鋰電正極材料行業(yè)之德方納米研究報(bào)告

鋰電正極材料行業(yè)之德方納米研究報(bào)告德方納米：立足于納米技術(shù)的鐵鋰龍頭德方納米成立于2007年，到目前已有15年的沉淀，公司成立之初即從事納米化相關(guān)業(yè)務(wù)，包括碳納米管、納米氧化鋁、納米碳纖維等，隨后在2008年將納米技術(shù)延伸至磷酸鐵鋰領(lǐng)域，并成為國家863計(jì)劃的動力電池方案，在鋰電材料方面有深厚的積累。公司與動力電池龍頭均有深度的合作，比亞迪起始于2009年，寧德時(shí)代的大規(guī)模供貨開始于2014年，億緯鋰能等電池新銳也在2016年進(jìn)入其供應(yīng)鏈。德方納米最鮮明的特點(diǎn)以及有別于其他磷酸鐵鋰正極企業(yè)之處，是公司的磷酸鐵鋰技術(shù)是基于其納米化技術(shù)的延伸，工藝路線具有創(chuàng)新性。公司現(xiàn)董事長孔令涌、原董事長吉學(xué)文、原董事兼技術(shù)顧問王允實(shí)均在納米材料領(lǐng)域研發(fā)多年，2007年共同創(chuàng)業(yè)后嘗試探索在磷酸鐵鋰正極上應(yīng)用納米化技術(shù)，并開創(chuàng)了獨(dú)特的制備工藝“自熱蒸發(fā)液相合成納米磷酸鐵鋰技術(shù)”。目前磷酸鐵鋰正極的老牌龍頭，基本上技術(shù)積累都集中在磷酸鐵、草酸亞鐵、氧化鐵領(lǐng)域，德方納米另辟蹊徑形成了差異化競爭?；诠径嗄陮{米化的堅(jiān)持，可以看到公司目前的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)聚焦于納米磷酸鐵鋰和碳納米導(dǎo)電劑業(yè)務(wù)，且不斷展現(xiàn)出產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢，收入體量從2014年1.3億元，增長至2021年前三季度的22.7億元，成長性可觀。從磷酸鐵鋰的市場份額，憑借液相法工藝的差異化競爭，公司保持市場份額的領(lǐng)先，近四年市占率均保持在20%以上，為行業(yè)龍頭。即使是在2021年乘用車磷酸鐵鋰快速放量的背景下，公司也憑借出貨高增長維持市場份額穩(wěn)定，進(jìn)一步凸顯公司競爭力。從股權(quán)結(jié)構(gòu)上看，公司創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)吉學(xué)文、王允實(shí)、孔令涌為一致行動人，合計(jì)持股比例達(dá)37.76%，為公司控股股東及實(shí)際控制人，2019年王允實(shí)先生去世，其股份由其配偶趙旭及其子女繼承。同時(shí)公司積極推進(jìn)股權(quán)激勵，2020年第一期限制性股票授予116名高管及核心人員，2021年第二期授予147名激勵對象，2021年底進(jìn)一步授予三期202名激勵對象，通過股權(quán)激勵公司團(tuán)隊(duì)核心團(tuán)隊(duì)。磷酸鐵鋰：需求景氣與盈利擴(kuò)張的共振磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)自2021年以來步入發(fā)展的快車道，成為鋰電產(chǎn)業(yè)鏈炙手可熱的環(huán)節(jié)，一方面是磷酸鐵鋰需求趨勢明朗，滲透率提升的邏輯下增速遠(yuǎn)高于行業(yè)增速；二是磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)持續(xù)的供不應(yīng)求，價(jià)格上漲和盈利擴(kuò)張使得企業(yè)盈利兌現(xiàn)。