民生证券：快充趋势下最鲜明的材料升级路径，负极+导电剂.pdf

本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 1 快充专题研究 快充趋势下最鲜明的材料升级路径：负极+导电剂 2023年08月12日 ➢ 快充成为未来主流趋势：续航里程+充电焦虑为影响消费者购买新能源车的 主要因素，快充技术可减少充电时间，解决补能焦虑。快充指的是能在短时间内 使蓄电池达到或接近完全充电状态的一种充电方法。充电时间由电压和电流共同 决定，对于充电桩而言：充电时间（h）=电池能量（kWh）/充电功率（kW）。 因此，增大充电功率可以缩短充电时长，而充电功率由电压和电流共同决定：功 率（kW）=电压（V）*电流（A），目前行业内缩短充电时间，有两种技术路线： 大电流快充、高电压快充。 ➢ 三类负面效应伴随而生，快充对电池材料提出更高要求。①热效应。电池内 外温差超过 10 摄氏度，热分布的不均匀与过高的温度将引发一系列问题：粘结 剂解体、电解液分解、SEI 钝化膜的损耗以及锂枝晶等问题。②锂析出效应。高 充电倍率下，锂离子在负极嵌锂的过程变得不均匀，会因为无法及时嵌入负极石 墨层而在负极表面沉积，逐渐形成锂枝晶。③机械效应。锂离子在正负极间快速 的脱嵌会造成电池内部极高的锂离子浓度梯度，导致活性颗粒间的应力错配。应 力积累到一定值，会导致活性颗粒、导电剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大， 并造成活性颗粒的微裂纹增加，将显著增加电池内阻，降低电池的循环寿命。 ➢ 提高快充性能关键在于负极，导电剂添加提升倍率。 ⚫ 负极石墨层之间锂离子的脱嵌速度决定了电池的快充性能，通过在负极端使 用二次造粒、碳包覆、硅碳负极三种技术路线可为加速锂离子迁移脱嵌过程提供 良好构造条件、提高储锂性及抑制锂析出效应、稳定 SEI 层和材料结构。 ⚫ 导电剂加速电子和锂离子在活性物质之间、活性物质与集流体之间的运动和 迁移速率，提高电极的充放电速率。 ➢ 投资建议：快充有效解决续航焦虑问题，未来趋势确定性高。电芯内部材料 端升级更适配快充体系，各环节如下：导电剂环节：重点推荐【黑猫股份】，导 电炭黑国产替代进行时；负极环节，重点推荐：【信德新材】，快充对造粒阶段 和碳包覆阶段的包覆材料添加比例显著提升；【元力股份】，有序推进超级电容炭、 硬碳、硅碳负极材料等新能源项目，持续打造第二增长曲线。 ➢ 风险提示：高压快充电池量产不及预期；下游需求不及预期；大功率充电桩 等配套基础设施的普及不及预期；报告测算误差风险 重点公司盈利预测、估值与评级 代码 简称 股价（元） EPS（元） PE（倍） 评级 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 300174 元力股份 17.76 0.62 0.70 1.03 29 25 17 推荐 002068 黑猫股份 13.33 0.01 0.26 0.82 1117 51 16 推荐 301349 信德新材 58.50 1.46 1.84 3.12 40 32 19 推荐 资料来源：Wind，民生证券研究院预测; （注：股价为 2023 年 08 月 11 日收盘价） 推荐 维持评级 [Table_Author] 分析师 邓永康 执业证书： S0100521100006 电话： 021-60876734 邮箱： dengyongkang@mszq.com 分析师 刘海荣 执业证书： S0100522050001 电话： 13916442311 邮箱： liuhairong@mszq.com 研究助理 李孝鹏 执业证书： S0100122010020 电话： 021-60876734 邮箱： lixiaopeng@mszq.com 研究助理 席子屹 执业证书： S0100122060007 电话： 021-60876734 邮箱： xiziyi@mszq.com 研究助理 赵丹 执业证书： S0100122120021 电话： 021-60876734 邮箱： zhaodan@mszq.com 相关研究 1.光伏行业点评：HJT 东风渐起，驶入降本增 效快车道-2023/08/03 2.储能洞鉴-7 月刊：储能规模持续高增，储能 报价与碳酸锂价格呈现正相关-2023/08/01 3.电力设备及新能源周报 20230730：电动化 智能化纵深推进，多省份开展新型储能试点- 2023/07/30 4.