锂电池正极材料趋势锂电池正极大趋势：三元材料配比改变中，磷酸铁锂在快速崛起|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

锂电池正极大趋势：三元材料配比改变中，磷酸铁锂在快速崛起

经济观察网记者李靖恒 随着新能源汽车市场的快速发展，动力电池正极材料也在发生变化。

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成。其中正极材料是电池电化学性能的决定性因素，同时在整个电池材料成本中占比较高。目前，根据电池正极材料的不同，锂电池可分为三元电池、磷酸铁锂电池等。

振华新材（688707.SH）是一家三元电池正极材料生产企业。4月13日，其董事会秘书办人士告诉记者，三元电池正极的原材料主要包括钴、锂、镍等。由于钴的成本较高，未来三元材料的变动趋势主要是降低钴含量。另外，为了提高电池能量密度，增加镍含量也是趋势之一。

根据振华新材4月8日公布的年报，该公司2021年度实现营业收入55.15亿元，同比增长432.07%;归属于母公司所有者的净利润4.13亿元，实现扭亏为盈。

振华新材在年报中表示，2021年新能源汽车产销量大幅增长,带动动力电池产业快速发展，下游客户对正极材料需求旺盛，公司正极材料销量及收入实现同比大幅增长，其中高镍三元材料因匹配下游客户需求，销量及收入占比大幅上升。

根据高工锂电(GGII)的数据，2021年中国动力电池出货量220GWh，相对2020年增长175%。据鑫椤资讯的统计数据，2021年国内三元材料总产量为39.81万吨，同比增长89.5%；全球范围内三元材料总产量为72.97万吨，同比增长79.3%。

德方纳米（300769.SZ）是一家生产磷酸铁锂正极材料的厂商。4月13日，其董事会秘书办人士向记者表示，磷酸铁锂电池和三元电池的应用场景并不一样，主要应用在对能量密度要求不高的储能、商用车等领域，这几年市场的增长速度非常高。

德方纳米在年报中介绍，动力电池装机量中，占比较高的正极材料主要是磷酸铁锂、三元材料等。在储能锂离子电池装机量中，磷酸铁锂电池凭借较低的生产成本、出色的循环性能、较高的安全性占据主流。德方纳米2021实现营业收入48.42亿元，同比增长413.93%;实现归属于上市公司股东的净利润8.01亿元，同比扭亏为盈。

相比三元材料，磷酸铁锂正极材料的增长速度更快。据高工锂电(GGII)数据统计，2021年中国磷酸铁锂正极材料出货量47万吨，同比增长277%。

三元正极：低钴、高镍、大单晶化

上述振华新材人士向记者介绍，三元正极材料下游主要是消费电子和动力电池。截止2021年底，该公司电池正极材料每年产能总共有5万吨，2022年的产能取决于在建项目的的推进情况。三元电池的原材料主要包括钴、锂、镍等。因为钴的成本比较高，而且比较稀缺，所以未来的趋势是降低钴的量。

振华新材在年报中介绍，该公司的核心产品是新能源汽车领域用的正极材料，涵盖包括中镍、中高镍及高镍在内的多种型号一次颗粒大单晶镍钴锰酸锂三元正极材料(NCM)。在消费电子用的正极材料方面，主要包括高电压钴酸锂、复合三元正极材料以及一次颗粒大单晶三元正极材料。根据鑫椤资讯的数据，2021年振华新材三元材料出货量在国内市场份额占比为8%，国内市场占有率排名第五，在全球三元材料市场份额占比为5%。

在NCM三元材料中，钴的作用在于稳定三元材料的层状结构,且可以提高材料的循环和倍率性能，但钴金属属于稀缺金属。振华新材表示，NCM厂商均希望在保持或提升材料性能的基础上，降低钴的元素用量，达到提高性价比的目的。因此，去钴化是NCM行业的发展趋势

除了锂和钴之外，目前三元电池正极的另一个重要原材料是镍。振华新材介绍，在NCM三元材料中，镍的作用在于提高增加材料的体积能量密度。但是，随着镍含量的提高，也会导致锂镍混排,从而造成锂的析出，对电池的循环稳定性和安全性能造成影响。

振华新材进一步介绍，在高端新能源汽车市场潜力逐步释放带来对动力电池能量密度提升需求的背景下，更高的续航里程、更长的使用寿命，成为高端新能源汽车持续的追求目标，这为高镍三元正极材料提供了一定的市场空间。但同时也对高镍三元正极材料的结构稳定性、安全性和循环性能提出了更高的要求。相较于常规三元材料，生产高镍三元正极材料的技术壁垒更高，对于生产环境的湿度控制、设备的耐腐蚀和自动化水平等提出了更苛刻的要求。