需求景氣：動力鐵鋰回潮，儲能市場井磷酸鐵鋰需求自2021年以來加速提升噴，從國內(nèi)動力電池裝機(jī)口徑看，2021Q4占比已超過50%，電池出貨口徑更是在三季度前后達(dá)到50%，四季度接近60%。從國內(nèi)正極的出貨口徑看，磷酸鐵鋰正極在全部正極中的出貨占比，從2020H1以前的35%-40%，提升至2021Q4的58%，需求增速顯著超越行業(yè)。磷酸鐵鋰的高景氣一是來自于動力電池市場的回潮。2020年以來伴隨補(bǔ)貼退坡，CTP等創(chuàng)新封裝工藝的應(yīng)用提升了電池能量密度，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯。磷酸鐵鋰物料成本更低，電芯成本上較三元電池方案低15%-20%。如果考慮鐵鋰率先應(yīng)用CTP工藝，而三元尤其是高鎳應(yīng)用CTP穩(wěn)步推進(jìn)，則磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢階段性達(dá)到20%以上，定價(jià)上也具備15%以上的價(jià)格優(yōu)勢，進(jìn)而推動了磷酸鐵鋰的快速回潮。國內(nèi)車企對磷酸鐵鋰方案響應(yīng)積極，從新車目錄上看，近幾批次鐵鋰乘用車車型申報(bào)占比穩(wěn)定在50%左右的水平，其中也不乏明星車型的放量，例如比亞迪漢、特斯拉

Model3、ModelY、宏光MINI、小鵬P7/P5等，目前磷酸鐵鋰方案已經(jīng)覆蓋了特斯拉、新興造車、自主品牌，且車型級別跨越了A00級到C級車，國內(nèi)車企接受度高。從海外的情況看，磷酸鐵鋰方案也在逐步納入考量，其中最積極的是特斯拉，其在2020年即計(jì)劃在長循環(huán)方案中導(dǎo)入磷酸鐵鋰，2021年更是表示磷酸鐵鋰的應(yīng)用占比將超過60%。除了特斯拉外，大眾、Stellantis、戴姆勒也明確表示磷酸鐵鋰方案的導(dǎo)入，不過也有雷諾等車企暫時(shí)不會考慮磷酸鐵鋰，預(yù)計(jì)海外車企對磷酸鐵鋰的應(yīng)用會相對滯后

（本身也要考慮到車型開發(fā)的周期），不過滲透率提升的趨勢明確。故我們預(yù)計(jì)磷酸鐵鋰在新能源車上的滲透率將逐步提升，其中國內(nèi)在2021-2023年有望持續(xù)上行，乘用車中的磷酸鐵鋰占比或超過50%，整體占比有望達(dá)到55%左右；海外磷酸鐵鋰的應(yīng)用有望在2023年前后加速（特斯拉存在超預(yù)期可能），在2025年有望達(dá)到20%-30%的滲透率水平，進(jìn)而帶動全球磷酸鐵鋰占比趨于40%。磷酸鐵鋰的高景氣二是來自于儲能的井噴式增長。全球儲能市場正處于拐點(diǎn)階段，美國2020H2以來實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長，表前市場在RA合同、PPA模式驅(qū)動下，商業(yè)模式理順、經(jīng)濟(jì)性顯著提升，有望連續(xù)翻兩倍增長。歐洲過去幾年保持平穩(wěn)增長，戶用儲能由于居民電價(jià)高企具備經(jīng)濟(jì)性，增長持續(xù)性較強(qiáng)，表前項(xiàng)目伴隨歐洲傳統(tǒng)調(diào)峰方式的退出，也有望迎來增長拐點(diǎn)。相較于美國、歐洲出現(xiàn)的市場增長拐點(diǎn)，國內(nèi)的政策拐點(diǎn)也愈發(fā)清晰，發(fā)改委發(fā)布了儲能指導(dǎo)意見，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)均給予了商業(yè)機(jī)制完善的方向，核心在于解決了責(zé)任主體和成本分?jǐn)偟膯栴}，國內(nèi)儲能加速發(fā)展可期。