锂电池正极行业：磷酸铁锂渗透率持续提升，三元高镍化趋势不变

（报告出品方/分析师：川财证券 孙灿）

一、正极材料：锂电池性能的关键核心

锂电池产业链上游大致可分为正极、负极、隔膜、电解液四个部分。

其中正极材料是其电化学性能的决定性因素，对电池的性能起主导作用，且正极材料的成本占比也较高，占锂电池材料成本的30%-40%，因此正极材料是锂电池性能的关键核心。

从产业链看，正极材料上游包括金属矿（钴矿、镍矿、锰矿、锂矿等）原材料，下游为动力电池、3C电池和储能等领域的应用。

为了满足锂电池较高的能量性能、较好的循环性能和可靠的安全性能，正极材料需要具备以下几方面条件：

1）为电池充放电提供锂源；2）提供更高的电极电位保障输出电压高；3）电压平台稳定保障输出电位平稳；4）化学稳定性好、资源丰富、制备成本低等。

根据不同的技术路线，常见的正极材料可以分为钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、镍钴锰酸锂（NCM）、镍钴铝酸锂（NCA）等。

钴酸锂作为第一代商品化的锂电池正极材料，具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高的优势，在小型电池中应用广泛。

锰酸锂比容量较低、循环性能特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制；磷酸铁锂价格较低、环境友好、安全性和高温性能较好，但能量密度较低、低温性能较差；三元材料能量密度更高，但成本较高，安全性要求更高。

三元材料因突出的单体能量密度，能极大程度提升续航里程，目前广泛应用于乘用车动力电池中。

从能量密度上看，磷酸铁锂也在逐渐弥补短板，通过补锂、掺硅以及使用固液混合电解质等一系列改进，目前磷酸铁锂电池能量密度可以突破200Wh/kg，电池单体到系统的体积成组效率从40%增加到60%。最新发布磷酸铁锂电池能量密度可高达210Wh/kg，单体能量密度已经达到三元 NCM 5 系水平。

从成本上看，随着国家补贴政策的滑坡，磷酸铁锂的成本优势愈发显著。正极材料在锂电池的成本中占比高达30-40%，因此降低正极材料成本是降低电池成本的关键。磷酸铁锂原材料主要为碳酸锂和正磷酸铁，并以碳酸锂为主，尽管由于今年磷酸铁锂的火热局面，导致原料价格有所上升，预计从中长期来看，在具有充足产能且供需平衡的条件下，磷酸铁锂仍具有较强的成本优势。

锰酸锂（LMO）-磷酸铁锂(LFP)-中低镍(NCM3 系、5 系)-高镍（NCM8系）的技术迭代已完成。

2010年日产最早推出 LMO 体系的电动车,2014年开始 LFP 体系在国内新能源汽车上得到广泛应用，随着市场对乘用车续航里程的要求，2016年来三元材料逐步应用到新能源车上，在补贴退坡的大背景下，三元材料逐渐从中低镍往高镍化发展，目前高镍 811 材料体系已基本成熟，容百科技、当升科技等厂商已具备量产能力。

三元材料中，镍、钴、锰是过渡金属元素，形成固溶体，原子可任意比例混排。

镍上升会提升比容量，锰呈现电化学惰性，主要起稳定结构的作用，钴既能稳定材料的层状结构，又能减小阳离子混排，有利于电池循环性能。

目前电池能量密度方面镍钴铝酸锂＞镍钴锰酸锂811＞镍钴锰酸锂622＞镍钴锰酸锂523，随着能量密度的提升，整车里程焦虑不断改善，电池成本不断下降。

长续航里程是新能源乘用车首要的技术指标，采用高镍技术提升锂电池的能量密度成为中长期比较确定的解决方案。

一般来说，600公里以上续航的新能源汽车，高镍技术是较好的选择，800公里以上续航的新能源汽车，高镍几乎是唯一的选择。

从能量密度上看，磷酸铁锂也在逐渐弥补短板。

中国科学院院士欧阳明高表示，通过补锂、掺硅以及使用固液混合电解质等一系列改进，目前磷酸铁锂电池能量密度可以突破200Wh/Kg，电池单体到系统的体积成组效率从40%增加到60%。国轩高科于2021年初发布的磷酸铁锂电池能量密度高达210Wh/kg，单体能量密度已经达到三元NCM5系水平。