上诉振华新材人士告诉记者，虽然目前镍的价格在不断上涨，不过电池材料的定价采取成本加成，随着原材料的价格一起上涨。因此，目前很多厂商都在尝试增加三元电池中镍的含量。

三元材料按照镍元素占比分类，可分为中镍、中高镍、高镍和超高镍产品。根据高工锂电（GGII）的数据，2021年国内三元材料出货43.3万吨，其中高镍三元材料出货17万吨，同比增长181%。

另外，从技术方面看，三元正极材料主要分为一次颗粒大单晶技术体系和二次颗粒团聚体技术体系。这是两种不同的合成三元材料的方式，常规的二次颗粒团聚体三元正极材料由许多小单晶一次颗粒构成。振华新材在年报中表示，采用大单晶技术生产的产品可有效解决二次颗粒团聚体技术生产容易导致二次球开裂、破碎引发的电池电化学环境剧烈变化、循环寿命缩短、性能恶化等问题，在产品高温循环稳定性、结构稳定性、安全性能等方面具有一定优势。目前单晶三元材料市场占比率整体呈上升态势，2021 年前三季度占比约为 40%。

磷酸铁锂正极：正在赶超三元电池

上诉德方纳米人士告诉记者，磷酸铁锂电池和三元电池的应用场景不一样，这几年市场的增长速度非常高。三元主要应用在相对高端的乘用车上，磷酸铁锂主要应用在储能、商用车以及对里程要求不高的乘用车上。截止今年一季度，该公司产能有15.5万吨每年，随着今年新增产能的释放，预计截止今年底，规划产能将达到33.5万吨每年。

根据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据统计，国内磷酸铁锂电池在动力电池装机量中占比由2020年的38%提升至2021年的52%，磷酸铁锂电池装机量已超过三元电池。

德方纳米在年报中介绍，公司当前的主要产品为纳米磷酸铁锂等磷酸盐系正极材料，其上游主要为锂矿等原材料，下游用作制备锂离子电池，可最终应用于新能源汽车、储能、消费电子等领域。目前，新能源汽车及储能是公司产品的主要下游终端应用领域。

比如，从储能技术类别来看，电池是效率最高的储能方式。锂离子电池具有低污染、高能量密度、长循环寿命、高倍率等优良性能。随着其成本的逐步下降，锂离子电池的经济性开始凸显。新增电池储能越来越多采用锂离子电池，并逐步替代存量铅酸蓄电池。

德方纳米进一步介绍，在储能锂离子电池中，相比于三元材料电池，磷酸铁锂电池优势更为明显，是储能电池的主流方向。其主要原因是，储能电池应用领域更注重经济性，对电池成本、循环寿命、安全性、全生命周期成本等较为关注。磷酸铁锂电池凭借低生产成本、高安全性和长循环寿命等优势，占据电化学储能市场的主导地位。

德方纳米人士也告诉记者，磷酸铁锂电池原材料主要是锂，不包括钴和镍，因此其成本更低，安全性也更高。

德方纳米在年报中表示，基于磷酸铁锂材料与三元材料各自的特点，在新能源汽车领域里，磷酸铁锂材料主要应用于客车、专用车等新能源商用车领域，尤其在新能源客车领域占据绝对主导的地位;三元材料能量密度相对较高，主要应用于新能源乘用车。

在能量密度方面，磷酸铁锂电池也在提升中。德方纳米表示，随着行业技术的进步，CTP高集成动力电池、刀片电池、JTM电池等锂离子动力电池制造技术的突破，以及新型磷酸盐系正极材料的技术创新，磷酸铁锂电池系统的能量密度显著提升，与三元电池的差异日益缩小。（CTP：是指电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节；JTM：是指直接把电池卷芯放在模组里面的技术，具有成本低、制造过程简单等特点。）

德方纳米亦表示：“随着补贴政策的退坡和新能源汽车市场降本增效进程的推进，在全面市场化时代，下游客户更注重成本和性价比。同时，随着行业技术的进步，锂离子动力电池制造技术不断取得突破，正极材料体系的技术创新持续推进，磷酸铁锂电池系统的能量密度显著提升，助推磷酸铁锂电池在新能源乘用车市场渗透率的逐步提升，市场空间的迅速拓宽。”

