鋰電池正極行業(yè)投資分析報告

1、一、正極材料：鋰電池性能的關(guān)鍵核心1.1 鋰電池正極材料基本介紹鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上游大致可分為正極、負極、隔膜、電解液四個部分。其中正極材料是其電化學性能的決定性因素，對電池的性能起主導作用，且正極材料的成本占比也較高，占鋰電池材料成本的 30-40，因此正極材料是鋰電池性能的關(guān)鍵核心。從產(chǎn)業(yè)鏈看，正極材料上游包括金屬礦（鈷礦、鎳礦、錳礦、鋰礦等）原材料，下游為動力電池、 3C 電池和儲能等領(lǐng)域的應用。圖 1： 鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈容百科技招股書為了滿足鋰電池較高的能量性能、較好的循環(huán)性能和可靠的安全性能，正極材料需要具備以下幾方面條件：1）為電池充放電提供鋰源；2）提供更高的電極電位保障輸出電壓高；3）

2、電壓平臺穩(wěn)定保障輸出電位平穩(wěn)； 4）化學穩(wěn)定性好、資源豐富、制備成本低等。根據(jù)不同的技術(shù)路線，常見的正極材料可以分為鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）、鎳鈷錳酸鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）等。鈷酸鋰作為第一代商品化的鋰電池正極材料，具有振實密度大、充放電穩(wěn)定、工作電壓高的優(yōu)勢，在小型電池中應用廣泛。錳酸鋰比容量較低、循環(huán)性能特別是高溫循環(huán)性能使其應用受到了較大的限制；磷酸鐵鋰價格較低、環(huán)境友好、安全性和高溫性能較好，但能量密度較低、低溫性能較差；三元材料能量密度更高，但成本較高，安全性要求更高。三元材料因突出的單體能量密度，能極大程度提升續(xù)航里程，目前廣泛應用于乘用車

3、動力電池中。指標鈷酸鋰錳酸鋰磷酸鐵鋰鎳鈷錳酸鋰鎳鈷鋁酸鋰比容量140-150100-120130-150150-220210-220工作電壓3.73.83.23.63.7（V）循環(huán)壽命500 以上500 以上2000 以上1000 以上500 以上壓實密度4.0-4.23.1-3.32.0-2.43.6-3.83.6-3.8（g/cm3）安全性差良好優(yōu)秀較好差成本高低低中中原材料資源少多多少少充放電穩(wěn)定工藝簡單價格低安全性能好安全性好壽命長電化學穩(wěn)定循環(huán)性能好高能量密度低溫性好表 1：鋰電池各種技術(shù)路徑性能對比（mAh/g）（次）優(yōu)點價格貴缺點壽命低能量密度低放電電壓低能量密度低價格貴高溫性能

4、差安全性差GGII從能量密度上看，磷酸鐵鋰也在逐漸彌補短板，通過補鋰、摻硅以及使用固液混合電解質(zhì)等一系列改進，目前磷酸鐵鋰電池能量密度可以突破 200Wh/kg，電池單體到系統(tǒng)的體積成組效率從 40增加到 60。最新發(fā)布磷酸鐵鋰電池能量密度可高達 210Wh/kg，單體能量密度已經(jīng)達到三元 NCM 5 系水平。從成本上看，隨著國家補貼政策的滑坡，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢愈發(fā)顯著。正極材料在鋰電池的成本中占比高達 30-40，因此降低正極材料成本是降低電池成本的關(guān)鍵。磷酸鐵鋰原材料主要為碳酸鋰和正磷酸鐵，并以碳酸鋰為主，盡管由于今年磷酸鐵鋰的火熱局面，導致原料價格有所上升，預計從中長期來看，在具有充足