預(yù)計(jì)在中國、美國、歐洲三大市場的驅(qū)動下，2025年全球鋰電儲能需求有望達(dá)到180-200GWh，相較于2020年20GWh左右的出貨量，實(shí)現(xiàn)五年十倍的高速增長。同時(shí)，國內(nèi)的磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈加速配套全球市場，一方面，國內(nèi)鋰電池企業(yè)加速切入海外儲能市場，自2020年以來，寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、南都電源等鋰電池企業(yè)先后通過UL9540A的認(rèn)證，寧德時(shí)代在海外的儲能放量明顯提速。另一方面，磷酸鐵鋰專利的逐步接觸為儲能鐵鋰的增長提供契機(jī)，磷酸鐵鋰主要有基礎(chǔ)材料專利、碳包覆技術(shù)專利、碳熱還原技術(shù)專利三項(xiàng)專利，目前主要通過支付專利授權(quán)的方式解決供應(yīng)問題，伴隨碳包覆技術(shù)專利以及碳熱還原專利逐步到期（預(yù)計(jì)在2022年前后），磷酸鐵鋰方案在海外市場的競爭優(yōu)勢有望進(jìn)一步凸顯。盈利擴(kuò)張：磷酸漲價(jià)及資源庫存助推利潤增厚伴隨需求端在2021年進(jìn)入高增長階段，磷酸鐵鋰及磷酸鐵因一定的擴(kuò)產(chǎn)周期出現(xiàn)供應(yīng)瓶頸，呈現(xiàn)價(jià)格上漲趨勢。從產(chǎn)能擴(kuò)張節(jié)奏看，預(yù)計(jì)2022年磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈仍將保持偏緊，2023年或有邊際緩解，也取決于行業(yè)新進(jìn)入者的有效產(chǎn)能釋放情況。原材料價(jià)格上漲推動下，磷酸鐵鋰正極環(huán)節(jié)呈現(xiàn)盈利擴(kuò)張，典型的是德方納米的單噸凈利從2021H1的0.3-0.4萬，抬升至2021Q4的1.5-1.6萬，主要來自于：1）液相法、磷酸鐵銨法工藝采用磷酸一銨為原料，磷酸鐵鈉法則為磷酸，磷酸與磷酸一銨的價(jià)差拉大在正極價(jià)格上有所體現(xiàn)；2）碳酸鋰漲價(jià)帶來的庫存升值；3）規(guī)模效應(yīng)及盈利改善。考慮到磷酸鐵鋰行業(yè)供需仍偏緊，判斷階段性的高盈利仍是可存在，不過從中長期看，磷酸鐵鋰環(huán)節(jié)龍頭公司的盈利水平將取決于成本曲線。從磷酸鐵鋰正極企業(yè)的毛利率對比來看，企業(yè)歷史上的差異并不明顯，湖北萬潤、德方納米、湖南裕能的毛利率相對較高，不過也會受到產(chǎn)能利用率、庫存價(jià)格等因素的擾動。展望來看，德方納米的液相法有望逐步呈現(xiàn)成本優(yōu)勢。液相法在成本端的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

1）能耗較低，德方納米采用“自熱蒸發(fā)液相合成法”，在前驅(qū)體合成工序無需外部條件加熱，同時(shí)因?yàn)轭w粒納米化，也無需球磨工序；因而從各企業(yè)披露的單噸電耗來看，德方納米較固相法方案同期的電耗水平最低。2）原材料品味優(yōu)勢，鋰源是磷酸鐵鋰最主要的成本項(xiàng)，目前企業(yè)多以采購電池級碳酸鋰為主，包括德方納米招股說明書披露的原材料也為電池級碳酸鋰，不過理論上講液相法的工藝反應(yīng)更加均勻，在保證產(chǎn)品品質(zhì)的情況下對原材料的品味要求可以更低，包括應(yīng)用鹽湖、云母的碳酸鋰，以及工業(yè)級碳酸鋰，進(jìn)而帶來成本優(yōu)勢。