每一次的前瞻布局、每一次的精准落点,都在见证着这家公司的成长。
作者 | 潘俊田  编辑 | 陈晨
20年以前,“咖啡馆创业”还未在国内流行,高校教授也没有被投资机构哄抢,主打“交易”的高交会(中国高新技术成果交易会)就是亿万创业者们寻找伯乐的最佳平台
——一旦被哪个投资机构相中,就可以一举“扶摇直上九万里”。
2021年高交会现场 来源:高交会官网
在前三届的铺垫下,2002年的第四届高交会吸引了几万个项目前来寻求买家。
那一届的高交会上,最火的是海信CDMA手机,这在当时是一款“划时代“的产品。
2002年的手机,连打电话都不能顺畅完成,而海信CDMA手机能够实现无障碍直连天翼3G,可以说是当时的”国产手机之光“。
高交会当时给海信CDMA手机定下的估值是:10亿元,是整场平均估值的20倍。
但在这款手机的荣光遮蔽之下,有一支未来的行业王者团队,也暗藏在一群低估值的公司之中。
这支团队只有几个人,负责人是原中科院成都有机所的所长于作龙。
当时他们在展台上放了几个类似鸡蛋的玻璃罩,里面装了一堆黑乎乎的粉末,没有美女机器人的娇艳欲滴,也没有固体火箭的雄伟壮观,这个展台看起来更像在卖中药。
负极材料展示图   来源:宁德时代官网
没有人知道这些东西有什么用,但时任宝安集团投资部经理的贺雪琴看到了它蕴藏的希望。
虽然那时贺雪琴已经在宝安内部从研发岗转为了管理岗,但是作为中国第一个空调遥控器和第一代GPS的研发人员,贺雪琴依然有一番干实业的梦。
从高交会回去后,贺雪琴力促宝安集团投资贝特瑞。05年初,贺雪琴直接申请调到贝特瑞出任董事长。
贝特瑞董事长贺雪琴   来源:北京大学
01
技术草创:天然石墨
这个让人看不懂的黑色粉末产品,就是如今大火的动力电池中必不可少的一环——负极材料。
锂电池在充放电过程中,会在正极和负极之间快速往返运动,充电时原先处在正极中锂离子会跑到负极进行嵌入,放电时锂离子会从负极脱嵌,再跑回正极。
这样一次循环跑完后,锂电池充放电循环就大功告成了。
和隔膜一样,世界上最早的负极材料也来自于日本。
1991年,索尼开始商业化生产锂离子电池,用的正极是钴酸锂,负极是碳,后来负极换成了中间相碳微球(人造石墨前身)。
最早生产这种中间相碳微球的是日本的大阪煤气公司。
直到贝特瑞和杉杉股份的出现,国产负极才打破日本的垄断。
这两家公司也代表了负极材料两种不同的路线——天然石墨和人造石墨。
天然石墨源自矿山,厂商将石墨经过浮选后得到鳞片石墨,再将其粉碎、球形化、分级处理得到球形石墨,再进一步经过固相或者是液相的表面包覆以及后续的一些筛分、碳化等工序,最终形成改性天然石墨负极。
人造石墨的原料则是焦炭。石油焦、针状焦、沥青等焦炭物质经过粉碎、造粒、石漠化,球磨筛分之后,形成人造石墨负极。
贝特瑞的选择是天然石墨路线,因为当年新引进的总工程师岳敏原先是一家天然鳞片石墨采选和加工企业的总工程师。
与天然石墨打了10多年交道的技术团队自然选择最为熟悉的领域。
贝特瑞岳敏       来源:电池中国
于是在宝安集团600万的投资和新任总工程师岳敏的加持之下,原先只是在实验室里造粉末的公司,终于在04年成功推出了高容量天然石墨复合材料,并且成功实现产业化。
到06年的时候,贝特瑞的天然石墨出货量已经占据中国负极材料第一,唯一能和贝特瑞掰手腕的只有专攻人造石墨的上海杉杉。
02
关键押注:人造石墨
在选择用什么材料制作负极这个问题上,需要考虑影响其充放电性能的两个指标:理论容量首次效率