新型电力系统专题（03）：从全球案例看虚 拟电厂商业模式-2023/07/26 5.电力设备及新能源周报 20230723：特斯拉 Q2 营收创新高，风光装机数据亮眼-2023/0 7/23 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 目录 1 快充趋势发展亟需材料端全面改进 . 3 1.1 快充为未来主流趋势 . 3 1.2 三类负面效应伴随而生，快充对电池材料提出更高要求 . 3 2 快充性能关键在于负极，导电剂添加提升倍率 5 2.1 负极是快充性能的决定性环节 . 5 2.2 提升负极的倍率性能的三条路线 6 2.3 导电剂提高充放电效率，导电炭黑国产化进程加快 . 10 3 投资建议 13 3.1 行业投资建议 13 3.2 重点公司 13 4 风险提示 27 插图目录 30 表格目录 30 oPtOoOnRnQpRmQzRnNtRvM6McM7NsQqQtRnOeRmMzRlOqRpM8OmNmRxNmOuMMYrRmQ 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 1 快充趋势发展亟需材料端全面改进 1.1 快充为未来主流趋势 续航里程+充电焦虑为影响消费者购买新能源车的主要因素，快充技术可减少 充电时间，解决补能焦虑。快充指的是能在短时间内使蓄电池达到或接近完全充电 状态的一种充电方法。充电时间由电压和电流共同决定，对于充电桩而言：充电时 间（h）=电池能量（kWh）/充电功率（kW）。因此，增大充电功率可以缩短充电 时长，而充电功率由电压和电流共同决定：功率（kW）=电压（V）*电流（A）， 目前行业内缩短充电时间，有两种技术路线：大电流快充、高电压快充。 图1：充电功率越大，充电时长越短 图2：快充实现的两条路径 资料来源：《Enabling Fast Charging: A Technology Gap Assessment》， David Howell，民生证券研究院 资料来源：民生证券研究院绘制 1.2 三类负面效应伴随而生，快充对电池材料提出更高要求 1.2.1 热效应 对于单体电芯，快充条件下要承受电流增大导致的发热问题。在快充时，电池 内外温差超过 10 摄氏度，热分布的不均匀与过高的温度将引发一系列问题：粘结 剂解体、电解液分解、SEI 钝化膜的损耗以及锂枝晶等。直接导致的危害有： 1.电 池循环寿命降低、2.热失控引发的安全问题。 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 图3：快充导致电芯内外部的温度差超过10℃ 资料来源：《Lithium-ion battery fast charging: A review》，Anna Tomaszewska，民生证券研究院 1.2.2 锂析出效应 高充电倍率下，锂离子在负极嵌锂的过程变得不均匀，会因为无法及时嵌入负 极石墨层而在负极表面沉积，逐渐形成锂枝晶。充电倍率越高，沉积的锂枝晶越多。 锂枝晶的积累可能会刺破隔膜，造成电池内部短路而导致热失控。锂枝晶在生长过 程中会不断消耗活性锂离子，过程不可逆转，导致电池容量降低，降低电池使用寿 命。 图4：不同倍率下，锂离子电池负极的锂枝晶SEM图 资料来源：《锂离子电池负极析锂机制及抑制方法研究》刘倩倩，民生证券研究院 注：图 a 为 1C；图 b 为 2C，图 C 为 3C，图 4 为 4C 1.2.3 机械效应 快充条件下，锂离子在正负极间快速的脱嵌会造成电池内部极高的锂离子浓 度梯度，导致活性颗粒间的应力错配。应力积累到一定值，会导致活性颗粒、导电 剂、粘结剂以及集流体之间的缝隙增大，并造成活性颗粒的微裂纹增加，将显著增 加电池内阻，降低电池的循环寿命。 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 图5：在高倍率条件下充放电 100 次，颗粒表面出现裂 纹 图6：高倍率下，电池内阻显著增大 资料来源：《Intragranular cracking as a critical barrier for high-voltage usage of layer-structured cathode for lithium-ion batteries》，P Yan， 民生证券研究院 资料来源：《Lithium-ion battery fast charging: A review》，Anna Tomaszewska，民生证券研究院 2 快充性能关键在于负极，导电剂添加提升倍率 2.1 负极是快充性能的决定性环节 锂离子的运动机理。