2024年元力股份研究报告：木质活性炭龙头，新能源业务驱动高成长

1 木质活性炭龙头，新能源业务蓄势待发

1.1 发展历程：深耕活性炭领域，底蕴深厚

深耕活性炭领域，细分行业龙头。公司于 1999 年成立，当年活性炭产量达到 500 吨，2007 年产量突破 1 万吨，保持行业领先地位。2011 年创业板上市，2014 年活性炭销量突破 5 万吨，市占率超过 20%。2015 年公司收购南平市元禾化工 有限公司，拓展硅酸钠业务。2021 年公司通过受让三元循环，将硅酸钠业务延伸 至下游硅胶业务。2022 年 12 月，公司成立子公司元力新能源碳材料有限公司， 将业务拓展至新能源碳材料领域。公司基于活性炭主业，全方位打造“活性炭+硅 +新能源”三叉戟业务版图。

1.2 公司业务：产品矩阵丰富，入局新能源材料领域

专注炭、硅主业，布局新能源材料。公司主营产品包括活性炭、硅酸钠、硅胶 和新能源材料。1）活性炭：公司活性炭产品广泛应用于食品饮料和环保治理领域， 目前公司木质活性炭的产销量已超过 11 万吨，粉状活性炭销量保持稳定增长。此 外，公司积极布局颗粒活性炭和超级电容炭，发力煤质炭替代市场。2）硅酸钠& 硅胶：公司全资孙公司元禾水玻璃已拥有 16 万吨硅酸钠年产能，部分产能向公司 全资子公司三元循环供应以生产硅胶，目前三元循环已拥有 2.6 万吨硅胶年产能， 产销率保持在高位，发展迅速。3）新能源材料：近年来公司积极开发硬碳负极、 硅碳负极（多孔炭）等新能源材料，加快形成公司碳材料在新能源领域应用的优势 地位。

1.3 股权结构：中长期持股计划显信心，股权架构稳定

股权架构稳定，合伙人持股计划彰显信心。王延安、卢元健为公司的实际控制 人，合计持股 22.26%，股权结构稳定。2020 年 7 月，公司首次发布股权激励计 划，认购股份占比 2.66%，授予对象共有 142 名。2023 年 7 月，公司发布事业 合伙人中长期持股计划草案，计划实施期限为 10 年，有利于强化内部激励，彰显 公司长期发展的信心。

1.4 公司财务：主业稳中有进，领先同行业友商

剥离低效业务，业绩总体保持增长。2019 年底公司剥离网络游戏业务，聚焦 活性炭 领域，21/22 年 分别实 现营业 收 入 16.08/19.51 亿元，同比 变化 41.55%/21.33%，业绩保持高速增长。23Q1-Q3 实现营收 14.78 亿元，同比增 长 1.97%，实现扣非归母净利润 1.74 亿元，同比增长 4.49%，随着公司新能源材 料业务放量，后续业绩有望保持高速增长。

净利率持续向好，费用管控持续增效。22 年公司实现净利率 13.12%，较 21 年增长 2.16pcts。23Q1-Q3 公司实现净利率 14.00%，较 22 年增长 0.88pcts， 盈利能力持续增强。22 年公司实现期间费用率 14.57%，较 21 年下降 2.02pcts。23Q1-Q3 实现期间费用率 13.45%，较 22 年下降 1.12pcts，其中销售/管理/财 务/研发费用分别为 2.01%/10.04%/-2.10%/3.50%，费用管控合理，持续降本增 效。

主营业务稳中有增。1）木质活性炭：20/21/22 年公司木质活性炭业务实现 营收 8.67/10.49/12.00 亿元，同比增长 12.02%/20.99%/14.39%。23H1 木质活 性炭业务实现营收 5.95 亿元，同比变化-0.15%，实现毛利率 27.70%，同比减少 1.65pcts，主要受到原材料价格上涨和下游市场复苏不及预期影响。相较于粉状活 性炭，颗粒活性炭价值量更高。随着公司颗粒活性炭产能逐步释放，后续业绩高增 可期。2）硅酸钠：20/21/22 年公司硅酸钠业务实现营收 2.61/4.05/5.33 亿元， 同比增长 22.54%/55.17%/31.60%。23H1 公司硅酸钠业务实现营收 2.90 亿元， 同比增长 3.89%，实现毛利率 9.32%，同比变化-0.84pcts。3）硅胶： 22 年公 司硅胶业务实现营收 2.02 亿元，同比增长 48.53%。23H1 公司硅胶业务实现营 收 0.67 亿元，同比变化-37.78%，实现毛利率 31.40%，同比减少-2.40pcts。