理论容量是指单位质量的活性物质所能够释放出的电量,理论容量越高,负极材料制成的电池容量越大。
首次效率是指负极材料第一次充放电时所能达到的效率,因为部分锂离子从正极脱出并嵌入负极后,无法重新回到正极参与充放电循环。
此外,因为每一次充放电循环都会导致负极的膨胀,膨胀后的负极一方面会导致卷芯变形,消耗电解液,降低发电效率,另一方面会使隔膜受到挤压,造成短路或者金属析出,影响充放电性能。所以还必须考虑负极材料的膨胀特性,膨胀特性越高,循环寿命越低。
理论容量首次效率决定着负极材料的充放电性能,而因为负极独有的膨胀特性,锂电池所采用的负极材料也必须将其纳入考虑,从而确保有较好的循环寿命
由于负极膨胀主要是由于锂离子充放电循环造成的,所以总结一下负极材料的主要特点就是:理论容量越高,循环寿命越低。
基于负极材料的这些特性,天然石墨与人造石墨之间展开了一场争夺。
两者之间的主要差异是:
天然石墨具有较高的理论容量,使用天然石墨造出的电池能量密度更高。人造石墨的优势在于低膨胀特性,能够更好的和电解液相容,循环寿命更好。
来源:贝特瑞招股书   锂猫君制图
但在当时,天然石墨比人造石墨更受欢迎。
当时的市面上,主流电池厂商是LG化学、松下、三星这些国外厂商,主流的电池形态是圆柱电池。
因圆柱电池由钢壳封装的特点,即使负极发生了膨胀,也顶不破钢壳,因此厂商更偏爱天然石墨。
其中,只有松下的圆柱电池因其要求较高的能量密度,采用了人造石墨,不过其主要采购自日立化成等日本企业。
来源:方正证券
国内企业想要拿下订单,还是得天然石墨
在天然石墨称霸两年后,贝特瑞突然出手,用1518.75万元收购了天津铁城。
天津铁城原名是天津铁中煤化工公司,2004年该公司以225万元的价格从天津大学王成杨教授手中买来中间相碳微球技术,2005年建成了300吨级别的中间相碳微球技术。
天津贝特瑞 来源:贝特瑞官网
不过,令人震惊的点在于,这次收购的重点是贝特瑞还未拥有的、在行业内也还未显出优势的人造石墨技术
这一布局,相比人造石墨在动力电池领域大放异彩,早了10年。
但也正是这前瞻性的关键一步为贝特瑞赢下市场直至称王埋下了种子。
人造石墨的最早应用要追溯到大洋彼岸被咬了一口的苹果,以及一种新的电池形态:软包电池。
2001年苹果推出iPods,这种音乐随身听放弃了传统设备使用的硬壳电池,转而采用全新设计的软包电池。
这种软包电池采用方形叠片设计,外壳上采用较为柔软的铝塑膜替代圆柱和方形电池较硬的钢壳和铝壳,能够在同等尺寸下有更高的电池容量,还可以灵活设计,按照需求变换形态。
因为软包电池铝塑膜较为柔软的特性,天然石墨膨胀后会破坏电池完整性,所以基本上只能使用人造石墨负极材料。
这种软包电池的供应商是ATL,而ATL采购的人造石墨几乎全部来自杉杉股份。贝特瑞的人造石墨很难找到合适的买家。
贝特瑞在这这时候的布局还是偏向天然石墨,2010的时候贝特瑞在鸡西买了新的石墨矿,给的理由是:产品供不应求。
但是市场却逐渐起了变化。
随着电子产品向小型化、智能化、可穿戴方向发展,软包电池逐渐受到市场青睐,苹果、三星、华为、黑莓等电子产品逐渐淘汰硬壳电池,转向软包电池。
据统计,2009年全球范围软包电池在手机中的应用占比为10.7%,在笔记本电池中的应用为7.6%,这一数据迅速蹿升至2015年的60%以上。
因此在数码3C领域,人造石墨对天然石墨的碾压可以说已经毫无悬念。
这一庞大的市场需求直接为当时国内人造石墨龙头上海杉杉带来了3倍的营收增长。