从成本上看，随着国家补贴政策的滑坡，磷酸铁锂的成本优势愈发显著。正极材料在锂电池的成本中占比高达30-40%，因此降低正极材料成本是降低电池成本的关键。

磷酸铁锂原材料主要为碳酸锂和正磷酸铁，并以碳酸锂为主；其中正磷酸铁价格相对稳定，碳酸锂价格有一定波动。尽管由于今年磷酸铁锂的火热局面，导致原料价格有所上升，预计从长远来看，在具有充足产能且供需平衡的条件下，磷酸铁锂仍具有成本优势。

二、新能源汽车高速增长，磷酸铁锂装机量持续提升

2.1 新能源汽车高速增长，渗透率不断提升

2021年电动车渗透率持续提升。2021年12月份电动车销量为53.09万台，环比增加18.02%，同比增加113.9%；电动车渗透率从2021年1月的7.16%提升到12月的19.06%。

从全年来看，2021年电动车销量达350.7万台，全年渗透率为13.4%。

2021年动力电池装机电量持续提升，年底环比增速极速上升。

2021年动力电池装机电量在12月份达到263.7GWh，环比提升45.4%，同比提升96%。

从全年增长趋势看，前三季度装机电量稳步提升，环比增速约35%，第四季度极速上升，环比增速达60%左右。

2021Q4，新发车型中新能源车型占比达29%，占比同比增速达52%。

电动车型的持续高比例供给可助力电动化渗透率进一步提升。传统合资品牌拥抱电动化，助力电动化进一步渗透。

2021年，合资品牌中大量品牌新发车型中电动车占比达到较高水平，雪佛兰、大众、福特已分别达到33%、26%以及25%。对比2020H2-2021H1这一年期间，大量品牌电动车占比提升迅速，现代、大众占比环比增速达142%及120%。传统合资品牌加速拥抱电动化，有利于电动车进一步快速渗透。

2.2 新型电池技术引领磷酸铁锂电池装机量持续提升

2019年以前，国内补贴政策与能量密度呈强相关（高能量密度方案给予更高的系数补贴，且逐年上调能量密度标准），同时车型结构快速由250km以下向300-400km切换，使得质量能量密度偏低的磷酸铁锂路线承受了较大的压力；叠加商用车补贴退坡带来的产销压力，进一步致使磷酸铁锂需求承压。

2020年，国内新能源汽车补贴经历大幅退坡，对于车企的技术方案选择造成较大难度，补贴方案也不再一味强调能量密度提升；另外，磷酸铁锂电池的技术进步，弥补了磷酸铁锂和三元电池之间的性能差异，宁德时代、比亚迪先后推出了CTP、刀片电池的封装工艺革新，带来了电芯到PACK环节效率的大幅抬升，进而使得电芯能量密度较低的磷酸铁锂，可以凭借新的封装工艺，达到更好的成组能量密度。

采用 CTP 技术方案后，磷酸铁锂的能量密度可以接近 5 系三元锂电池的水平，进而使得磷酸铁锂方案能够覆盖续航里程400km左右的车型，磷酸铁锂电池开始加速渗透。

据中国汽车动力电池产业创新联盟统计，2021年12月动力电池产量共计31.6GWh，其中三元电池产量11.4GWh，环比上升10.1%；磷酸铁锂电池产量20.1GWh，环比增长12.7%。12 月动力电池装机量26.2GWh，同比增长102.4%，环比上升25.9%。

其中三元电池装机量11.1GWh，同比增长84.7%，环比上升19.7%，占比42.2%；磷酸铁锂装机量15.1GWh，同比增长118.5%，环比上升30.1%，占比57.4%，单月装机量创历史新高。全年磷酸铁锂渗透率达到51.7%，较2020年同比上升13.2个百分点。