3）鋰源單耗較低，固相法燒結(jié)后可能存在殘鋰，因而通常需要過量配置2%-5%的鋰源；液相法元素配置更為精確。未來德方納米有望進(jìn)一步在鋰源層面降本，即探索用磷酸鋰替代目前的碳酸鋰路線，從當(dāng)前鹽湖提鋰的主流工藝對比看，前段工序主要為了去除鎂等鹵水中的雜質(zhì)，德方納米的專利更多考慮了草酸加熱分解形成性能更好的納米多孔磷酸鋰，帶來的成本下降一方面是節(jié)約了純堿的成本，按照1kg磷酸鐵鋰需要0.24kg碳酸鋰，1kg碳酸鋰需要2kg左右純堿計(jì)算，在純堿2000元左右的歷史中樞價(jià)格下可以帶來1500-2000元/噸（磷酸鐵鋰口徑）的成本改善；另一方面磷酸鋰的溶解性明顯弱于碳酸鋰，因而要求的溶液濃度更低，將帶來濃縮環(huán)節(jié)成本和資本開支的明顯下降。磷酸鋰路線更加適用于液相法、草酸亞鐵路線，因而對德方納米而言是未來實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)勢的重要途徑。總結(jié)來看，得益于工藝路線優(yōu)勢以及上游原料上漲，預(yù)計(jì)德方納米短期盈利能力仍保持較高水平，從中期來看，超額利潤將合理回歸，不過伴隨液相法工藝趨于成熟，創(chuàng)新性的鋰源降本路徑逐步體現(xiàn)，公司仍有望成為磷酸鐵鋰環(huán)節(jié)成本曲線最左側(cè)的企業(yè)。阿爾法之一：儲能鐵鋰領(lǐng)先，穩(wěn)定份額的基本盤根據(jù)前文測算的結(jié)論，儲能是磷酸鐵鋰重要的需求場景，預(yù)計(jì)2025年儲能用鐵鋰電池將達(dá)到250GWh左右，對應(yīng)磷酸鐵鋰正極需求在50-60萬噸，占磷酸鐵鋰整體需求的25%以上；從更遠(yuǎn)期維度看，儲能市場將相當(dāng)于動力市場的40%左右，且儲能磷酸鐵鋰的滲透率將明顯高于動力，因而儲能是磷酸鐵鋰中有阿爾法的賽道。德方納米在儲能磷酸鐵鋰正極方面具備比較優(yōu)勢，一是來自于液相法工藝循環(huán)壽命長、一致性高，在成本對循環(huán)壽命高度敏感的儲能市場具備性能優(yōu)勢。從各工藝路線對比來看，德方納米的液相法一次顆粒粒徑最小，且分布均勻，產(chǎn)品一致性好，因而在電化學(xué)性能及循環(huán)壽命上具備明顯優(yōu)勢。固相法從粒徑大小和分布來看，則距離液相法產(chǎn)品有一定距離。性能的差異化本質(zhì)上由工藝路線決定，液相法是將原材料在液態(tài)的漿料中反應(yīng)，并蒸發(fā)溶液凝固為固體，反應(yīng)過程充分且一致；而固相法可以通過磷酸鐵納米化、球磨等工藝降低粒徑大小，但本身粒徑較大的限制決定了無法達(dá)到液相法的參數(shù)，因而循環(huán)壽命液相法有明顯優(yōu)勢。二是德方納米深度綁定寧德時(shí)代、億緯鋰能等頭部電池廠，享受全球儲能高增長。德方納米自成立之初便于動力電池龍頭深度合作，比亞迪的合作起始于2009年，寧德時(shí)代的大規(guī)模供貨開始于2014年，億緯鋰能等電池新銳也在2016年進(jìn)入其供應(yīng)鏈。從公司近幾年的收入結(jié)構(gòu)看，寧德時(shí)代的占比持續(xù)保持在65%以上，客戶結(jié)構(gòu)優(yōu)異；同時(shí)從公司2018年的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，儲能已經(jīng)占到11%的磷酸鐵鋰收入比例，在近兩年儲能行業(yè)爆發(fā)式增長的背景下，預(yù)計(jì)公司儲能占比進(jìn)一步提升。