2 活性炭市场发展前景广阔，下游应用场景不断深 化拓展

2.1 活性炭性能优异，应用领域呈现多维化

2.1.1 活性炭是性能优异的物理、化学吸附剂

活性炭吸附能力强，性能优异。作为一种吸附能力很强的功能性碳材料，活性 炭具有特殊的微晶结构，其孔隙发达、比表面积巨大，可作为优良的物理吸附剂和 化学吸附剂，可以有选择地吸附液相和气相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒 除臭和去污提纯等目的。相比于其他吸附剂，活性炭具有以下特点：1）吸附对象 更加广泛：由于表面具有氧化物基团和无机物杂质，活性炭属于非极性吸附剂，吸 附对象更加广泛。2）性质稳定：活性炭的主要组成部分是碳，不溶于水，耐酸碱 性强，能够承受高温高压。3）再生可循环：活性炭经脱色或吸附饱和后，可通过 物理、化学或生物化学等方法对吸附饱和后失去活性的炭进行处理，从而实现活性 炭的再生循环利用。

2.1.2 活性炭分类：木质活性炭和煤质活性炭

1）按照制造原料划分，活性炭可分为木质活性炭、煤质活性炭和其他原料活 性炭。其中木质活性炭主要指由林业“三剩物”为原料制造的活性炭产品，煤质活 性炭主要指由“煤”为原料制成的活性炭。2）按照外观形状划分，活性炭可划分 为粉状活性炭、颗粒活性炭和其他形状活性炭，其中粉状活性炭主要指粒度小于 0.175mm 的活性炭，颗粒活性炭主要指粒度大于 0.175mm 的活性炭，包括不定 型颗粒活性炭、圆柱形活性炭和球形活性炭。3）按制造方法划分，活性炭可分为 化学法活性炭、物理法活性炭。

2.1.3 活性炭的制备工艺

木质活性炭制备主要有化学法和物理法。化学法主要生产工艺流程分为三大工序：1）原料预处理：木质活性炭是由锯末、果壳等林产“三剩物”为原料制造的 活性炭产品，首先需要将原料混合与熟化，成型造粒后进行干燥；2）炭化、活化 阶段：通过化学法转炉实现原材料炭化、活化；3）成品处理：炭化、活化后的物 料经过磷酸回收、冷却、漂洗、干燥与筛选、调配与包装等多道工序，最终得到化 学炭成品。物理法主要将原材料炭化后，在一体化活化炉中进行活化，经过破碎、 研磨、调配、包装等工序，最终得到物理法活性炭。

2.1.4 活性炭下游应用趋于多元化

活性炭下游应用场景丰富。活性炭最广泛、最传统的应用领域是作为吸附剂使 用，具体下游应用领域有食品工业、制药工业、饮用水净化、大气污染防治、催化 剂等。2021 年中国活性炭下游应用市场中，食品饮料/生活用水/化工/工业污水/ 医药市场份额占比分别达到 28.03%/18%/14.95%/13.48%/8.15%。近年来活性 炭逐渐成为高能量密度物质和电力能源的储存介质，以超级电容炭为例，广泛应用 于风电变桨、超容公交、电网侧储能等细分领域。

2.2 预计 28 年全球活性炭需求量达 8.6 百万吨，市场容量 稳步扩张

28 年全球活性炭需求量或将达 8.6 百万吨，22-28 年 CAGR=7.1%。从国 内市场来看，2022 年国内活性炭市场规模达到 86.09 亿元，其中煤质活性炭规模 达到 45.42 亿元，木质活性炭规模达 40.67 亿元。根据智研咨询，预计 2028 年 我国活性炭行业市场规模将达 136.05 亿元。从国际市场来看，2022 年全球活性 炭需求量达到 5.7 百万吨，同比增长 5.56%，根据华经产业，预计 2028 年全球活 性炭需求量将达 8.6 百万吨。随着空气污染治理和水处理标准越发严格，全球活性 炭市场有望保持稳定增长。