来源:东北证券
人造石墨在动力电池的应用虽在开始时有些坎坷,但最终还是成功夺得一席之地。
2010年代初期软包的适配车型非常有限,在2015年全球销量前十的新能源车型中,软包电池只占两席。
随着车企对动力电池密度的要求逐渐上涨,软包电池才迎来生机。2018年软包电池市占率已经可以和圆柱、方形三分天下。与此同时,对电池循环寿命要求较高的圆柱和方形电池,也逐渐转用人造石墨。
下游市场的发展也进一步反馈到了人造石墨的市场规模上,据高工锂电,14年时人造石墨负极材料出货量为2.90万吨,市占率为56%,到2017年负极材料出货量上升到10.00万吨,市占率达到了68%。
 来源:贝特瑞招股书
当宝安集团在2008年11月10号贴出那张“贝特瑞拟收购天津铁城”的公告时,市场上的投资者们都在找天津铁城控股的石墨矿,当时有传言说:天津铁城有10亿吨石墨矿。
贝特瑞也一定不知道天津铁城的10亿石墨矿在哪,但它知道一张“中间相碳微球”的专利证明能带来的营收不止10亿。
凭借着2008年开始在人造石墨上的精准落子以及本身在天然石墨的领先地位,从2010年开始贝特瑞连续登顶全球负极材料出货量第一。
不过对于技术“极客”而言,出货量第一只是附加的奖赏,贝特瑞的目标依然是先进技术。
03
重大突破:硅基之巅
石墨材料的专利几乎都已经拿到手,贝特瑞的研发团队将目光转向了硅。
硅是自然界中含量仅次于氧的元素,因其优良的导电性能,广泛用于半导体制备以及太阳能电池之中,其很早就被锂电池技术专家们所关注。
来源:视觉中国
在任意一篇关于负极材料的研究综述中,学者们对于硅基材料的推崇都是显而易见的。
综述中一般会写道:“因为硅基是合金化机理,最终产物是Li4.4Si相,而石墨是脱嵌机理,最终产物是LiC6,所以理论容量硅比石墨高很多。”
体现在指标上,两者的差异高达10倍:
石墨负极材料的理论能量密度上限为372mAh/g,而硅材料的理论能量密度可达4200mAh/g。
以贝特瑞的毒辣眼光,自然不会放过这个机会。
从2006年开始,贝特瑞的内部团队即开始着手硅基负极材料的研发。
2010年,贝特瑞的《锂离子电池硅碳复合负极材料及其制备方法》专利正式获批,贝特瑞的第一代硅基负极材料也正式下线,这也是全球第一代硅基负极材料。
这种全新推出的硅基负极材料比容量为650mAh/g,是当时石墨负极材料的两倍。
如此高的能量密度自然迎来了电池厂商的热捧,13年贝特瑞的硅碳负极材料通过三星SDI认证,正式进入三星产业链,17年相继通过松下以及特斯拉认证。
硅基材料售价上也力压石墨材料,据天风证券统计,2017年时,一吨硅基材料能卖到20万元以上,而一吨石墨材料仅能卖到4万元左右。
源:天风证券
但是贝特瑞研发团队的脚步却并没有因为第一代硅基材料而停下。
第一代硅基材料主要是硅碳负极,这种材料的主要成分是硅和碳。在连续几代的更新后,理论容量最高也才能达到1300mAh/g,然而硅基材料的极限应该是4200mAhg。
理论和现实的差距再一次困扰着贝特瑞的研发团队。
最终在2013年,贝特瑞研发团队通过将硅和氧结合,制备出了一款硅氧负极,这种硅氧负极在实际充放电循环中,能够达到1600mAh/g。
这种简易的、不成熟的初制品在性能上完胜已经成熟到第三代的硅碳负极,再一次成为负极材料的历史性突破。
手握核心科技、产品打入主流电池厂商供应链、售价和毛利水平极高……贝特瑞简直就是负极材料界的FAAMG(脸书、亚马逊、苹果、微软和谷歌),一时风光无两。