5、產(chǎn)能且供需平衡的條件下，磷酸鐵鋰仍具有較強的成本優(yōu)勢。1.2 正極材料技術(shù)發(fā)展路徑與展望錳酸鋰（LMO）-磷酸鐵鋰(LFP)-中低鎳(NCM3 系、5 系)-高鎳（NCM8 系）的技術(shù)迭代已完成。2010 年日產(chǎn)最早推出 LMO 體系的電動車,2014 年開始 LFP 體系在國內(nèi)新能源汽車上得到廣泛應用，隨著市場對乘用車續(xù)航里程的要求，2016 年來三元材料逐步應用到新能源車上，在補貼退坡的大背景下，三元材料逐漸從中低鎳往高鎳化發(fā)展，目前高鎳 811 材料體系已基本成熟，容百科技、當升科技等廠商已具備量產(chǎn)能力。圖 2： 鋰電池正極材料技術(shù)發(fā)展路徑GGII三元材料中，鎳、鈷、錳是過渡金屬元素，形

6、成固溶體，原子可任意比例混排。鎳上升會提升比容量，錳呈現(xiàn)電化學惰性，主要起穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，鈷既能穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，又能減小陽離子混排，有利于電池循環(huán)性能。目前電池能量密度方面鎳鈷鋁酸鋰鎳鈷錳酸鋰 811鎳鈷錳酸鋰 622鎳鈷錳酸鋰 523，隨著能量密度的提升，整車里程焦慮不斷改善，電池成本不斷下降。表 2：三元正極材料性能對比類型能量密度性能特點應用領(lǐng)域NCM333150Wh/kg兼具能量密度、倍率性能和安消費電子、電動汽車、高倍率全性能電池NCM523165Wh/kg高容量和熱穩(wěn)定性，工藝成熟電動汽車、電動自行車、消費電子NCM622180Wh/kg加工性能好電動汽車，高端筆記本電腦NCM

7、811>200Wh/kg高容量，循環(huán)性能好電動汽車、消費電子NCA>200 Wh/kg高容量，低溫性能好電動汽車，主要供應 Tesla容百科技招股書，川財證券長續(xù)航里程是新能源乘用車首要的技術(shù)指標，采用高鎳技術(shù)提升鋰電池的能量密度成為中長期比較確定的解決方案。一般來說，600 公里以上續(xù)航的新能源汽車，高鎳技術(shù)是較好的選擇，800 公里以上續(xù)航的新能源汽車，高鎳幾乎是唯一的選擇。圖 3： 高鎳正極的使用趨勢容百科技招股書從能量密度上看，磷酸鐵鋰也在逐漸彌補短板。中國科學院院士歐陽明高表示，通過補鋰、摻硅以及使用固液混合電解質(zhì)等一系列改進，目前磷酸鐵鋰電池能量密度可以突破 200Wh

8、/Kg，電池單體到系統(tǒng)的體積成組效率從 40增加到 60。國軒高科于 2021年初發(fā)布的磷酸鐵鋰電池能量密度高達 210Wh/kg，單體能量密度已經(jīng)達到三元 NCM5 系水平。從成本上看，隨著國家補貼政策的滑坡，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢愈發(fā)顯著。正極材料在鋰電池的成本中占比高達 30-40，因此降低正極材料成本是降低電池成本的關(guān)鍵。磷酸鐵鋰原材料主要為碳酸鋰和正磷酸鐵，并以碳酸鋰為主；其中正磷酸鐵價格相對穩(wěn)定，碳酸鋰價格有一定波動。盡管由于今年磷酸鐵鋰的火熱局面，導致原料價格有所上升，預計從長遠來看，在具有充足產(chǎn)能且供需平衡的條件下，磷酸鐵鋰仍具有成本優(yōu)勢。圖 4： 鋰電池各部分成本占比正極負極隔膜

9、電解液其他GGII二、新能源汽車高速增長，磷酸鐵鋰裝機量持續(xù)提升2.1 新能源汽車高速增長，滲透率不斷提升2021 年電動車滲透率持續(xù)提升。2021 年 12 月份電動車銷量為 53.09 萬臺，環(huán)比增加18.02，同比增加113.9；電動車滲透率從2021 年1 月的7.16提升到12 月的19.06。從全年來看，2021 年電動車銷量達 350.7 萬臺，全年滲透率為 13.4 。2021 年動力電池裝機電量持續(xù)提升，年底環(huán)比增速極速上升。2021 年動力電池裝機電量在 12 月份達到 263.7GWh，環(huán)比提升 45.4，同比提升 96。從全年增長趨勢看，前三季度裝機電量穩(wěn)步提升，環(huán)比增