2.3 市场较为分散，龙头效应逐步增强

国内活性炭市场较为分散，龙头效应逐步增强。1）美国市场：美国活性炭公 司卡博特于 2012 年收购荷兰诺瑞特，成为全球最大的活性炭生产。2）日本市场： 日本活性炭市场的主要参与者有可乐丽、日本大阪燃气化学有限公司，可乐丽于 2018 年收购卡尔冈炭素公司，日本大阪燃气化学有限公司于 2014 年收购雅科比 并成为全球第二大活性炭生产商。3）中国市场：中国活性炭市场主要呈现分布集 中、小型规模企业多的特点，大部分活性炭生产企业分布在福建、山西、江西等原 材料资源丰富地区。我国多孔炭材料行业的生产企业数量约为 4 万家以上，其中产 量规模万吨以下的小型企业占比较大。目前中国活性炭市场的主要参与者有元力 股份、芝星炭业、浦士达、鑫森炭业、华青环保等，其中鑫森炭业、元力股份、星 芝炭业主要生产木质活性炭或其他类活性炭产品，浦士达主要产品为椰壳活性炭， 并积极向煤质活性炭市场开拓，华青环保主要生产煤质活性炭产品。活性炭市场集 中度较高，国际活性炭巨头多以收购形式切入活性炭赛道，国内活性炭市场已形成 以元力股份为龙头的竞争格局。

3 打通传统主业内循环，新能源材料高增可期

3.1 活性炭：技术积淀深厚，产品结构升级

3.1.1 行业龙头地位稳固，规模优势明显

公司木质活性炭产量市场占比已超 30%，龙头地位显著。2020-2022 年我国 木质活性炭产量分别达 32、35、36.9 万吨，公司木质活性炭产量对应达 10.01、 11.31、11.97 万吨，对应占比 31.28%、32.31%、32.44%。随着公司产能逐步释 放，公司将继续保持龙头地位，充分受益活性炭行业增量。

规模优势明显，营收/盈利水平领先行业。2022 年鑫森炭业/元力股份/芝星炭 业/浦士达活性炭业务分别实现营收 2.8/12/0.79/2.02 亿元，对应毛利率 30.67%/29.47%/20.92%/17.04%，公司规模优势明显，盈利水平处于行业高位水 平，龙头地位显著。

3.1.2 自研一体化工艺，经济效益显著

物理化学一体法大幅提升经济效益。公司自研具有国际先进水平的物理化学 一体化制备法，采用炭化、活化一体炉，并将物理法化学法进行一体化，减少了中 间环节，利用物理炭生产的尾气经燃烧产生热量，为化学炭炭化、活化，成品干燥， 原料干燥供热。该工艺能够大幅降低能量使用量，经济效益显著，有利于大规模生 产应用。

3.1.3 颗粒炭替代煤质炭空间广阔，产品结构升级

颗粒炭替代煤质炭潜力大。1）原材料成本较低：每吨煤质颗粒炭原材料约为 5000 元，而公司每吨颗粒炭原材料成本约为 3372 元，原材料成本降低约 33%。 2）价格优势明显：公司颗粒炭售价约为 10500 元，同类型煤质活性炭价格维持在 11000-13000 元之间，颗粒炭价格优势明显。3）性能突出：颗粒炭的吸附能力、 燃点、强度等技术指标相比煤质炭更优，性能优势突出，在附加值较高的比如溶剂 回收、汽车炭罐、油气回收、VOCs 回收、垃圾焚烧等领域具有更强的竞争优势。 4）环保：随着煤炭开采管控、碳达峰等政策限制以及资源枯竭等供给不足因素， 煤炭价格上涨趋势将长期存在。2022 年煤质活性炭市场规模达 39.10 亿元，后续 颗粒炭替代煤质炭空间广阔。 深化布局，颗粒炭产能将逐步释放。公司自 2015 年开始投入研发竹基颗粒 炭，并于 21 年实现量产应用。公司自主研发的“木质（竹基）功能性吸附材料制造 关键技术”、“生物质连续炭化制造关键技术”、“木质（竹基）活性炭循环利用关键 技术”等实现了环保用木质活性炭大规模自动化生产的关键技术突破，解决了木质 颗粒炭造粒难、颗粒不均匀、颗粒强度低、高温结渣、生物质转炉效率低、竹基颗 粒炭回收再生等技术难题。随着公司募投项目逐步建设，未来颗粒炭总产能有望达 到 7 万吨，活性炭主业有望迎来高增。