高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，2021年全球磷酸铁锂正极材料出货量48.5万吨，同比增长239%，其中中国磷酸铁锂正极材料出货量为 48 万吨。

GGII 预计2022年全球磷酸铁锂正极材料出货量有望接近100万吨。

从增长驱动力来看，GGII分析带动2021年磷酸铁锂正极材料出货量高速增长的主要原因有：

1）中国动力电池出货量226GWh，其中铁锂动力电池出货量超117GWh，铁锂动力电池出货量同比增长超250%；

2）在碳交易市场压力下，2021年全球储能锂电池出货量70GWh，增长159%，磷酸铁锂路线占比超50%，预计2025年全球储能锂电池磷酸铁锂路线占比将超过70%以上；2021年中国储能锂电池出货量48GWh，磷酸铁锂路线占比约98.5%；

3）受动力以及储能电池市场高速增长带动，2021年中国磷酸铁锂锂电池出货量171GWh，同比增长242%；

4）随着动力电池工艺技术进步，磷酸铁锂电池包的结构创新使搭载磷酸铁锂电池的车型续航里程普遍达到400-600公里；

5）磷酸铁锂电池的低温性能持续改善，磷酸铁锂电池技术的进步、热管理系统的进步以及热泵空调的逐步普及，改善了搭载磷酸铁锂电池车型的低温续航能力；

6）上游原材料价格大幅度上涨，车企及动力电池企业降本压力增大，成本更低的磷酸铁锂电池部分替换成本更高的三元锂电池。

三、正极材料行业竞争格局和重点公司介绍

3.1 产能紧张导致市场集中度下降，优秀公司竞争力依然领跑

产能方面，截止2021年底，国内磷酸铁锂产能为 64 万吨/年，根据各公司投产计划，磷酸铁锂产能在未来几年内扩张迅速，预计2024年年底磷酸铁锂产能将增加139.6万吨至204万吨，2021年到2024年 CAGR 达 46%。

相较而言，仅 4 家公司在2021年发布了三元正极材料扩产公告，预计截至2024年，三元电池正极材料产能将增加 33 万吨，远低于磷酸铁锂产能增量。

根据高工产研锂电研究所（GGII）的数据显示和分析，从产量来看，湖南裕能连续两年稳居行业第一位，且市占率在2021年进一步提升至25%。

2020年前五名的市场份额为83%，2021年市场前五名市场份额降低到64%，GGII分析主要原因如下：

1）2016-2020年上半年，受补贴政策影响，磷酸铁锂正极材料需求几乎停止了增长，竞争激烈，不少磷酸铁锂材料企业停产或破产，市场集中度得到提升；

2）2020年下半年开始，磷酸铁锂正极材料需求的大幅度增加，很多停产的磷酸铁锂正极材料企业进行复产，并引起新的竞争者进入磷酸铁锂正极材料行业，磷酸铁锂正极材料企业变多，行业集中度降低；

3）头部磷酸铁锂正极材料企业产能不足，头部动力电池企业入股磷酸铁锂正极材料企业，积极导入新的磷酸铁锂正极材料供应商，挤占头部磷酸铁锂正极材料企业份额。

3.2 重点公司介绍

德方纳米

公司国内磷酸铁锂产能最大，布局新一代磷酸铁锂材料。

公司成立于2007年1 月，主要产品为纳米磷酸铁锂和碳纳米导电管。

公司2010年纳米磷酸铁锂产能首次突破500吨/年，2013年碳纳米管导电液大规模投产，2019 年 4 月创业板上市，2021年一季度剥离碳纳米导电管业务聚焦纳米磷酸铁锂，目前公司为宁德时代和亿纬锂能的磷酸铁锂正极主供。

公司具有客户结构好、产能落地快、生产成本低等竞争优势。

1）客户结构好：2019和2020年公司前两大客户（宁德时代、亿纬锂能）合计销售金额占比达到 83%2）产能落地快：公司2021-2023年底产能将分别达到12、30、45万吨，产能扩张速度全球第一。