由于石墨负极是层状的二维结构，充电过程中，锂离子的 运动轨迹是从正极脱出，扩散至电解液，最后插入石墨层之间。此时，负极发生的 反应是 6𝐶+𝑥〖𝐿i〗^++𝑥𝑒^−↔〖𝐿𝑖〗_𝑥 𝐶_6。其中，x≤1，当 x=1 时，锂离子嵌 入石墨层饱和，形成𝐿𝑖𝐶_6，对应理论比容量 372mAh𝑔^(−1) 。所以锂离子在石 墨层之间的脱嵌速度决定了电池的快充性能。 图7：石墨嵌锂的过程 资料来源：《锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展》，卢健，民生证券研究院 然而石墨负极直接应用于快充型锂离子电池仍存在部分瓶颈：1). 由于石墨层 的各向异性，且层间距较窄，锂离子只能平行在石墨层之间运动，无法垂直运动， 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 降低了锂离子的扩散系数；2). 锂离子嵌入石墨层时，是从层状的边缘进入，较长 的扩散路径降低了锂离子电池的倍率性；3). 石墨层之间由微弱的范德华力连接， 结构不稳定，锂离子嵌入过程中会伴随着溶剂分子的嵌入，导致石墨层的剥落；4). 在快充条件下，石墨层的嵌锂电位将接近锂沉积的电位（前面所提的析锂效应）， 从而降低电池的性能。 2.2 提升负极的倍率性能的三条路线 2.2.1 二次造粒打造大颗粒锂离子空间运动通道 造粒的工艺步骤是在一定的温度和压强下，将物料植入球磨机中进行球磨，并 筛分。一次造粒的目的是减小负极颗粒的体积，二次造粒的目的是将小颗粒粘结成 大颗粒。对于倍率性而言，负极颗粒越小，颗粒的比表面积就越大，锂离子迁移的 通道就会增加，路径变短，更有利于锂离子的运动;而对于容量而言，负极颗粒越 大，压实密度越高，活性颗粒的空间利用率增大，更有利于储锂。通过造粒制备的 二次颗粒可兼顾大小颗粒的优点。 图8：石墨负极SEM图：二次颗粒是由多个单颗粒黏结形成的 资料来源：《二次颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能》郭明聪，民生证券研究院 表1：颗粒越小，压实密度越小，比表面积越大 样本 粒度分布/μm 振实密度/g·cm-3 比表面积/㎡·g-1 D10 D50 D90 样本1 7.9 17.2 39.1 1.01 1.88 样本2 8.9 22.4 55.5 1.1 2.46 样本3 9.2 20.8 42.5 1.04 2.72 样本4 4.1 8.8 16.4 0.76 4.4 资料来源：《二次颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能》郭明聪，民生证券研究院 2.2.2 碳包覆打造更大石墨层间距和通道，抑制石墨层剥落 碳包覆就是将碳源（沥青）通过热分解等方法涂覆在石墨颗粒的表面，形成一 种具有核-壳复合结构的碳材料。碳化后对电池负极有三方面好处： 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 （1）无定形碳的碳层之间是无序排列的，结构各向同性的，且碳层间距较石 墨层间距更大，锂离子可以自由在碳层间移动。 （2）无定形碳层表面孔隙较高，并有许多通道，可以为锂离子嵌入石墨层起 到引导作用。 （3）无定形碳与电解液的相容性更好，可以有效防止大分子有机溶剂的共嵌 入，抑制石墨层的剥落。 图9：不同碳包覆比例石墨的倍率性能，高倍率下碳包覆 含量高，倍率性能更强 图10：沥青涂覆石墨负极 SEM 图：经过涂覆的颗粒表 面更粗糙，可以减少负极与电解液的直接接触 资料来源：《锂离子电池快充石墨负极研究与应用》丁晓博，民生证券研究 院 资料来源：《沥青炭涂覆天然石墨用作锂离子电池负极的研究》王茜，民生 证券研究院 2.2.3 硅碳负极：提升安全性+能量密度 1. 提升安全性：在快充过程中，石墨负极的对锂电位约为 0V，因此容易产生锂 析出效应，然而硅的嵌锂平台更高，对锂电位约为 0.5V，表面析锂的可能性 较小，因此可提升快充负极的安全性； 2. 提升能量密度：硅材料的理论容量可达 4200 mAh/g，远高于于碳材料的 372 mAh/g，储锂性能更优。 