杉杉股份專(zhuān)題研究報(bào)告：借力快充、工藝及專(zhuān)利,鋰電航母再起航

1、杉杉股份專(zhuān)題研究報(bào)告：借力快充、工藝及專(zhuān)利，鋰電航母再起航（報(bào)告出品方：信達(dá)證券）一、石墨負(fù)極：杉杉具備廂式爐先發(fā)優(yōu)勢(shì)，加速一體化布局1.1 傳統(tǒng)坩堝入爐工藝生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，效率較低負(fù)極產(chǎn)品制造流程分為前段粉磨和造粒、 石墨化， 以及后段碳化混合、 篩分和包裝三個(gè)主要環(huán)節(jié)。 其中石墨化為核心流程之一。 現(xiàn)有負(fù)極材料石墨化工藝流程主要包括裝爐、高溫石墨化、冷卻、出爐、包裝等環(huán)節(jié)。石墨化生產(chǎn)過(guò)程的核心設(shè)備為石墨化爐， 其通過(guò)加熱將碳原子由亂層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為有序的石墨晶體結(jié)構(gòu)。 石墨化爐為一種以電作為能源的工業(yè)電阻爐， 目前應(yīng)用較為領(lǐng)先的石墨化爐為艾奇遜石墨化爐， 其為一種以發(fā)明者艾奇遜命名的石墨化爐型。

2、艾奇遜直流石墨化爐的原材料入爐方式可分為坩堝入爐和廂式入爐兩種方式，早期主要使用坩堝入爐。首先是裝爐流程， 約需 2 天左右。 負(fù)極原材料裝入石墨坩堝中； 然后進(jìn)入裝爐流程， 首先是保溫料鋪爐底和圍爐芯， 然后放入坩堝及電阻料， 通常一個(gè)石墨化爐中會(huì)放置2-3 層坩堝， 每層約有 180-200 個(gè)坩堝， 坩堝與坩堝之間， 以及層與層之間均通過(guò)電阻料填充；最后在頂部覆蓋保溫料。圖表2：培埸石墨爐構(gòu)造劃據(jù)倒視圖均堪俯視圖資料來(lái)源:璞泰來(lái)公告士信達(dá)證泰研發(fā)中心踵再昌然后為高溫石墨化流程，約需要 3天時(shí)間。溫度先從室溫提升至800C,并 進(jìn)一步提升至3000c乃至更高溫度。一般而言石墨化的完善程度取

3、決于加熱的 最高溫度，溫度越高石墨化程度越好。同時(shí)隨著溫度升高，有低燒類(lèi)廢氣排出， 需要增加脫硫裝置等。之后為冷卻，清爐和篩分過(guò)程，分別約需 10天、2天和2天。由于高溫狀 態(tài)的負(fù)極材料無(wú)法直接出料，需要在靜置自然冷卻至300 c溫度下才能進(jìn)行清爐 操作，清爐時(shí)要將填料及培竭全部清理出爐。 之后培竭內(nèi)的負(fù)極材料進(jìn)行檢驗(yàn)包 裝入庫(kù)，電阻料和保溫料進(jìn)行篩分分級(jí)，繼續(xù)使用或作為石墨化焦銷(xiāo)售處理。一般而言，一個(gè)石墨化車(chē)間由多臺(tái)石墨化爐及多組電源設(shè)備組成，常有一臺(tái)石墨化爐處于通電狀態(tài)，其他數(shù)臺(tái)石墨化爐分別處于裝爐、冷卻、卸爐操作中。1.2 升級(jí)廂式入爐工藝，技術(shù)要求更高，但成本優(yōu)勢(shì)明顯廂式入爐通過(guò)增大爐

4、內(nèi)負(fù)極材料的有效容積， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升和成本大 幅下降。廂式入爐工藝將整個(gè)爐芯空間分成若干個(gè)等容積腔室，負(fù)極材料直接放 置于石墨板材所圍成的廂體空間中，石墨板材具有導(dǎo)電性，廂體通電后自身發(fā)熱，在作為負(fù)極材料容器的同時(shí)能夠達(dá)到材料加熱的目的。 一方面，廂式入爐工藝避 免了負(fù)極材料重復(fù)裝入、裝出地竭以及培竭入爐、出爐的工序；同時(shí)由于廂體自 身材質(zhì)及形狀特點(diǎn)，廂體之間無(wú)需添加電阻料和保溫料、僅需保留廂體四周與爐 壁之間的保溫材料。廂式爐改造工藝較為簡(jiǎn)單，核心在于工藝控制，同時(shí)要求產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度更 高，行業(yè)內(nèi)僅少數(shù)頭部企業(yè)掌握并規(guī)?；褂脦焦に?。地竭入爐改為廂式入爐 只需待石墨化加工完成后，爐內(nèi)