锂电池负极大趋势：厂家自建石墨化产能，硅基有望成为新一代负极材料

经济观察网记者李靖恒 锂电池负极材料头部厂商正在加快扩产步伐。

6月28日，杉杉股份（600884.SH）发布对投资公告，拟投资50亿元建设年产4万吨锂离子电池硅基负极材料一体化基地项目。6月23日，贝特瑞（835185.BJ）也发布了2022年度向特定对象发行股票募集说明书（以下简称“募集说明书”），拟募资50亿元用于4万吨硅基负极材料扩建项目、5万吨高端石墨负极材料综合配套项目、20万吨锂电池负极材料一体化基地项目等。

7月7日，贝特瑞董事会秘书办人士对记者表示，目前市场上的电池负极材料比较紧缺，从去年到今年上半年一直都处于供不应求的状况。贝特瑞和杉杉股份是国内最大的两家锂电池负极材料生产商，两家公司在2021年全球负极材料市场占有率分别达到了19%和11%。

贝特瑞在募集说明书中表示，在下游新能源市场需求的推动下，锂电负极材料全行业及公司的负极材料业务均存在较大的产能缺口，面临产能瓶颈。该公司负极材料业务自2020年四季度以来就存在着产能不足的情形，预计未来随着下游电动车的渗透率的持续提升，行业产能缺口将进一步扩大。

根据鑫椤资讯数据，2021年全球锂电池负极材料出货量达到88.27万吨，同比增长63%；其中，中国企业共实现出货81.59万吨，同比增长76%。杉杉股份在年报中表示，2021年国内负极材料不仅产量增长明显，价格也出现上涨，主要是石墨化供应不足造成供需失衡，石墨化价格大幅上涨并传导到负极材料成品端。

7月7日，杉杉股份董事会秘书办人士亦告诉记者，该公司目前正布局的硅基负极材料比传统的石墨基材料有更大的能量密度。锂电池由正极、负极等材料组成。充电时，锂离子从正极流向负极；放电时，锂离子从负极流向正极。因此，锂电池的能量密度由正极和负极材料共同决定。

“受益于下游电动汽车、储能市场、电动工具等多领域对锂电池的旺盛需求，负极材料未来将持续高增长，但负极材料产业在2022年上半年仍将继续面临石墨化供应紧张且价格保持高位、原材料供应趋紧和价格上涨的问题。”杉杉股份表示。

贝特瑞亦在募集说明书中表示，目前石墨基负极材料的能量密度已经趋于理论极值，而硅基材料由于具有更高的能量密度，有望成为下一代负极材料研发的主流方向。

关键工序受制能耗自建石墨化成趋势

在锂电池负极材料持续供不应求的背景下，相关厂商今年以来都有扩产计划。上述贝特瑞人士告诉记者，该公司去年生产了大约17万吨负极材料。截止目前，贝特瑞的年产能达到了26万吨。而杉杉股份人士亦向记者表示，该公司去年负极材料的产量大概是10万吨，今年的产能预计达到18万吨到20万吨。

贝特瑞在募集说明书中介绍称，负极材料主要分为天然石墨负极、人造石墨负极和新型负极材料。在目前的新能源动力电池中，人造石墨负极材料占据主导地位。相比天然石墨负极材料，人造石墨负极材料的膨胀低、循环性能好。（锂电池在使用过程中，电极经过高温存储和循环，容易发生膨胀。）

7月1日，国联证券分析师贺朝晖在研究报告中认为，负极材料在电池中作为锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的重要作用，直接影响电池的能量密度、循环寿命、安全性、快充能力等性能。由于人造石墨更契合动力电池和储能电池的需求，其出货量占比持续提升至84%，而天然石墨市场份额下降至14%。

在人造石墨的生产中，关键的一道工序是石墨化加工。杉杉股份人士向记者表示，从去年以来，人造石墨的生产成本变高，主要是因为石墨化的耗能比较大。根据百川盈孚的数据，从去年年初到今年6月份，国内石墨化加工费的市场均价上升了86%。

贝特瑞在募集说明书中亦表示，在人造石墨负极材料生产过程中，由于石墨化与前后端工序较为独立，且石墨化工序耗时时间长、设备投资大，因此在过去一段时间行业内较多采用外协加工方式。2021年，在“能耗双控”的影响下，石墨化加工成本大幅提升，负极材料行业普遍面临降本的压力，负极材料行业头部厂商纷纷通过自建或合作的方式布局石墨化产能，石墨化工序成为生产成本控制的突破点。

根据隆重资讯的数据，由于石墨化产能受限，从去年9月份开始，国内负极材料月度产量开始逐月下降，12月份产量仅为5.69万吨，相比8月份减少18%。从今年1月开始，随着新建项目的投产，负极材料产量开始回升，前5月总产量同比增长35%。