硅基负极当前存在的问题：（1)硅与锂离子的结合方式是生成一系列的合金相， 体积膨胀高达 300%，对材料的稳定性产生巨大的影响，体积膨胀会产生高应力， 进而在充放电循环中，反复的脱嵌锂离子会使硅颗粒出现粉化的现象，电化学循环 性能迅速下降，容量也再快速衰减；（2）硅体积的变化还会导致 SEI 膜的反复生 成，这不仅降低了库伦效率，同时也增大了阻抗延缓了锂离子的传输速率。 5 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 图11：硅基材料失效极致示意图 资料来源：《硅碳负极的制备及电化学性能研究》，董跃耀，民生证券研究院 碳质负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有较好的循环稳定性能，且碳 质负极材料本身是离子与电子的混合导体；另外，硅与碳化学性质相近，二者能紧 密结合，因此可用作与硅复合的首选基质。硅碳复合材料结构主要分为：核壳结构、 卵黄结构、嵌入结构等。 1. 核壳结构：“核壳”结构通过将碳材料均匀涂覆在硅表面，碳材料包覆可以： （1）改善硅基材料半导体的特性，增强导电性；（2）作为机械保护支撑缓冲 硅的体积膨胀；（3）碳包覆起分隔作用，减少 Si 和电解质的接触，减少副反 应发生，稳定 SEI 层。 图12：Si/C复合材料的合成机理图 资料来源：《锂离子电池硅碳负极材料微纳结构的设计与研究》，刘刚，民生证券研究院 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 2. 卵黄结构：以 Si 做核，碳层做壳，在 Si 和碳之间引入空腔，形成一种 “卵 黄”结构的硅碳负极材料。外部的碳层有效分隔 Si 核和电解质，减少副反应， 避免过量消耗 Li+，减小不可逆容量的损失，结构内部的空腔有效缓冲硅的体 积膨胀，维持材料的结构稳定性。 图13：Hollow Si/C合成机理图 资料来源：《锂离子电池硅碳负极材料微纳结构的设计与研究》，刘刚，民生证券研究院 3. 嵌入式结构：嵌入式 Si/C 复合材料是指将硅材料连续嵌入在碳基体中。其中， 碳材料作为缓冲层，能够极大提高电池的循环稳定性。通过连续将 Si 嵌入碳 基材中，形成的这种夹层结构能适应其巨大的体积变化，这种机械支撑使得膨 胀时产生均匀的机械应力。 图14：多层Si/RGO纳米结构工艺图 资料来源：《锂离子电池硅碳负极材料微纳结构的设计与研究》，刘刚，民生证券研究院 当前硅碳负极的制备方案包括：机械球磨法、水热法、化学气相沉积法等。 1. 机械球磨法：机械球磨法是将合适的硅源与碳源，利用球磨机对混合物进行 球磨。完成后再用管式炉进行烧结、退火。在球磨时，球料比、溶剂、研磨 时间等都会影响最终的产物。采用球磨法来实现 SiOx/C 和石墨的均匀分 散，有助于减轻 SiOx 和 Si 纳米颗粒的体积变化。 2. 水热法：水热法是指在封闭的容器中将合适的溶剂经过溶解再结晶的制备方 法。水热法制备的纳米颗粒很少出现团聚现象，并且每个硅颗粒都很好地包 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 裹于无定形碳中。水热法下，会在碳壳与硅核之间形成 SiOx，将核与壳之 间的结合更加牢固，从而提高循环稳定性。 3. 化学气相沉积法：化学气相沉积法（CVD）是指利用合适的化学气体或蒸汽 在石墨微球复合材料表面反应沉积涂层或纳米材料的方法。CVD 制备硅碳 负极一般分为两种结构，一种是以树脂材料做前驱体形成的碳包裹硅的结构， 另一种是纳米硅镶嵌在碳基体的结构。CVD 反应合成制作的硅碳负极材料 具有良好的循环稳定性。根据中科星城专利，利用多孔炭 CVD 法制备的硅 碳负极，克容量可以达到 1530mAh/g 以上的高容量，且材料首效较高（91% 以上），循环性能优异（500 周循环保持率 93%）。 表2：硅碳负极制备方法 方法 优点 缺点 化学气相沉积法 循环稳定性好；首次充放电效率高； 对设备要求简单，适合工业化生产 总比容量相对较低 机械球磨法 明显降低反应活化能，提高材料电/热学性能； 粒度较小，分布均匀； 工艺简单，成本较低，适合工业化生产 产品团聚现象严重；需要严格控制研磨时间 水热法 分散性性能较好，循环性能较好 容易发生团聚 资料来源：中国粉体网，民生证券研究院 2.3 导电剂提高充放电效率，导电炭黑国产化进程加快 2.3.1 导电剂关键辅材可减少电阻，提高充放电效率 导电剂是锂电池关键辅材之一，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到 收集微电流的作用，以减小电极的接触电阻并加速电子的移动速率，也能有效提高 锂离子在电极材料中的迁移速率，从而提高电极的充放电效率。 