3）生产成本低：公司独家“自热蒸发液相合成法”制备磷酸铁锂，相比于固相法，制备过程中可以节省部分设备以及能源费用，可以降低非原材料成本。

富临精工

公司“汽车零部件+磷酸铁锂”双主业。

公司汽车零部件业务目前以 VVT 和挺柱为主的发动机精密零部件、以电子水泵、电磁阀、电子油泵以及智能控制器为主的智能电控系统、以减速器为主的新能源车载电驱动系统三大产品系列的产业格局。

磷酸铁锂深度绑定宁德时代，产能快速释放。

公司与宁德时代、宁德时代指定方以及长江晨道增资认购江西升华增加的注册资本 5 亿元，从而深度绑定宁德时代。2021年产能将达到 6.2 万吨，2021年 7 月，公司规划新增投资建设年产 25 万吨磷酸铁锂正极材料项目，并先行启动一期项目，即新建年产 6 万吨磷酸铁锂正极材料项目。

本项目依托射洪基地年产 5 万吨锂电正极材料项目的建设经验，于2021年 9 月份启动建设，并计划于2022年 10 月前实现项目投产，届时公司磷酸铁产能将达到 12.2 万吨。

公司采用草酸亚铁固相法的工艺路线，产品具有压实密度高的优势，在中高端乘用车领域具有较大的发展空间。

龙蟠科技

公司“车用尿素+磷酸铁锂”双主业。

公司自 2003 年成立，2009 年设立“可兰素”，进入车用尿素市场，经过十多年的发展，已成为业内前二企业。此后，公司通过收购精工塑业 100%股权、成立尚易环保、收购江苏瑞利丰新能 70%股权，布局推动车用环保精细化学品产业链一体化发展。

2021年4月，公司收购贝特瑞磷酸铁锂业务正式切入锂电材料领域。目前已形成润滑油、发动机冷却液、柴油发动机尾气处理液（车用尿素）、电池正极材料以及车用养护品等产品体系，广泛应用于汽车整车制造、汽车后市场和工程机械等领域。

公司磷酸铁锂业务具有客户结构好、产能落地快、工艺稳定性高等竞争优势。

湖南裕能

公司是国内磷酸铁锂优秀公司，专注于固相法工艺，在高压实、高能量密度方案上具备产品竞争力。

湖南裕能客户结构优异，公司是宁德时代、比亚迪高端磷酸铁锂的主力供应商，且两大企业几乎占据湖南裕能全部出货。

宁德时代、比亚迪与湖南裕能深度绑定，在公司 IPO 前融资中，宁德时代、长江晨道分别持股10.54%、4.49%，比亚迪及其员工跟投平台分别持股5.27%、0.05%。

湖南裕能产能扩张积极，2021年底预计形成15-20万吨/年产能，生产主要分布于湘潭、广西、四川，同时规划了贵州 30 万吨/年、云南35万吨/年的一体化基地，未来产能释放有望进一步提速。

风险提示

下游新能源需求不及预期；磷酸铁锂产能投放严重超过预期。

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厦钨新能申请镍锰酸锂正极材料专利，专利技术能显著提高镍锰酸锂正极材料的压实密度和容量

金融界2024年2月24日消息，据国家知识产权局公告，厦门厦钨新能源材料股份有限公司申请一项名为“一种镍锰酸锂正极材料、锂离子电池及制备方法“，公开号CN117594786A，申请日期为2023年11月。

专利摘要显示，本发明提供一种镍锰酸锂正极材料、锂离子电池及制备方法，该正极材料为球形颗粒结构，包括由大颗粒一次粒子和小颗粒一次粒子交错堆砌形成的二次粒子，其中，大颗粒一次粒子和/或小颗粒一次粒子的晶面上具有纳米孔道结构。通过两种不同大小的一次颗粒交错堆砌形成紧密的球形颗粒结构增加了材料结构的稳定性，小颗粒一次粒子的存在不仅增加了材料的比表面积还填充了大颗粒一次粒子之间的空隙，有助于降低孔隙率提高压实密度。一次颗粒上含有纳米孔道结构，有利于电解液与正极材料的接触与渗透，使镍锰酸锂正极材料的压实密度和容量得到显著的提高。

本文源自金融界

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