10、速約 35，第四季度極速上升，環(huán)比增速達 60左右。圖 5： 國內(nèi)新能源汽車銷量53.0944.9938.3417.9222.58 20.62 21.74 25.57 27.0632.10 35.7510.9660402001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2019年2020年2021年wind，單位：萬輛圖 6： 國內(nèi)鋰電池產(chǎn)量2500002000001500001000005000003月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2019年2020年2021年wind，單位：萬只圖 7： 國內(nèi)新能源汽車滲透率25%20%17.84%17.29%17.1894.%06%1

11、5%10%5%0%7.16%14.52%12.69%7.54% 8.94% 9.16% 10.22%16.44%1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2019年2020年2021年wind，單位：2021Q4，新發(fā)車型中新能源車型占比達 29，占比同比增速達 52。電動車型的持續(xù)高比例供給可助力電動化滲透率進一步提升。傳統(tǒng)合資品牌擁抱電動化，助力電動化進一步滲透。2021 年，合資品牌中大量品牌新發(fā)車型中電動車占比達到較高水平，雪佛蘭、大眾、福特已分別達到 33、26以及 25。對比 2020H2-2021H1 這一年期間，大量品牌電動車占比提升迅速，現(xiàn)代、大眾占比環(huán)比增速達

12、142及 120。傳統(tǒng)合資品牌加速擁抱電動化，有利于電動車進一步快速滲透。2.2 新型電池技術(shù)引領(lǐng)磷酸鐵鋰電池裝機量持續(xù)提升2019 年以前，國內(nèi)補貼政策與能量密度呈強相關(guān)（高能量密度方案給予更高的系數(shù)補貼，且逐年上調(diào)能量密度標準），同時車型結(jié)構(gòu)快速由 250km 以下向 300-400km 切換，使得質(zhì)量能量密度偏低的磷酸鐵鋰路線承受了較大的壓力；疊加商用車補貼退坡帶來的產(chǎn)銷壓力，進一步致使磷酸鐵鋰需求承壓。2020 年，國內(nèi)新能源汽車補貼經(jīng)歷大幅退坡，對于車企的技術(shù)方案選擇造成較大難度，補貼方案也不再一味強調(diào)能量密度提升；另外，磷酸鐵鋰電池的技術(shù)進步，彌補了磷酸鐵鋰和三元電池之間的性能差異

13、，寧德時代、比亞迪先后推出了 CTP、刀片電池的封裝工藝革新，帶來了電芯到 PACK 環(huán)節(jié)效率的大幅抬升，進而使得電芯能量密度較低的磷酸鐵鋰，可以憑借新的封裝工藝，達到更好的成組能量密度。表 3:新型磷酸鐵鋰電池性能電池企業(yè)技術(shù)細節(jié)描述優(yōu)點寧德時代CTP比亞迪刀片電池國軒高科JTMCell to Pack，電芯直接集成到電池包96 厘米×9 厘米×1.35 厘米的單體電池，陣列排布，電芯直接成組既是能量件也是結(jié)構(gòu)件Jelly Roll to Module,卷芯直接放在模組里一次完成制作空間利用率提升 15-20零件數(shù)量減少 40能量密度提升 10-15更高的體積利用率能量密

14、度大幅提升整體強度大幅提升工藝簡單成本較低標準化GGII采用 CTP 技術(shù)方案后，磷酸鐵鋰的能量密度可以接近 5 系三元鋰電池的水平，進而使得磷酸鐵鋰方案能夠覆蓋續(xù)航里程 400km 左右的車型，磷酸鐵鋰電池開始加速滲透。據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計，2021 年 12 月動力電池產(chǎn)量共計 31.6GWh，其中三元電池產(chǎn)量 11.4GWh，環(huán)比上升 10.1；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量 20.1GWh，環(huán)比增長 12.7。 12 月動力電池裝機量 26.2GWh，同比增長 102.4，環(huán)比上升 25.9。其中三元電池裝機量 11.1GWh，同比增長 84.7，環(huán)比上升 19.7，占比 42.2；磷