图15：不同导电剂分类 资料来源：《锂离子电池导电剂的研究进展》陈志金，民生证券研究院绘制 导电剂一般可分为金属系、金属氧化物系、碳系、复合导电剂以及其他导电剂。 导电剂加入锂离子电池后要求不能参加电池中的氧化还原反应，因此要有很高的 抗酸碱腐蚀能力。碳系导电剂相比其他导电剂还具有低成本，质量轻等特点，因此 导电剂 金属系（银粉、铜粉、镍粉等） 金属氧化物系（氧化锡、氧化铁、氧化锌等） 碳系（炭黑、石墨、碳纳米管等） 复合导电剂（复合粉、复合纤维等） 其他 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 11 应用范围最为广泛。碳系导电剂主要为导电炭黑、导电石墨为代表的常规导电剂和 以碳纳米管、石墨烯为代表的新型导电剂，当前常规导电剂仍为市场主流。 2.3.2 主流导电剂——导电炭黑国产化进程加快 导电炭黑是小颗粒碳和烃热分解的生成物在气相状态下形成的熔融聚合物的 总称，是一种由球形纳米级颗粒团聚成多簇状和纤维状的团聚物结构，粒径几乎是 导电石墨粒径的十分之一。导电炭黑初级粒子结构为零维，实际使用中的导电炭黑 多为由初级纳米级颗粒团聚成的多簇状和纤维状团聚物，虽然其与活性物质之间 多为点对点接触形式，但其团聚体的链状形貌为活性材料提供了链式导电结构，能 更好地促进极片电解液吸附和浸润。 图16：不同碳系导电剂与正极颗粒连接方式的示意 资料来源：《石墨烯与导电炭黑 Super-P 复合导电剂对 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 锂离子电池性能的影响》郭子霆，民生证券研究院 目前市面的锂电级炭黑产品性能从低到高分为乙炔黑、SP、科琴黑。SP 在扫 描电镜（SEM）下呈链状或葡萄状，单一的 SP 颗粒具有非常大的比表面积，又 因其呈紧密堆积的结构，有利于颗粒之间相互吸附，构成连续的导电网络，从而提 高离子电导率。此外，在电池中，SP 起到保护电解液的作用，使电解液充分反应， 可提高电池使用寿命。不同的导电剂各有优缺点，综合衡量锂电池导电炭黑导电性 能较好、价格便宜、是目前最主流的导电剂。 导电炭黑的导电性与其自身性质密切相关，一般炭黑结构性越高，比表面积越 大，粒径越小，其导电性能越好，渗透阀值越低：①结构性。一般以油的吸附值来 表示，油的吸附值 (OAN) 与原子的结构性成正比例关系，OAN 值越大，表示炭 黑结构度越高，具有较发达的链枝或纤维结构,堆积时更松散,空隙较多。对于导电 炭黑,结构性越高,其链枝结构越容易在聚合物基体中相互接触,交织连接形成空间 导电网络,导电性能越好。②比表面积。比表面积是指单位质量或单位体积内炭黑 粒子表面积的总和。对于导电炭黑,粒子越小,表面越粗糙多孔,则比表面积越大,导 电性能越好。③粒径值。比表面积是指单位质量或单位体积内炭黑粒子表面积的总 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 12 和。对于导电炭黑,粒子越小,表面越粗糙多孔,则比表面积越大,导电性能越好。 表3：几种常见导电剂的产品性能参数 导电剂类型 代表产品 形貌 比表面积/(㎡·g-1) 每100g吸油值/ml 导电石墨 KS-6 非规则球状 20 170 SFG-6 片状 17 180 导电炭黑 LITX-300 点状小颗粒 130-200 140-180 Super P Li 点状小颗粒 60 295 碳纳米管 ECP600 JD 点状小颗粒或成链 1400 3300 SWCNTs 单层卷管状 1900-2700 — 资料来源：《导电剂对锂电池合浆工艺及性能的影响》王海波，民生证券研究院 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 13 3 投资建议 3.1 行业投资建议 快充有效解决续航焦虑问题，未来趋势确定性高。电芯内部材料端升级更适配 快充体系，各环节如下：导电剂环节：重点推荐【黑猫股份】，导电炭黑国产替代 进行时；负极环节，重点推荐：【信德新材】，快充对造粒阶段和碳包覆阶段的包 覆材料添加比例显著提升；【元力股份】，有序推进超级电容炭、硬碳、硅碳负极材 料等新能源项目，持续打造第二增长曲线。 