3.1.4 25 年活性炭产能预计超 21 万吨

活性炭产能项目持续加码。2021 年 4 月，公司发布公告拟投资 12 亿元投资 建设南平元力环保用活性炭建设项目，项目总规划产能 10 万吨，建设期共 3 年， 预计 2024 年末达到达产状态。

我们预计 25 年活性炭产能达 21.36 万吨。公司 2022 年活性炭产能达到 12.24 万吨，基于以下假设： 1） 南平元力环保用活性炭项目预计于 26 年达产，分别于 23/24/25 达产 15%/40%/65%，分别贡献产能 1.5/2.0/3.0 万吨。 2） 截至 22 年末，南平工业园区活性炭建设项目投资进度已达 59.94%，预 计 24 年完全建成（每年达成 20%），23/24 年分别贡献产能 1.31/1.31 万吨。 我们预计 24 年公司活性炭产能达 18.36 万吨，25 年产能达 21.36 万吨。随 着活性炭募投项目逐步放量，活性炭主业业绩有望高增。

3.1.5 布局高端专用活性炭，打破价格剪刀差

高端专用活性炭对外依赖度高，价格剪刀差明显。全球高端专用活性炭市场基 本被卡尔冈活性炭公司、可乐丽株式会社等国际巨头垄断，国际巨头通常从我国低 价采购基础活性炭产品后，通过深加工生产高端专用活性炭产品再高价出口至我 国，用于超级电容、血液净化等高附加值领域，“价格剪刀差”明显。 积极布局药用炭、超级电容炭等高附加值活性炭。2019 年 7 月，公司发布募 投公告，拟投资 7.22 亿元建设南平工业园区活性炭建设项目，项目总规划产能 6.56 万吨，其中包括 1 万吨药用炭、600 吨超级电容炭。

药用炭生产符合国家标准，增量可期。2020 年版《中国药典》（第二、四部） 对于药用活性炭的质量作出明确规定：用于制药工艺的活性炭，须符合相应标准才 能投入药品生产。公司在原有制造活性炭基础上，采用更优质的原料，使用纯化水 及洁净气体进行生产，产品严格遵循《中国药典》2020 版中对于活性炭的质量要 求。此外，公司药用炭产品相关资质完备，拥有药品生产许可证，并在国家药监局 备案登记且与制剂共同审批审批结果为 A。公司药用炭产品广泛应用于药用辅材、 医药针剂、血液透析等高附加值制药领域。根据弗若斯特沙利文测算，25 年中国 医药市场规模将达 2.07 万亿元，22-25 年 CAGR=7.57%，有望带动公司相关药 用炭产品的销售。

超级电容炭产能达 400 吨，国产替代进行时。作为用于生产超级电容器的电 极材料，超级电容炭可实现电容器的快速充放电，反复充放电可达 50-100 万次， 并拥有极佳的超低温特性，广泛应用于高铁、智能分布式电网、航空航天、电动工 具等领域。与日本等发达国家相比，中国超级活性炭市场发展起步相对较晚，每年 仍需大量进口，对外依赖度较高，尤其是高品质有机体系超级电容活性炭，未来国 产化替代空间巨大。公司为国内少数拥有超级电容炭生产能力的厂商，目前公司超 级电容炭年产能已达 400 吨，计划未来 3-5 年实现 1000 吨年产能。随着超级电 容市场规模的快速扩张，公司超级电容炭业务有望高增。

3.2 硅酸钠&硅胶：剥离元禾化工，整合资源入局白炭黑行 业

3.2.1 剥离元禾化工，破除桎梏拓展下游

打通内循环，放大规模效益。2015 年公司收购元禾化工，切入硅酸钠赛道， 先前公司硅酸钠业务主要由控股子公司元禾化工和孙公司元禾水玻璃生产，元禾 化工具备硅酸钠产能 13 万吨，元禾水玻璃具备硅酸钠产能 16 万吨。 1）元禾化工：通过全资子公司信元公司间接持有白炭黑公司 EWS40%股权， EWS 生产白炭黑所需的硅酸钠全部向元禾化工采购。2）元禾水玻璃：所生产硅酸钠部分供给给全资子公司三元循环，三元循环具 备硅胶产能 2.6 万吨，其余硅酸钠供应给其他白炭黑厂商。 此外，公司积极开发热能梯级利用技术，可将活性炭生产过程中的生物质热能 提供给白炭黑、硅酸钠生产，用于替代化石能源，而白炭黑、硅酸钠的二次热能用 于竹木加工业干燥，能够实现资源综合利用和热能梯级利用，大大提升规模效益。

