。公司实现新产能的一体化布局。

一体化布局除降本增利外，核心优势在于从源头把控原材料质量。确保高端的产品用最好的原料生产，中低端产品进行相应的原材料匹配。把控原料质量，进一步提升产品品质。

情景1:2021年（石油价格涨价前）

我们以招股说明书中披露的2021年实际数据，测算一体化生产和非一体化生产的单吨盈利差别。其中核心测算依据和假设为（1） 单耗假设古马隆树脂生产负极包覆材料的单耗数据为2-2.3，我们测算过程中按2计算，即2吨古马隆树脂生成一吨包覆材料和一吨橡胶增塑剂；乙烯焦油生产的单耗暂定为4，即4万吨乙烯焦油生产2万吨古马隆树脂以及2万吨裂解萘馏分；（2） 单位人工测算结合2018-2021年的人工成本数据，测算非一体化时单位人工约为350元/吨，一体化后单位人工小幅提升至400元/吨；（3） 单位制造费用测算结合2018-2021年的制造费用数据，测算非一体化时单位制造费用约为1250元/吨，一体化后单位制造费用小幅提升至1450元/吨（外协加工乙烯焦油的单吨加工费约为450-500元/吨，这其中包括外协加工厂将液体树脂冷却转固体、检测包装、运输等中间环节，一体化后制造费用当中材料中转成本可以节约）；（4） 单位运费测算约500元/吨；

（5） 费率期间费率合计约10%，所得税率约4%。

公司招股书披露2021年乙烯焦油采购平均价格较高（约3200元/吨），和古马隆树脂价差较小，价差太小不符合公司实际经营中的情况（价差低于外协加工费）。我们分析招股书中披露的2021年乙烯焦油采购价格高主要原因是（1）2021年下半年公司刚开始采购乙烯焦油，对上游原材料市场把控力度不够强（主要委托其他厂代加工），且采购量相对较少；（2）石油价格在2021年呈现一路上涨趋势，2021年Q1的平均价约为60$/桶，2021年Q4上涨至约80$/桶，Q4相较Q1上涨超30%，因此招股书中披露的乙烯焦油采购价格相对较贵（古马隆树脂主要系上半年采购）。

乙烯焦油的价格走势2016年以来，乙烯焦油和石油价格走势一致，二者价格关联度极高。乙烯焦油在2015年及之前加工乙烯焦油的需求低，部分直接当成燃料油使用，因此部分乙烯焦油只能低价出售。2016年以来冶炼加工乙烯焦油的需求持续提升，乙烯焦油价格走势与石油价格强相关。

古马隆树脂价格与乙烯焦油价差通常在550-950元/吨之间除了公司招股书中披露的古马隆树脂采购价格，没有第三方的价格统计数据，目前价格可查的石油树脂（主要用于生产胶黏剂、油漆和防腐涂料等）与古马隆树脂的应用场景不同。我们根据公开可查的乙烯焦油价格和招股说明书中披露的古马隆树脂价格，计算得出2018-2021年期间二者的价差在550-950元/吨之间。

因此我们在模型中将乙烯焦油采购价格定位2833元/吨（和古马隆树脂的价差为600元/吨），结合以上假设测算发现，一体化后通过节约成本和副产物盈利，折算到包覆材料的单吨盈利显著提升。2021年非一体化的折算单吨盈利为5879元，价差为600元/吨时折算单吨盈利提升至6952元，单吨盈利上涨1000元+。

且根据计算结果，价差越大，一体化后单吨净利提升越多2021年非一体化时单吨净利约为5879元，600元价差下一体化盈利对应的折算单吨盈利为5879元，假设公司购买乙烯焦油在2833元/吨基础上有5%的价格优惠（对应和树脂价差约为742元/吨），则折算单吨净利对应提升至7518元，单吨盈利上涨约1600元+， 因此价差越大，单吨盈利提升越多。

情景2:2022年（石油价格涨价50%）

2022年以来整体石油价格大幅上涨， 2022年截至目前的OPEC原油均价约为105.43$/桶，较2021年的69.89$/桶上升约50%。德新材的核心原材料和产成品当中，除负极包覆产品外，原材料树脂、乙烯焦油以及副产物橡胶增塑剂和裂解萘馏分的价格均与石油价格高度相关。我们假设2022年负极包覆材料的价格较2021年整体上涨10%，其他副产物以及原材料的价格均较2021年上涨50%，其他成本假设不变，测算出单吨盈利如下

测算结果表明

（1）若石油价格上涨，因为负极包覆材料价格不能同幅度上涨，整体单吨盈利略有压力；若石油价格高位回落，直接利好公司单吨盈利。

（2）乙烯焦油和古马隆树脂价格涨幅同步且价差合理的背景下，一体化后单吨盈利波动减小（非一体化折算单吨盈利-17%，一体化后折算单吨盈利-5%），且随着乙烯焦油和古马隆树脂的价差适当拉大，石油价格变化过程中整体单吨盈利波动继续减小（常规一体化价差折算单吨盈利-5%，若乙烯焦油采购价格优惠5%，价差小幅拉大，折算单吨盈利变化只有-1%）。背后的逻辑是一体化之后，前段生产的副产物裂解萘馏分以及后段生产的副产物橡胶增塑剂的价格均与石油价格高度相关，两种副产物的盈利增加可以覆盖石油涨价-乙烯焦油涨价带来的成本压力，凸显公司一体化之后不仅能降本增利，还能在石油价格波动的周期当中维持较为稳定的盈利能力。