表4：重点关注个股 证券代码 证券简称 股价（元） EPS PE 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 300174.SZ 元力股份 17.76 0.62 0.70 1.03 29 25 17 002068.SZ 黑猫股份 13.33 0.01 0.26 0.82 1117 51 16 301349.SZ 信德新材 58.50 1.46 1.84 3.12 40 32 19 资料来源：Wind，民生证券研究院预测；（注：股价为 2023 年 08 月 11 日收盘价） 3.2 重点公司 3.2.1 元力股份：木质活性炭龙头，炭、硅联合实现产业链完整化 公司是活性炭行业龙头，积极拓展产品种类。公司于 2011 年上市，是一家横 跨活性炭、水玻璃、白炭黑等业务领域的企业集团，其中活性炭为公司的核心业务， 是全球最大的木质活性炭生产企业。活性炭方面，公司的技术水平在世界上处于领 先地位，其研发实力在国际上处于领先地位，基地数量丰富，具备技术、品牌、市 场三大核心竞争力。其他业务方面，水玻璃和白炭黑是公司的优势业务。2006 年， 通过与全球领先的特种化学品公司赢创工业股份有限公司的全面战略合作，深入 参与高度分散的白炭黑产业链，分享绿色轮胎产业的利益，实现公司业务的协调发 展。多年来，公司始终以“技术创新”为核心，是福建省高新技术企业、福建省木 质活性炭企业工程技术研究中心、福建省技术创新工程创新性试点企业等，已取得 60 余项国家发明和实用新型专利，是业内研发实力最强的企业。 图17：公司发展历程 资料来源：公司官网，民生证券研究院 公司的主要产品是活性炭、硅酸钠和硅胶。活性炭作为公司的核心产品，目前 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 14 生产技术处于工业化应用成熟阶段，生产工艺在不断改进、提高。公司的木质活性 炭产品以林产“三剩物”为主要原材料，广泛应用于制糖、味精、食品饮料、水处 理、化工等生产和生活的方方面面，用作脱色、除臭、去杂、提纯、精制等；硅酸 钠和白炭黑是公司的优势业务。2015 年公司新增的控股子公司元禾化工主营硅酸 钠的生产与销售，生产的硅酸钠绝大部分用于生产沉淀法白炭黑和硅胶。元禾化工 生产的硅酸钠最大用途的供给参股子公司 EWS 用于沉淀法白炭黑的生产，EWS 具备年产 10 万吨白炭黑生产规模，也是国内白炭黑行业少数取得轮胎认证的供应 商之一，将在绿色轮胎高速增长中赢得发展先机。此外，元禾化工生产的硅酸钠相 当部分供应给全资子公司三元循环用于硅胶的生产；同时，公司新增了硅胶业务， 2021 年 9 月，公司通过受让三元循环，将硅酸钠产品向下游延伸至硅胶的生产。 公司产品实现生产环节的完整化，通过在南平工业园区建设林产化工循环产业园， 公司的活性炭、硅酸钠业务通过与三元循环的连接形成完整的产业链条并实现循 环运行：利用生产活性炭过程中产生的大量生物质热能，串联起各业务板块；硅酸 钠业务向下游应用延展从事硅胶生产。 图18：活性炭多孔结构示意图 资料来源：公司招股说明书，民生证券研究院 公司营收总体呈上升趋势，归母净利润逐年上涨。2019-2023Q1，公司实现 营业收入分别为 12.82、11.36、16.08、19.51、4.57 亿元，同比增速分别为-24.69%、 -11.36%、36.70%、21.33%、-6.68%。公司实现归母净利润分别为 0.54、1.26、 1.52 、2.24、0.45 亿元，同比增速分别为-35.20%、135.29%、36.65%、47.64%、 -10.92%。公司营业收入转好的主要原因是公司聚焦核心业务，提升综合实力。 2022 年，公司紧紧围绕主营化工业务，凝心聚力专注于活性炭、硅酸钠、硅胶的 生产、销售、研发创新工作，集约式发展更加深化，产销维持高水平态势，盈利能 力增强，整体综合实力不断增强。同时，公司加大研发力度，不断输出创新成果， 提升进口替代份额，提升企业盈利能力。 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 15 图19：2019-2023Q1公司营业收入（亿元；%） 图20：2019-2023Q1公司归母净利润（亿元；%） 资料来源：iFinD，民生证券研究院 资料来源：iFinD，民生证券研究院 公司毛利率波动较小，盈利能力稳定。2019-2023Q1，公司销售毛利率稳定 在 22%-25%之间，2022 年实现毛利率 24.19%，同比增长 0.72%。