15、酸鐵鋰裝機量 15.1GWh，同比增長 118.5，環(huán)比上升 30.1，占比 57.4，單月裝機量創(chuàng)歷史新高。全年磷酸鐵鋰滲透率達到 51.7，較 2020 年同比上升 13.2 個百分點。圖 8：中國動力電池裝機量300002500020000150001000050002020-012020-022020-032020-042020-052020-062020-072020-082020-092020-102020-112020-122021-012021-022021-032021-042021-052021-062021-072021-082021-092021-102021-1120

16、21-120磷酸鐵鋰三元GGII，單位（兆瓦時）高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球磷酸鐵鋰正極材料出貨量 48.5萬噸，同比增長 239，其中中國磷酸鐵鋰正極材料出貨量為 48 萬噸。GGII 預計 2022年全球磷酸鐵鋰正極材料出貨量有望接近 100 萬噸。從增長驅(qū)動力來看，GGII 分析帶動 2021 年磷酸鐵鋰正極材料出貨量高速增長的主要原因有：1） 中國動力電池出貨量 226GWh，其中鐵鋰動力電池出貨量超 117GWh，鐵鋰動力電池出貨量同比增長超 250；2） 在碳交易市場壓力下，2021 年全球儲能鋰電池出貨量 70GWh，增長 159，磷酸鐵鋰路線占比超

17、50，預計 2025 年全球儲能鋰電池磷酸鐵鋰路線占比將超過 70以上； 2021 年中國儲能鋰電池出貨量 48GWh，磷酸鐵鋰路線占比約 98.5；3） 受動力以及儲能電池市場高速增長帶動，2021 年中國磷酸鐵鋰鋰電池出貨量171GWh，同比增長 242；4） 隨著動力電池工藝技術(shù)進步，磷酸鐵鋰電池包的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新使搭載磷酸鐵鋰電池的車型續(xù)航里程普遍達到 400-600 公里；5） 磷酸鐵鋰電池的低溫性能持續(xù)改善，磷酸鐵鋰電池技術(shù)的進步、熱管理系統(tǒng)的進步以及熱泵空調(diào)的逐步普及，改善了搭載磷酸鐵鋰電池車型的低溫續(xù)航能力；6） 上游原材料價格大幅度上漲，車企及動力電池企業(yè)降本壓力增大，成本更低的磷

18、酸鐵鋰電池部分替換成本更高的三元鋰電池。圖 9：全球磷酸鐵鋰出貨量1201008060402002019202020212022EGGII，單位（萬噸）三、正極材料行業(yè)競爭格局和重點公司介紹3.1 產(chǎn)能緊張導致市場集中度下降，優(yōu)秀公司競爭力依然領(lǐng)跑產(chǎn)能方面，截止 2021 年底，國內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)能為 64 萬噸/年，根據(jù)各公司投產(chǎn)計劃，磷酸鐵鋰產(chǎn)能在未來幾年內(nèi)擴張迅速，預計 2024 年年底磷酸鐵鋰產(chǎn)能將增加 139.6萬噸至 204 萬噸，2021 年到 2024 年 CAGR 達 46。相較而言，僅 4 家公司在 2021 年發(fā)布了三元正極材料擴產(chǎn)公告，預計截至 2024 年，三元電池正極材