不过制造业终究不是互联网,仅有先进技术或许还不够,产业链之间还存在着复杂的博弈。
04
性能还是性价比
前面曾经提到过,天然石墨之所以会败下阵来,是因为其容易在充放电过程中膨胀,难以满足新的电池需求。
但实际上硅基材料的膨胀更甚。当锂离子从正极脱出进行充电时,会嵌入硅晶体中,会造成硅材料的严重膨胀(膨胀率可达300%,而碳材料只有16%);而当锂离子从硅晶体中脱出进行放电时,又会造成材料的收缩。
硅材料的膨胀和收缩带来的体积变化会产生硅颗粒破裂、材料粉化、极片脱落、活性物质消耗等问题,严重影响电池的循环性能。
为了实现理论容量和循环寿命之间的相互平衡,购买了硅基负极的厂商通常会往里面掺杂石墨材料以进行中和。
纯硅基材料几乎不可能在电池上实现。
在实际应用上,贝特瑞的硅基材料已经远远超出了电池厂商的实际需要。据中信证券,现在市场上流行的电池能量密度通常在300mAh/g左右,不太需要理论容量在1000mAh/g以上的硅基材料,目前主流仍然是石墨材料,只不过会掺杂进10%左右的硅基材料来保证性能。
来源:中信证券
另一方面,硅基材料价格高昂。
虽然负极材料仅占总电池成本的8%,但是据中信证券,贝特瑞的硅基材料价格一直保持在石墨材料的3倍以上。
这两年经历了上游碳酸锂疯涨的电池厂商,为确保利润自然会倾向于价格较低、又能保证性能的“石墨材料为主,硅基材料为辅”的路线。
来源:中信证券
4月19号流出的一份贝特瑞纪要有这样一段话,或许能反映贝特瑞的无奈:
“新能源车动力对负极的要求上并不一定追求高端负极,反而强调性价比?”
但一家上市公司,最终还是要考虑自己的盈利,而不能只为了攻克理论上的技术难题。
因此贝特瑞始终没有大规模扩张自己的硅基产能。
从10年开始第一代硅基材料下线之后,一直到如今的2022年,12年间贝特瑞的硅基产能仅为每年3000吨,今年新投建的硅基材料产能也仅为4万吨。
相比较于贝特瑞将近14万吨的石墨材料产能,以及后续近60万吨的产能规划,追求理论极限的硅基材料的产能规划明显大幅落后。
来源:中信证券
05
尾声
尽管理想在现实面前逐渐败落,但是或许10多年的“开拓创新”已经将技术攻关深刻地印在了贝特瑞身上。
2015年深圳先进石墨烯研究院在贝特瑞园区挂牌成立,这是深圳市政府和贝特瑞合建的,专门攻关研究下一代石墨烯,以更好地应用于石墨负极材料的研究所。
2020年原先带领贝特瑞攻关天然石墨的副董事长岳敏正式辞职,专门创办自己的研一公司。
岳敏在采访中,这样解释自己新公司的名字:
“创新第一,创造唯一,创造未来”。
而如今,在贺雪琴与他执掌的贝特瑞身上,浪漫和理性并存,理想和现实交会在车间里的黑色粉末上。
既怀揣着攻克技术难关的决心,又懂得做出权衡,精准把握产业的规律与方向,对于一家技术出身的公司并非易事。
而每一次的前瞻布局、每一次的精准落点,都在见证着这家公司从默默无闻的团队,到首批入选新三板精选层,再到转板北交所,成为当仁不让的北交所市值一哥。
来源:资本邦
用贺雪琴在接受采访时对自家公司的评价作为它的注脚或许恰到好处:
“大风起兮立风口,大浪涌兮舞潮头”。
 参考文献
方正证券 《锂电负极材料二十年复盘与展望》
中信证券 《全球负极龙头再启航,高端赛道优势尽显》
北京大学 《贺雪琴:新材料的故事值得慢慢讲》
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