销售净利率 总体呈上升趋势。2022 年实现销售净利率 13.12%，同比增长 2.16%。公司在维 持主营业务的行业地位时，致力于完善产业链条，加强企业的盈利能力。公司国内 现有 7 大生产经营基地，辐射范围广，木质活性炭连续多年产销全国第一。同时 公司控股子公司元禾化工利用先进的工艺设备，充分发挥成本控制优势、质量稳定 优势，正在新增硅酸钠产能规模，持续增强产业链供应能力与盈利能力，并推动白 炭黑产业的集约化发展。 图21：2019-2023Q1公司销售毛利率、销售净利率（%） 资料来源：iFinD，民生证券研究院 营收拆分：公司产品横跨活性炭、硅酸钠、硅胶等业务领域，其中活性炭为公 司的核心业务。预测基于下游需求高景气，公司产能稳步扩充，利用率维持高位， 判断公司活性炭、硅酸钠、硅胶相关业务的营收将稳步增长。 核心假设： 木质活性炭：2019-2022 年，公司木质活性炭的营收分别 7.74、8.67、10.49、 -40% -20% 0% 20% 40% 0 5 10 15 20 25 2019 2020 2021 2022 2023Q1 营业收入 同比增速 -50% 0% 50% 100% 150% 0 1 1 2 2 3 2019 2020 2021 2022 2023Q1 归母净利润 同比增速 0% 10% 20% 30% 2019 2020 2021 2022 2023Q1 销售毛利率 销售净利率 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 16 12 亿元，营收占比分别为 60.37%、76.32%、65.24%、61.51%。木质活性炭是 公司的核心业务，公司是行业内的领军企业。公司目前在国内已经建成 7 大生产 经营基地，产能不断扩张，由最初的 500 吨发展至超 12 万吨，销量也从 2019 年 的 8.53 万吨上涨至 2022 年的 11.18 万吨，达成连续多年产销量全国第一的好成 绩，产能的持续扩张为公司木质活性炭营业收入的持续上涨提供充足动力。同时， 公司投入大量资金进行技术研发升级，不断扩展产品覆盖领域，满足客户多元化需 求；注重节能环保，在“碳达峰、碳中和”目标引领下，以生物质材料生产活性炭 产品，进一步提升产品市场竞争力，推动营收上涨。我们预计：出货量方面，（1） 公司产能丰富，产业链条完整度高。公司不仅有辐射范围辽阔的 7 大生产基地， 同时通过在南平工业园区建设林产化工循环产业园，公司的活性炭、硅酸钠业务通 过与三元循环的连接形成完整的产业链条并实现循环运行：利用生产活性炭过程 中产生的大量生物质热能，串联起各业务板块；硅酸钠业务向下游应用延展从事硅 胶生产，生产环节趋于完整。高产能和完整的产业链可以进一步提升公司的行业地 位，提升产品竞争力。（2）公司创新能力突出，产品先进水平符合行业要求。公司 始终以“技术创新”为核心，并且紧跟“碳达峰、碳中和”目标，积极开发环保产 品，符合行业先进水平。（3）产品种类丰富，可满足客户多元化需求。公司木质活 性炭实现行业领先的同时，逐步培育出竹基颗粒活性炭、果壳活性炭、蜂窝活性炭、 超级电容炭等多类型产品。基于不同原材料/生产工艺，公司能够提供百余种规格 活性炭产品，产品覆盖面积广，客户响应度高，颗粒炭产能也将逐步释放。因此， 我们预计未来几年公司木质活性炭产品出货量将呈上升趋势，预计 2023-2025 年 木质活性炭出货量为 13.08、15.69、18.83 万吨。单价方面，公司投入大量资金 进行产品研发，产品技术含量较高，未来科技含量更高的产能逐渐落地也将进一步 拉高售价。此外，公司不断丰富产品结构，加大投入加快新型储能碳材料的开发， 进一步扩大颗粒炭产能水平。因此我们预计未来几年木质活性炭单价会小幅上升， 预计 2023-2025 年单价分别为 1.06、1.11、1.17 万/吨。毛利率方面，公司战略、 产品设计路线以进入成熟阶段，同时与下游客户信任度较高，因此产品毛利率将维 持稳定，我们预计2023-2025年木质活性炭毛利率将为 29.00%、28.50%、28.00%。 2023-2025 年，我们预计木质活性炭营收为 1,388.12、1,749.03、2,203.78 百万 元，同比增速分别为 15.72%、26.00%、26.00%。 硅酸钠：2019-2022 年，公司的硅酸钠产品实现营收分别为 2.13、2.61、4.05、 5.33 亿元，营收占比分别为 16.61%、22.98%、25.19%、27.32%。