剥离元禾化工，有望打开硅酸钠业务成长空间。2024 年 1 月，公司公告将持 有的元禾化工 51%的股权转让给刘其凡和刘能瑞先生。股权转让后，公司突破赢 创嘉联的限制，有望直接向下游白炭黑业务拓展，打开硅酸钠业务成长空间。此外， 元禾水玻璃已成为公司全资孙公司，有利于进一步发挥“活性炭-硅酸钠-白炭黑” 热能循环优势，落实“炭+硅”一体化循环战略。

3.2.2 25 年硅酸钠/硅胶产能预计达 25.6/4.49 万吨

年产 32 万吨固体水玻璃项目持续放量。2019 年 8 月，公司发布公告拟投资 2.00 亿元投资建设“年产 32 万吨固体水玻璃项目”，一期拟投资 6500 万元建设 规模年产 8 万吨固体水玻璃，二期年产 8 万吨固体水玻璃，三期年产 16 万吨固体 水玻璃。截至 21 年末，该项目已建成投产一期年产 8 万吨生产线，二期年产 8 万 吨的生产线，根据下游市场需求逐步投产和建设。 年产 8 万吨硅胶项目稳步推进。公司子公司三元循环计划总投资 3 亿元，建 设年产 8 万吨硅胶、1.2 万吨生物质炭棒项目，项目分三期建设，一期建设 2 万吨 硅胶及 4000 吨生物质炭棒项目，二期建设 2 万吨硅胶及 4000 吨生物质炭棒项 目，三期建设 4 万吨硅胶及 4000 吨生物质炭棒项目。截至 2021 年末，“年产 8 万 吨硅胶项目”已建成投产一期年产 2 万吨生产线，剩余后续根据实际情况逐步建 设。 预计 25 年硅酸钠/硅胶产能达 25.6/4.49 万吨。公司 2022 年硅酸钠/硅胶产 能分别达到 29/2.6 吨，基于以下假设： 1） 剥离元禾化工后，公司硅酸钠产能为 16 万吨。以元禾水玻璃为主体实施 的年产 32 万吨固体水玻璃项目每年新增产能 3.2 吨。 2） 预计 23-25 年公司硅胶产能逐年增长 20%。 我们预计 24 年公司硅酸钠/硅胶产能达 22.4/3.74 万吨，25 年硅酸钠/硅胶 产能达 25.6/4.49 万吨。

下游一体化布局，硅酸钠业务打开成长空间。公司剥离元禾化工，未来有望向 下游白炭黑一体化布局。我们对白炭黑业务进行敏感性分析：生产一吨白炭黑需要 1.2 吨硅酸钠，公司现有权益硅酸钠产能 16 万吨，可支持 13.3 万吨白炭黑生产。 假设白炭黑单吨价格约为 6000 元，单吨净利润为 1200 元（参考确成股份），可 贡献 8 亿元营收及 1.6 亿元净利润。若公司硅酸钠产能扩大至 26 万吨，可贡献 13 亿元营收及 2.6 亿元净利润。

3.3 硬碳：积极布局硬碳负极业务，打造业绩第二增长极

3.3.1 钠电池成本优势明显，适用于储能领域

钠离子电池适用于储能领域。相比于磷酸铁锂电池和三元锂电池，储能电池的 优势在于安全性高、充电倍率高、低温性能出色、成本低廉，其劣势在于能量密度 不足、循环次数不足。因此，钠电池可广泛应用储能、低速电动车、两轮车领域。

3.3.2 硬碳负极材料成钠电池首选

石墨难以应用于钠电池。1）石墨可通过与锂形成插层化合 LiC6，贡献出372mAh/g 的理论比容量。但钠离子难以和石墨生成热力学稳定的低阶插层化合 物，在石墨中的高扩散势垒使得钠离子难以发生插层反应。2）在传统碳酸酯电解 质中，由于钠离子和石墨层状结构不匹配，形成的二元石墨插层化合物不稳定导致 可逆性差。在醚类电解质中，醚类溶剂化钠离子共嵌入石墨负极具有良好的可逆性， 呈现出良好的循环性能。但由于嵌入电位高，可逆容量低，导致电池的能量密度降 低。 无定形碳应用潜力大。无定形碳一般分别硬碳和软碳两种，硬碳是在 2800℃ 以上高温处理后不能石墨化的碳，软碳是经高温处理后可以石墨化的碳。根据杨涵 等人对钠电池负极材料的研究，石墨烯虽然展现出优异的初始放电容量，但出现严 重的电压滞后，大大降低电池的能量密度。典型的硬碳储钠充放电曲线中有较长的 低电位平台，比容量远高于软碳和石墨。