贝特瑞和杉杉股份在6月份公布的负极材料扩产计划都包括了“一体化”项目。所谓一体化，就是采取自建石墨化加工工序的方式生产负极材料。根据年报，截止2021年底，贝特瑞石墨化产能为2万吨，自给率为23.61%；杉杉股份石墨化产能为4.2万吨，自给率为35%。

杉杉股份在年报中称：“公司负极材料石墨化自给率还有较大提升空间，目前产能尚不能满足客户需求。公司已加快推进内蒙古包头二期以及四川眉山一体化生产基地的建设，前述一体化生产基地的建成投产将进一步提升公司石墨化自给率，降低负极材料各生产环节的委外比例，有效缓解产能不足并实现降本增效。”

今年5月份，贝特瑞年产20万吨的负极材料一体化项目在云南大理开工，杉杉股份年产30万吨的一体化项目在云南安宁开工。另外，根据杉杉股份年报，该公司于四川眉山一体化基地设计产能20万吨，分两期建设，一期10万吨计划2022年底前实现投试产。

“人造石墨负极材料厂商建立可控的石墨化加工配套产能、完善人造石墨负极材料产业链正逐渐成为行业新的发展趋势。”贝特瑞在募集说明书中表示。

硅基有望成为下一代负极材料主流方向

贝特瑞和杉杉股份公告扩建的产能都包括了硅基负极材料，这是一种新型负极材料。杉杉股份人士告诉记者，该公司的硅基负极采用的是氧化亚硅，其能量密度比人造石墨更大。

根据贝特瑞募集说明书的介绍，目前，石墨负极材料的比容量性能逐渐趋于理论值（比容量：单位质量的电池或活性物质所能放出的电量）。为进一步提升动力电池的能量密度，新型负极材料正在积极研发中，其中，硅基材料由于具有极高的能量密度(硅基理论比容量为4200mAh/g，而石墨的理论比容量为372 mAh/g)、较低的脱锂电位以及相对出色的安全性能，有望成为下一代负极材料研发的主流方向。（脱锂电位：锂离子脱离电极材料时的电压）

贝特瑞称，在行业下游，以特斯拉为代表的汽车厂商已开始采用硅基负极的动力电池。比如，今年特斯拉正式开始量产搭载特斯拉4680电池的车型，而4680大圆柱电池采用的就是硅基负极。

不过，贝特瑞人士告诉记者，目前锂电池市场还是以石墨基材料为主，硅基材料还没有大规模的普及。根据贝特瑞的募集说明书，硅基负极材料的问题在于膨胀较大、循环性能差，首次库伦效率也相对低。2021年，全球硅基负极材料出货量为1.1万吨。（首次库伦效率：用来量化锂离子电池负极材料的一个性能指标，为锂离子电池在首次充放电循环中放电容量与充电容量的比值。）

贝特瑞介绍称，为了弥补硅基材料存在的问题，现阶段主要与石墨负极材料混合使用。因此，结合了碳材料高电导率、稳定性以及硅材料高容量优点的硅基复合负极材料，成为引领锂离子电池负极材料行业发展的方向。

杉杉股份人士告诉记者，该公司目前正在建设的硅基负极材料项目采用的是氧化亚硅和石墨的复合材料。贝特瑞亦在募集说明书中介绍，目前该公司生产的硅基负极材料包括硅碳负极材料和硅氧负极材料两大类别。

贝特瑞同时表示，该公司生产的硅碳负极材料能有效避免硅与电解液直接接触，减少副反应，所设计的结构可以有效缓解硅的体积膨胀。目前，硅碳负极材料已经突破至第三代产品，比容量从第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g，且正在开发更高容量的第四代硅碳负极材料产品。该公司所生产的硅氧负极材料主要通过对氧化亚硅材料进行表面处理，避免了硅活性物质与电解液反应，提升材料的首次库伦效率、改善了材料的循环性能。

杉杉股份在年报中亦表示，2022年公司将加快第二代硅氧负极材料的量产和应用。同时，该公司还将积极进行第三代硅氧材料和新一代硅碳材料的研发，并且将探索匹配硅材料的石墨技术，实现兼具高能量、快充和低膨胀的复合材料。

“基于未来动力电池用硅基负极材料广阔的市场前景，公司将适时启动新的硅基负极产能建设，以满足未来3-5年的客户需求。”杉杉股份称。

贝特瑞人士告诉记者，该公司目前硅基负极材料的产能是300吨，在建2000吨下半年会投产。另外，有1.5万吨产能预计明年投产。而根据杉杉股份的投资公告，该公司的4万吨锂离子电池硅基负极材料一体化基地项目，一期项目规划年产能1万吨预计2022年底开工，二期项目规划年产能3万吨预计2024年底开工。