公司未來與寧德時(shí)代、億緯鋰能的合作有望進(jìn)一步深化，2019年公司與寧德時(shí)代成立合資公司，規(guī)劃曲靖1萬噸磷酸鐵鋰產(chǎn)能，2020年進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)至2萬噸；2021年再度在江安縣規(guī)劃8萬噸合資產(chǎn)能，合計(jì)將達(dá)到10萬噸。同時(shí)公司在2021年與億緯鋰能合資10萬噸產(chǎn)能，綁定龍頭電池廠也印證了公司的產(chǎn)品競爭力。寧德時(shí)代和億緯鋰能是全球鋰電池的頭部企業(yè)，寧德時(shí)代2021年底產(chǎn)能超200GWh，2022年有望進(jìn)一步達(dá)到350GWh左右，遠(yuǎn)期已規(guī)劃產(chǎn)能超700GWh。億緯鋰能則在2021年明顯加大的產(chǎn)能規(guī)劃力度，在2021年底50-60GWh的基礎(chǔ)上，2022年底有望達(dá)到150GWh左右，其中鐵鋰產(chǎn)能將超80GWh，遠(yuǎn)期規(guī)劃接近300GWh。從儲能業(yè)務(wù)來看，寧德時(shí)代覆蓋全球表前、戶用優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目及渠道，儲能出貨呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，2021年出貨增長近7倍，全球份額超30%，再度登頂全球第一，2022年高增長有望延續(xù)。億緯鋰能同樣在儲能領(lǐng)域積極布局，除產(chǎn)能擴(kuò)張外，也與美國集成商簽訂供貨協(xié)議，入股沃太能源進(jìn)行戶用布局等。均有望帶動德方納米出貨高增長。阿爾法之二：磷酸錳鐵鋰、補(bǔ)鋰劑引領(lǐng)技術(shù)進(jìn)步立足于儲能鐵鋰的基本盤，德方納米進(jìn)一步擴(kuò)大研發(fā)范圍，在新技術(shù)上屢見突破，有望成為公司潛在的業(yè)績增長點(diǎn)，一是磷酸錳鐵鋰，二是補(bǔ)鋰劑。磷酸錳鐵鋰：下一代動力方案，德方納米產(chǎn)業(yè)化提速磷酸錳鐵鋰是磷酸鐵鋰重要的技術(shù)進(jìn)步方向，核心原因在于能量密度在正極方面主要由克容量、壓實(shí)密度、電壓平臺三個(gè)因素決定，而磷酸鐵鋰的克容量、壓實(shí)密度方面的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)挖掘的比較充分，電壓平臺提升成為最有潛力進(jìn)一步提高磷酸鐵鋰能量密度的路徑。磷酸錳鐵鋰即在制備磷酸鐵鋰的過程中加入錳元素，憑借著錳元素高充電電壓的特性，磷酸錳鐵鋰正極材料的充電電壓由磷酸鐵鋰的3.4V提升至4.1V，在具有相同的理論比容量以及壓實(shí)密度的情況下，使得電池能量密度提升10%以上的幅度，進(jìn)而使得磷酸鐵鋰的續(xù)航里程上限進(jìn)一步突破，且惰性材料單耗攤薄也將降低電池成本。不過磷酸錳鐵鋰也存在性能缺陷和產(chǎn)業(yè)化瓶頸：1）導(dǎo)電性能較差：錳接近絕緣體的特性導(dǎo)致磷酸錳鐵鋰的導(dǎo)電性能較差，磷酸錳鋰電導(dǎo)率為10^(-14)S/cm，與磷酸鐵鋰相比存在數(shù)量級差異；2）壓實(shí)密度較低：為了提升錳鐵鋰導(dǎo)電性，需要將材料粒徑做到相對較小，從而導(dǎo)致成品的壓實(shí)密度相對較低，如果磷酸錳鐵鋰的壓實(shí)密度低于磷酸鐵鋰，則將弱化電壓平臺提升帶來的收益；3）循環(huán)性能較差：一方面由于錳元素的存在，鋰離子脫嵌與移動難度上升，從而導(dǎo)致較差的導(dǎo)電性能，另一方面由于常規(guī)電解液體系與錳發(fā)生副反應(yīng)，表面形成鈍化層，兩方面因素共同造成錳鐵鋰的循環(huán)性能降低。