储钠机制不同，硬碳负极路线明确。1）软碳：软碳储钠机制为锂离子在较为 长程有序的片层中的插层和边缘吸附，能够贡献 200-250mAh/g 的比容量，具有 相对优异的倍率性能、低温性能和更长的循环寿命。但钠离子的嵌入会引起不可逆 的结构膨胀，高比表面积也会导致电解液的过度分解，因此软碳首次库存效率（ICE） 较低，同时较低的平均工作电压会降低电池的能量密度。2）硬碳：硬碳的无序度 和层间距都高于软碳，硬碳层间距约为 0.37-0.42nm，而软碳约为 0.34-0.37nm。 目前硬碳的储钠方式主要有：插层-填充、吸附-填充、吸附-插层和吸附-插层/填 充。缺陷、纳米孔和微晶是决定储钠性能的关键。目前硬碳材料的储钠机制尚未明 确，争论点主要集中在斜坡区和平台区储钠方式的问题。硬碳作为钠离子电池负极 时具有与锂离子电池石墨负极相当的容量，其较大的层间距或多孔的结构可以缓 解反应过程中的体积膨胀，应用前景广阔。

硬碳采用前驱体原料主要有合成聚合物、化石燃料和生物质三种。1）合成聚 合物：主要包括酚醛树脂、聚丙烯晴等化学合成材料，所得硬碳产品均一度较好、 纯度较高、电化学性能优，但合成成本高，量产压力大。2）化石燃料：主要包括 沥青、煤焦油和相关混合物，其主要优势集中于成本低廉，但原料挥发较多，需要 额外尾气处理，比容量和首次库伦效率较差。3）生物质：主要包括核桃壳、椰壳 等，原料成本较低，电化学性能好，，但前驱体供应稳定性较差且目前工艺不成熟。

3.3.3 预计 27 年国内硬碳负极材料需求达 10.76 万吨

2027 年国内硬碳材料市场需求将达到 10.76 万吨。随着国内钠离子电池产 业化稳步推进，硬碳负极材料应用有望高增。根据共研产业咨询，预计 2027 年国内硬碳材料市场需求将达 10.76 万吨，23-27 年 CAGR=74.9%，发展空间广阔。

3.3.4 行业壁垒高筑，行业集中度高

行业壁垒和市场集中度较高。日本可乐丽最早布局硬碳负极领域，目前已实 现量产，拥有 2000 吨年产能，其硬碳材料价格约 20 万元。国内硬碳市场最早布 局的企业是贝特瑞和杉杉股份，贝特瑞主要采用生物质和化石燃料路线，目前已实 现量产，现有年产能 400 吨，预计 23 年实现千吨级产能。杉杉股份目前处于中试 阶段，已实现批量出货。此外，部分公司跨界布局硬碳负极，如元力股份和圣泉股 份，元力股份目前尚处于实验开发阶段，圣泉股份 2022 年已经生产 4500 吨硬碳 负极材料。随着钠电池产业化加速且相关技术难点得到攻克，硬碳负极大规模应用 指日可待。

3.3.5 积极布局硬碳负极，打造第二增长曲线

成立全资子公司，布局储能碳材料。2022 年 12 月，公司发布公告成立全资 子公司元力新能源碳材料有限公司，布局储能用碳材料。利用长期以来在碳材料相 关领域积累的产品、技术、生产等多方优势，加快形成公司碳材料在新能源领域应 用的优势地位，进一步优化公司产品结构，为公司持续提升盈利能力提供新的动力。 提前布局上游原材料，区位优势明显。2021 年 12 月，公司发布公告与益海 嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司合资设立元力益海嘉里循环技术有限公司，布 局稻壳原材料业务。公司主要采用毛竹和椰壳作为原材料研发硬碳材料，椰壳多依 赖进口，供应稳定性较差。福建拥有全球最大的竹林种植面积，2021 年福建竹材 产量达到 9.63 亿根，占全国竹材产量 29.58%，公司的区位优势可大幅提高硬碳 原材料供应稳定性。