19、料產(chǎn)能將增加 33 萬噸，遠低于磷酸鐵鋰產(chǎn)能增量。根據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）的數(shù)據(jù)顯示和分析，從產(chǎn)量來看，湖南裕能連續(xù)兩年穩(wěn)居行業(yè)第一位，且市占率在 2021 年進一步提升至 25。2020 年前五名的市場份額為 83，2021 年市場前五名市場份額降低到 64，GGII 分析主要原因如下：1）2016-2020 年上半年，受補貼政策影響，磷酸鐵鋰正極材料需求幾乎停止了增長，競爭激烈，不少磷酸鐵鋰材料企業(yè)停產(chǎn)或破產(chǎn)，市場集中度得到提升；2）2020 年下半年開始，磷酸鐵鋰正極材料需求的大幅度增加，很多停產(chǎn)的磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)進行復產(chǎn)，并引起新的競爭者進入磷酸鐵鋰正極材料行業(yè)，磷酸鐵鋰

20、正極材料企業(yè)變多，行業(yè)集中度降低；3）頭部磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)產(chǎn)能不足，頭部動力電池企業(yè)入股磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)，積極導入新的磷酸鐵鋰正極材料供應商，擠占頭部磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)份額。3.2 重點公司介紹德方納米公司國內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)能最大，布局新一代磷酸鐵鋰材料。公司成立于2007 年1 月，主要產(chǎn)品為納米磷酸鐵鋰和碳納米導電管。公司2010 年納米磷酸鐵鋰產(chǎn)能首次突破500噸/年，2013 年碳納米管導電液大規(guī)模投產(chǎn)，2019 年 4 月創(chuàng)業(yè)板上市，2021 年一季度剝離碳納米導電管業(yè)務聚焦納米磷酸鐵鋰，目前公司為寧德時代和億緯鋰能的磷酸鐵鋰正極主供。公司具有客戶結(jié)構(gòu)好、產(chǎn)能落地快、生產(chǎn)成本低

21、等競爭優(yōu)勢。1）客戶結(jié)構(gòu)好：2019 和 2020 年公司前兩大客戶（寧德時代、億緯鋰能）合計銷售金額占比達到 832）產(chǎn)能落地快：公司 2021-2023 年底產(chǎn)能將分別達到 12、30、45 萬噸，產(chǎn)能擴張速度全球第一。3）生產(chǎn)成本低：公司獨家“自熱蒸發(fā)液相合成法”制備磷酸鐵鋰，相比于固相法，制備過程中可以節(jié)省部分設(shè)備以及能源費用，可以降低非原材料成本。富臨精工公司“汽車零部件+磷酸鐵鋰”雙主業(yè)。公司汽車零部件業(yè)務目前以 VVT 和挺柱為主的發(fā)動機精密零部件、以電子水泵、電磁閥、電子油泵以及智能控制器為主的智能電控系統(tǒng)、以減速器為主的新能源車載電驅(qū)動系統(tǒng)三大產(chǎn)品系列的產(chǎn)業(yè)格局。磷酸鐵鋰深度

22、綁定寧德時代，產(chǎn)能快速釋放。公司與寧德時代、寧德時代指定方以及長江晨道增資認購江西升華增加的注冊資本 5 億元，從而深度綁定寧德時代。2021 年產(chǎn)能將達到 6.2萬噸，2021 年 7 月，公司規(guī)劃新增投資建設(shè)年產(chǎn) 25 萬噸磷酸鐵鋰正極材料項目，并先行啟動一期項目，即新建年產(chǎn) 6 萬噸磷酸鐵鋰正極材料項目。本項目依托射洪基地年產(chǎn)5 萬噸鋰電正極材料項目的建設(shè)經(jīng)驗，于 2021 年 9 月份啟動建設(shè)，并計劃于 2022 年 10月前實現(xiàn)項目投產(chǎn)，屆時公司磷酸鐵產(chǎn)能將達到 12.2 萬噸。公司采用草酸亞鐵固相法的工藝路線，產(chǎn)品具有壓實密度高的優(yōu)勢，在中高端乘用車領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間。龍蟠科技公司“車用尿素+磷酸鐵鋰”雙主業(yè)。公司自 2003 年成立，2009 年設(shè)立“可蘭素”，進入車用尿素市場，經(jīng)過十多年的發(fā)