針對目前存在的產(chǎn)業(yè)化瓶頸，理論上可以通過小粒徑、碳包覆以及添加碳納米管來改善導(dǎo)電性能，通過燒結(jié)工藝優(yōu)化提升壓實(shí)密度，以及通過補(bǔ)鋰技術(shù)提升循環(huán)性能。不過本質(zhì)上是要做到性能指標(biāo)的平衡以及成本的可控性，例如液相法更利于做出小粒徑材料，但需要通過燒結(jié)二次結(jié)晶以提升壓實(shí)密度；碳納米管的添加、補(bǔ)鋰技術(shù)的應(yīng)用會改善導(dǎo)電性能、循環(huán)次數(shù)，但也要考慮工藝、材料應(yīng)用所帶來成本增加。從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度上來看，磷酸錳鐵鋰可以摻雜三元使用，因磷酸鐵錳鋰的電壓平臺與三元接近，可以提升三元方案的安全性，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)如比亞迪、德方納米分別于2016年、2018年申請磷酸鐵錳鋰摻雜技術(shù)的相關(guān)專利。磷酸錳鐵鋰作為動力電池材料目前在兩輪車上有所運(yùn)用，如天能股份

18650錳鐵鋰電池應(yīng)用在小牛F0系列電動車上，此外還有星恒電源。寧德時(shí)代將LxFP作為下一代磷酸鐵鋰方案進(jìn)行研發(fā)推動，同時(shí)在2021年11月增資力泰鋰能布局磷酸錳鐵鋰正極企業(yè)；比亞迪早在2013年即申請過磷酸錳鐵鋰專利，已有多年研發(fā)布局。補(bǔ)鋰劑：硅碳、儲能拉動需求，德方納米提前布局補(bǔ)鋰劑主要用于提升鋰電池的首次效率及循環(huán)壽命。鋰電池首次充放電后部分鋰離子用于形成SEI膜以及內(nèi)嵌負(fù)極無法脫出造成永久性鋰損耗，電池出現(xiàn)不可逆的容量下降現(xiàn)象。為了彌補(bǔ)該部分缺失的鋰離子，通常在正極或者負(fù)極添加補(bǔ)鋰劑，從而提升電池的首次充放效率，同時(shí)鋰離子不可逆消耗變少也能夠提高電池的循環(huán)壽命。補(bǔ)鋰劑有正極補(bǔ)鋰和負(fù)極補(bǔ)鋰兩種技術(shù)路線，正極補(bǔ)鋰有望率先突圍。正極補(bǔ)鋰劑采用鐵酸鋰、鎳酸鋰等，負(fù)極補(bǔ)鋰劑則包括鋰粉、鋰箔、鋰帶等。負(fù)極補(bǔ)鋰劑產(chǎn)業(yè)化難題一是工藝過程難量產(chǎn)，鋰金屬負(fù)極補(bǔ)鋰劑過于活潑，儲存及生產(chǎn)過程都需要惰性氣體保護(hù)，量產(chǎn)難度較大。二是添加過程難度較大，負(fù)極補(bǔ)鋰劑如果選擇在勻漿過程中同粘結(jié)劑、負(fù)極活性材料混合，鋰粉不溶于NMP導(dǎo)致無法添加，而更換粘結(jié)劑需要電解液體系一同更換；如果選擇用輥壓的方式將鋰粉/鋰箔加在負(fù)極片上，添加量無法準(zhǔn)確把控，過多會導(dǎo)致鋰沉積進(jìn)而造成鋰枝晶問題，過少則效果不明顯。正極補(bǔ)鋰劑的鐵酸鋰/鎳酸鋰在勻漿過程中與鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑一同混合即可，工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用難題較小。從需求端看，補(bǔ)鋰劑將得益于硅碳負(fù)極的放量以及儲能補(bǔ)鋰需求的增長