3.4 多孔碳：硅碳负极下游需求明确，多孔碳成长空间广阔

3.4.1 石墨克容量陷瓶颈，硅基负极优势明显

石墨负极为目前主流，但克容量已达极限。人造石墨和天然石墨已成为目前主 流的锂离子负极材料，2022 年我国锂电池负极材料出货量已达 137 万吨，其中人 造石墨出货量占比达到 84%，天然石墨占比达到 15%。但由于传统石墨负极克容 量仅有 310-360mAh/g, 目前开发已接近其理论极限值。随着下游对锂离子电池 性能诉求增强，传统石墨负极将有被逐步取代的趋势。

硅基负极兼顾“高容量+高工作电压+低成本”，应用前景广阔。1）高容量： 单质 Si 的储锂机制是锂离子电池中典型的合金化/脱合金机理，达到反应温度时， Si 和 Li 可以生成四个平衡中间相：127、73、134、225，其中225 合金产物对应的单质硅电极材料的理论比容量达到4200mAh/g；2）高工作电压： 硅基材料具有较低的嵌入/脱嵌电位，电压平台为 0.3-0.5V，在充电过程中不存在 析锂隐患，一定程度上提高锂离子电池的安全使用性能；3）低成本：硅是地球上 第二丰富的元素，资源丰富，成本相对较低。

3.4.2 高膨胀问题亟需解决，硅氧/硅碳为主要技术路径

硅基负极体积膨胀问题严重。锂与硅合金化可分为两个阶段：1）首次嵌锂态 下晶态的转变为非晶硅化锂；2）后续循环中非晶硅化锂转变为晶态154。巨大 的嵌锂容量和合金复杂的相转变，以及首次嵌锂后由晶态向非晶态转变过程 中的相变焓损失，将使硅负极材料在嵌锂过程中出现幅度超过 300%严重体积膨 胀。在史剑等人的研究中，224的体积膨胀率高达 311%。

高膨胀问题后果严重。1）材料粉化：硅基负极材料会产生裂纹直至粉化，破 坏电极材料与集流体的接触性，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量大幅损 失；2）电极剥落：膨胀在电池内部会产生很大的应力，对极片形成挤压，随着多 次循环，极片存在断裂的风险；3）SEI 膜反复生成：硅单质表面的 SEI 膜会在循 环过程中多次脱落、再生成、沉积，消耗活性硅与材料体系中的锂，严重劣化电池 性能。目前的石墨材料有 5%～10%的首次不可逆锂损耗，而硅负极的首次不可逆 容量损失达 15%～35%。

硅氧/硅碳为目前主要技术路径。1）硅碳负极：采用纳米硅与碳材料混合，纳米级硅材料拥有较小的颗粒尺寸和更多的空隙，更容易缓冲硅在脱嵌锂离子过程 中产生的应力和形变。与此同时，纳米颗粒可以缩短锂离子扩散距离，增加硅材料 储锂能力。此外，碳具有缓冲和导电功能外，还可为锂离子传输提供通路，提升复 合材料的库伦效率；2）硅氧负极：采用氧化亚硅与碳材料复合，在材料的嵌锂脱 锂过程中，与 Li 先发生反应，生成单质 Si、2及锂硅酸盐，生成的2和 锂硅酸盐在后续的电化学循环过程中不再参与反应，本质是使硅氧材料中的单质 硅粒径达到了 5nm 以下，颗粒间空隙更丰富，从而提供了更大的应力缓冲空间， 降低整体膨胀系数。

硅氧看首效，硅碳看循环。相比于硅氧负极材料，硅碳负极材料循环性能较弱。 目前提升循环性能方案之一是降低纳米硅的粒径，但传统研磨法仅能产 出 100nm 的粒径。随着化学气相沉积法和等离子蒸发冷凝法的逐步应用，纳米硅 粒径可降至 30nm 甚至 10nm，能够大幅提升循环性能。硅氧材料首次库伦效率 较低，硅氧产品因在充电的过程中，本身会分解产生非活性物质消耗活性锂而降低 首效，通常需要负极预锂或预镁。因此，多孔硅碳可减少预锂、预镁的成本，降本 应用潜力更大。