5、降溫至正常溫度，清理出地竭，再放入石墨板即 可。物料齊備情況下，只需要1-3天時(shí)間即可，改造時(shí)間短。與培竭裝填方式相 比，廂式入爐工藝對(duì)石墨化工藝掌握程度及技術(shù)優(yōu)化水平要求高，廂板拼接過(guò)程精度要求高，裝料吸料操作難度大，加熱過(guò)程需更加精確地控制送電曲線及溫度 測(cè)量。止匕外，相比培竭入爐，廂式入爐單爐容積更大，產(chǎn)品調(diào)整靈活性降低，要 求公司的客戶(hù)及產(chǎn)品具備較高一致性及標(biāo)準(zhǔn)化， 因?yàn)楦m合大規(guī)模生產(chǎn)的龍頭企 業(yè)。廂式入爐工藝可將單爐容積提升1倍，而總耗電量?jī)H增加10%降本優(yōu)勢(shì)明 顯。內(nèi)蒙興豐培竭裝料單爐容積約 92m3,單爐加工量約55噸，而采用廂式裝料， 單爐容積可提升至182m3,單爐加工量提

6、升提升至110噸，實(shí)現(xiàn)單爐容積成倍提 升；而成本方面，廂式爐總耗電量增加約 10%產(chǎn)品單位耗電量降低40%-50臉 右。圖表7:用隅人學(xué)與廂式入爐裝爐后示意對(duì)比坦期入爐裝爐后示意廂式入爐裝爐后示意 0*» K: S!百 才|工& 寫(xiě)XP : 覆鼻» 正常市場(chǎng)情況下， 石墨化環(huán)節(jié)單噸盈利約 0.3 萬(wàn)元。 以正常市場(chǎng)條件石墨化單價(jià) 1 萬(wàn)元 / 噸測(cè)算， 單噸石墨化生產(chǎn)過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)生2-3 噸填充料 （保溫料 +電阻料） ，該部分可以增碳劑形式對(duì)外出售， 對(duì)應(yīng)單噸加工收入在170元/ 噸左右。成本費(fèi)用方面，測(cè)算單噸成本費(fèi)用合計(jì)約 0.7 萬(wàn)元，其中原輔材料、燃料動(dòng)力

7、、折舊和其他費(fèi)用分別占比約30%、 38%、 10%和 22%，在15%所得稅假設(shè)下，單噸盈利約 0.3 萬(wàn)元 / 噸。而相比坩堝入爐，廂式爐可降本約 0.3 萬(wàn)元 / 噸左右。1.3 連續(xù)法生產(chǎn)工藝可進(jìn)一步降本，但產(chǎn)業(yè)化仍面臨障礙坩堝入爐或廂式入爐均為間歇法生產(chǎn)， 間歇法生產(chǎn)過(guò)程存在部分問(wèn)題。 主要在于： 1. 由于需要填充保溫料和電阻料，填充料在加熱過(guò)程中會(huì)消耗大量熱量，使得熱量損失，熱效率下降； 2. 在整個(gè) 19 天生產(chǎn)周期中，只有3 天為高溫石墨化通電流程，其余時(shí)間為進(jìn)行裝爐、冷卻、清爐及篩分等過(guò)程，生產(chǎn)效率不高；3. 間歇式生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程需人工裝爐、清爐等，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人工成本較

8、高、生產(chǎn)效率較低； 4. 間歇式生產(chǎn)所用的爐型為敞開(kāi)式，在加熱過(guò)程中，會(huì)有CH4、H2等高發(fā)熱值揮發(fā)分排出，一方面難以工藝應(yīng)用，一方面需處理尾氣排放回收問(wèn)題。部分企業(yè)開(kāi)始嘗試連續(xù)法生產(chǎn)工藝， 可解決間歇式生產(chǎn)部分痛點(diǎn)， 并實(shí)現(xiàn)降本。行業(yè)內(nèi)在研發(fā)的一種連續(xù)化生產(chǎn)方式包括采用一種立式石墨化爐進(jìn)行生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中， 原材料由爐體頂部的進(jìn)料口進(jìn)入加熱室進(jìn)行加熱， 立式轉(zhuǎn)動(dòng)耙對(duì)原材料進(jìn)行攪拌， 使其受熱均勻； 同時(shí)原材料逐級(jí)向下移動(dòng)， 在不同加熱棒構(gòu)成的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行加熱，最終從底部的出料口離開(kāi)石墨化爐。從成本角度分析， 一方面整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程為自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)， 可連續(xù)加料， 節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間， 提高生產(chǎn)效率； 同時(shí)加熱設(shè)備設(shè)置在爐體內(nèi)， 原材料通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)耙來(lái)受熱均勻，減少了填充料的使用，降低能耗和原材料成本。連續(xù)法產(chǎn)業(yè)化仍需時(shí)間。 連續(xù)法石墨化爐內(nèi)高溫區(qū)域溫度可達(dá)3000左右，目前較少有耐火材料可承受如此高溫， 需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)相關(guān)材料或通過(guò)