锂电负极原料详解：天然石墨与石油焦、针状焦

我国石墨矿产资源分布

（资料来源：智研咨询）

目前，鳞片石墨的消费正在从传统产业向战略性新兴产业转移，锂离子电池负极材料已成为鳞片石墨应用最广泛的新兴产业。 2021年，我国负极材料产量为 72万吨，其中，天然石墨负极产量为 10.4万吨，占比 14%。

国内天然石墨负极出货量及占比

（资料来源： GGII，东吴证券研究所）

加工工艺

天然石墨负极原材料主要为鳞片石墨，其加工工艺主要包括球形化、改性处理、炭化高温等。

天然石墨加工主要步骤：

风选除杂：除去原材料鳞片石墨明显的杂物；

球形化：将粗碎过的鳞片石墨投入到石墨球形化成套设备中，经过整形分级得到粒度分布集中、球化程度高、振实密度高、粒度分布窄的球形石墨产品；

提纯：使用酸通过金属与非金属的化学反应除去杂质；

改性处理：将石墨粉和沥青充分混合；

炭化：将料放入烧结炉中进行1100℃以上的处理；

高温处理：进一步高温石墨化处理。

天然石墨加工工艺流程

（资料来源：翔丰华，头豹研究院）

02

焦原料

人造石墨负极是由石油焦、针状焦、沥青等在一定温度下煅烧，再经粉碎、分级和高温石墨化等工序制作而成。高能量密度的人造石墨负极材料采用针状焦作为原料，中低端的采用石油焦作为原料，沥青则作为粘结剂。

人造石墨的焦原料可分为油系焦和煤系焦。目前，人造石墨焦原料用量较大的是低硫石油焦。人造石墨负极生产对石油焦和针状焦的品质要求，要比其他炭素行业要求更严格。

人造石墨原材料分类

（资料来源： CNKI，方正证券研究所）

油系和煤系焦原料对比

（资料来源：华尔街大鳄）

石油焦和针状焦对比

（资料来源：华尔街大鳄）

石油焦概况

石油焦是石油的减压渣油经焦化装置，在500-550℃ 下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭。一般认为它是无定形炭体，或是一种高度芳构化的高分子碳化物中，含有微小石墨结晶的针状或粒状构造的炭体物。按硫含量可分为低硫石油焦、中硫石油焦、高硫石油焦。

石油焦

大部分石油焦可作为金属冶炼的燃料，少数品质好的石油焦可以作为储能材料的原材料，用于制备人造石墨或者多孔碳，从而提高石油焦的附加值。

石油焦用途分布

（资料来源：卓创咨询）

石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离之后，重质油再经热裂过程产生的产品。

其主要特点是 碳含量通常在 80wt%以上，硫含量 0.3wt%-9.0wt%，其余为氢、氧、氮以及钒、钙、镍、钠等微量金属元素。

按形态分类

主要分为 海绵焦、弹丸焦、流沙焦及针状焦； 中国生产海绵焦为主，占比约95%，其余为弹丸焦及更少量的针状焦。

海绵焦一般用于预焙阳极、石墨电极、增碳剂等碳素行业，部分应用于负极材料、金属硅、碳化硅、钛白粉等行业；

弹丸焦一般用于玻璃、水泥、电厂等燃料领域；

针状焦主要用于生产石墨电极、负极材料；

流沙焦热值相对弹丸焦偏低，也用于燃料行业。

按指标分类

按硫、灰分、挥发分等指标含量划分为 1#-5#石油焦。

低硫石油焦多应用于负极材料行业，长期看，低硫石油焦供应偏紧。据有关分析，延迟焦化的产能短期内虽然有增量，但长期来看，处于下降趋势。目前国内品质较好的低硫石油焦主要分布在抚顺、大庆、锦州等地，但是产能有限。

资料来源：海通证券

石油焦生产工艺流程图

针状焦概况

针状焦是一种外观呈银灰色、有金属光泽的多孔固体，是炭素材料中的优质品种，其结构具有明显流动纹理，略呈椭圆形，颗粒有较大的长宽比，有如纤维状或针状的纹理走向，摸之有润滑感。针状焦具有高碳、低硫、低氮、低灰等特性，石墨化后的电化学性能和机械性能突出，是一种各向异性的易石墨化高端碳材料。

针状焦

（图片来源：山东京阳科技股份有限公司）

针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦两种。以石油渣油为原料生产的针状焦为油系针状焦；以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。

生产工艺流程

Needle Coke

煤系针状焦生产工艺

油系针状焦生产工艺

针状焦主要用于制造锂电池负极材料和超高功率石墨电极。近几年，随着我国负极材料产能增加，用于生产人造石墨负极的针状焦用量大幅增加。据统计， 2020年，我国针状焦总消费量（含库存消费）为 74万吨，其中负极材料消费针状焦 34万吨，石墨电极消费针状焦 40万吨，负极材料消费量占比达到 45%。

针状焦起源于海外，存在一定技术壁垒，核心技术仍掌握在海外厂商手中。目前，国产针状焦中低端产能偏多，中高端供应严重不足。从数据上看，国内针状焦产能持续攀升，从 2018年到 2022年，复合增速率达 52%。从 2021年开始，油系针状焦的产能超过煤系。

资料来源：隆众资讯

国内煤系针状焦主要生产企业有鞍山热能、山西宏特、宝武炭材、方大喜科墨等，油系针状焦主要生产企业有锦州石化、山东益大、山东京阳等。（信息来源：中国粉体网）返回搜狐，查看更多