公司的硅酸 钠产品业务已发展多年，现处于工业化应用成熟阶段，生产工艺正在不断改进、提 高。硅酸钠业务作为公司产业链的重要一环，产能在有计划地逐渐扩张，同时延伸 至下游硅胶业务。近年来，公司的控股子公司元禾化工利用先进的工艺设备，充分 发挥成本控制优势、质量稳定优势，并于全球领先的特种化工企业合资成立 EWS， 为其沉淀法白炭黑提供生产材料。EWS 具备年产 10 万吨白炭黑的生产规模，是 国内白炭黑行业少数取得轮胎认证的供应商之一，其丰富的产能也拉动公司硅酸 钠的产销量。我们预计：出货量方面，公司控股子公司元禾化工正在进一步扩张硅 酸钠产能，截至 2022 年末，公司“年产 32 万吨固体水玻璃项目”已建成投产一 行业专题研究/电力设备及新能源 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 17 期年产 8 万吨生产线，二期年产 8 万吨/年的生产线，剩余后续会根据实际情况逐 步建设，2022 年公司硅酸钠产能利用率高达 96.08%，接近满产。此外，公司积 极搭建产线整体化结构，通过受让三元循环，将硅酸钠产品向下游延伸至硅胶的生 产。因此，我们预计 2023-2025 年公司硅酸钠出货量为 31.61、34.77、38.24 万 吨，呈上升趋势。单价方面，随着公司对于硅酸钠产能的不断扩张，对于相应产线 的投入不断加大，叠加公司的研发投入，预计未来售价将有所提高，我们预计 2023- 2025 年硅酸钠单价为 1,948.04、2,045.44、2,147.72 元/吨。毛利率方面，公司 所处行业已经步入成熟阶段，同时公司已在领域内耕耘多年，预计未来几年毛利率 趋于稳定，我们预计 2023-2025 年硅酸钠毛利率稳定在 10%的水平。2023-2025 年，我们预计硅酸钠营收为 615.72、711.16 、821.38 百万元，同比增速均为 15.50%。 硅胶：硅胶作为公司的新增业务，是公司生产的硅酸钠的下游产品，2021- 2022 年实现营收分别为 1.36、2.02 亿元，营收占比分别为 8.46%、10.35%。近 年来，公司积极拓展硅胶产能，截至 2022 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，剩余后续将根据实际情况逐步建设，2022 年公司硅 胶产能利用率高达 103.69%。此外，公司子公司也在相关领域发力，全资子公司 三元循环现有 2.6 万吨硅胶的年生产能力，凭借低成本、高质量的竞争优势，已打 开市场局面，为后续加快发展夯实基础。我们预计：出货量方面，公司将以建设循 环产业园为抓手，创新驱动节能降耗水平的提升，以低成本、高质量的硅胶产品开 拓市场，同时依托“元力”品牌效应，逐步树立行业市场知名度。随着市场的进一 步打开，叠加公司的品牌效应以及市场知名度，我们预计 2023-2025 年公司硅胶 出货量将持续增加，分别为 2.8、2.9、3 万吨。单价方面，就目前而言，我国硅胶 行业还存在低水平同质化竞争激烈、结构性低端产能过剩、行业整体技术水平还需 进一步提高等问题。公司作为具有成本、技术优势的企业，产业资源将进一步像公 司集中，公司产品的议价能力得以提高。我们预计 2023-2025 年硅胶价格为 7,874.22、8,267.93、8,681.33 元/吨。毛利率方面，未来几年公司硅胶的价格虽 将上涨，但产能的扩张、市场知名度的扩大也增加了产品的成本，因此预计 2023- 2025 年硅胶毛利率将保持稳定，维持在 31%。2023-2025 年，我们预计硅胶营 收为 220.48、239.77、260.44 百万元，同比增速分别为 8.89%、8.75%、8.62%。 表5：主营业务拆分 2021A 2022A 2023E 2024E 2025E 合计 总营业收入(百万元) 1,608.01 1,950.99 2,243.38 3,042.84 5,113.06 YOY 42% 21% 15% 36% 68% 综合毛利率 23.47% 24.19% 23.99% 24.71% 25.62% 营业总成本（百万元） 1,230.66 1,479.04 1,705.19 2,291.05 3,802.89 木质活性炭 营业收入(百万元） 1,048.72 1,199.53 1,388.12 1,749.03 2,203.78 YoY 20.98%