机械球磨法应用较早，团聚现象严重。目前硅碳复合负极材料的制备方法主要 有化学气相沉积法、溶胶凝胶法、高热热解法、机械球磨法。机械球磨法应用较早， 工艺较成熟，核心是通过硅颗粒之间的空隙来缓冲材料的综合体积膨胀，为材料膨胀提供了体积变化以及应力释放的空间。理论上，若能将硅颗粒研磨至 20nm 以 下且不团聚，就能极大程度上地解决硅负极膨胀的问题，但即使能实现 20nm 以 下的纳米硅的制备，也很难保证团聚现象不发生，且太小的纳米硅进行碳包覆难度 较大。 CVD 气相沉积法应用前景广阔。气相沉积法源于美国公司 Group14，核心是 通过低成本生产一种多孔碳骨架来储硅，并通过多孔碳内部的空隙来缓冲硅嵌锂 过程中的体积膨胀，因此膨胀率低，循环优异。碳骨架制作成本低，具备优秀的储 锂能力，加之碳骨架本身密度小质量轻，使得材料能量密度高。美国厂商 Group14 所生产的碳硅负极比容量已达到 2000mAh/g，首效达到 90%，性能优异。

化学气相沉积法通常采用 CVD 流化沉积装置。使用 CVD 流化沉积装置时， 首先通过碳基材料输送装置向反应腔中输送碳基材料，经载气输送口向反应腔输 入载气，使其反应腔中的碳基材料产生流态化。其次，通过气相材料输送口向反应 腔中输送硅源气体和还原气体，硅源气体与流态化的碳基材料在反应腔中进行 CVD 流化沉积，最终实现硅在碳基材料表面沉积，实现硅材料嵌入碳基材料中。

新一代硅碳克容量、循环性能更优。新一代硅碳复合后克容量达到 500- 600mAh/g，循环性能达到 1000-1500 次，均优于常规硅碳。在生产方面，二代 硅碳负极可减少预锂、预镁的成本，相比于硅氧路线具有大幅降本的潜力。CVD 路 线的主要原材料为多孔碳和硅烷气体，由于多孔炭尚未实现规模化量产，且工艺尚 未规模化量产，叠加良率较低，目前整体成本较高。随着生产规模不断扩大且工艺 成熟后，二代硅碳成本有望媲美一代路线。

3.4.3 预计 2026 年全球硅碳负极需求达 3.1 万吨

预计 2026 年消费电池硅碳负极需求达 3612 吨。2022 年消费电池出货量达 114.2GWh，假设逐年增长 10%，2026 年消费电池出货量达 167.2GWh。我们 假设单 GWh 产能负极材料用量为 1200 吨，添加比例逐年上升，2026 年达 15%， 由此我们测算出 2023-2026 年硅碳负极需求分别达到 543/1094/2134/3612 吨， CAGR=88.10%。 预计 2026 年动力电池硅碳负极需求达到 2.75 万吨。预计 2026 年全球新能 源车销量达 2715 万辆，基于以下假设： 1） A00+A0 级别车占比 31.5%，A 级车占比 30%，B 级车占比 33%，C 级 车占比 4.5%；2） A00+A0 的单车带电量为 35KWh，A 级车 60KWh，B 级车 70KWh，C 级车 80KWh； 3） 单 GWh 负极材料用量为 1200 吨，硅氧负极的掺杂比例为 6%-8%，假 设 2026 年添加比例提升至 12%。 我们预计 23-26 年 动力电池 硅 碳 负 极 需 求 分 别 达 到 1469.7/3439.5/12970.0/27456.8 吨，CAGR=165%。

3.4.4 应用端已见成效，大规模量产可期

量产厂商较少，多处于中试阶段。由于硅基负极技术壁垒较高，目前国内具备 量产能力的厂商较少，兰溪致德 22 年硅碳负极产能已超 2000 吨，在建硅碳负极产能一期 8000 吨。贝特瑞已有 5000 吨年产能，在建产能 4 万吨/年。从下游来 看，宁德时代麒麟电池和特斯拉 4680 电池均已应用硅基负极，随着下游电池企业 对搭载硅碳负极的高密度动力电池产品用量扩大，硅碳负极需求有望高增。

3.4.5 底层工艺相同，公司多孔炭业务有望放量

多孔炭与超级电容炭底层工艺相近。超级电容炭的制备主要分为“炭化-活化 -纯化”三大工序，其基本步骤基本与多孔炭的工艺一致，但多孔炭环后处理的纯 化要求更高，环节参数有所不同。公司已在南平工业区活性炭建设项目规划 0.06 万吨超级电容炭产能，现已具备 400 吨的超级电容炭产能，技术积累深厚。随着 下游送样测试顺利推进，公司多孔炭业务有望高增。

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