新能源汽車行業(yè)研究展望正極材料技術(shù)迭代-高鎳化方向探討

新能源汽車行業(yè)研究展望正極材料技術(shù)迭代_高鎳化方向探討（報(bào)告出品方/作者：國(guó)泰君安證券，王浩，李嘉琪）核心觀點(diǎn)：電動(dòng)化進(jìn)程加快，海內(nèi)外需求共振提升高鎳三元正極材料景氣度。中國(guó)整體增速超越國(guó)際，歐洲增速放緩，美國(guó)滲透率低于全球水平，空間可期海外高鎳三元正極材料需求旺盛，三元材料出貨持續(xù)增長(zhǎng)，高鎳占比持續(xù)提升，是最高增速細(xì)分賽道鎳鈷價(jià)格下行，利好三元比例提升+高鎳比例提升，高鎳三元材料性價(jià)比悄然回升。高鎳三元正極材料優(yōu)勢(shì)明顯，高鎳化有望推動(dòng)行業(yè)走向集中。高鎳三元材料優(yōu)勢(shì)明顯，4680與麒麟電池完美解決安全性與成本問題高鎳比容量顯著提升，是推進(jìn)電池性能提升、成本下降的主要方向，8系高鎳三元占比逐漸上升，超高鎳進(jìn)一步提升高鎳三元競(jìng)爭(zhēng)力，具備高鎳化技術(shù)儲(chǔ)備的頭部三元正極企業(yè)的有更大發(fā)展?jié)摿Ω哝嚾龢O在工藝、技術(shù)、規(guī)模化、資金等方面的具備更強(qiáng)壁壘，格局更優(yōu)，頭部引領(lǐng)格局持續(xù)優(yōu)化。01、產(chǎn)業(yè)空間：電動(dòng)化進(jìn)程加快，海內(nèi)外高鎳三元需求共振1.1、新能源車持續(xù)向好，高鎳是增速最高細(xì)分賽道降本增效、安全性能等方面不斷優(yōu)化催化三元正極材料的技術(shù)革新，正極材料體系是決定電池能量密度和性質(zhì)的主要決定性因素。發(fā)展到商品化鋰電池，負(fù)極基本確定，除石墨外拓展到摻雜硅碳，未來可發(fā)展鋰金屬。目前最廣泛應(yīng)用的是石墨負(fù)極，那么決定鋰電池能量密度及電池性質(zhì)的，主要來自正極材料體系。更低成本+更高能效是行業(yè)共識(shí)的技術(shù)迭代方向，電池包成組效率=所有電池單體的質(zhì)量和/電池包的質(zhì)量，能量密度=電池單體的能量密度/電池系統(tǒng)的能量密度。從公式看提升思路分為兩種——提升電池單體密度和提升成組率，提升電池單體密度最直接方式即采用更高能量密度的電芯，即導(dǎo)入更高能量密度的正極材料。中國(guó)電動(dòng)車增速超越國(guó)際，歐洲增速放緩，美國(guó)滲透率低于全球水平，中國(guó)歐洲占新能源汽車消費(fèi)主要市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)整體增速超越國(guó)際。乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球狹義新能源乘用車銷量達(dá)623萬輛，同比增長(zhǎng)118%，市場(chǎng)滲透率7%，中國(guó)、歐洲市場(chǎng)新能源汽車滲透率已達(dá)13%，其中2021年Q4，中國(guó)新能源汽車滲透率已超20%。GGII預(yù)計(jì)到2025年，全球新能源汽車銷量將達(dá)2,600萬輛，相較于2021年年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為41.42%。美國(guó)市場(chǎng)有較大空間。2022年H1，全球新能源汽車銷量達(dá)498.2萬輛，同比增長(zhǎng)74%，滲透率達(dá)12.9%。中國(guó)新能源汽車銷量達(dá)244.6萬輛，同比增長(zhǎng)127.8%，滲透率達(dá)23.0%；歐洲新能源汽車銷量達(dá)56.2萬輛，同比增長(zhǎng)23.7%，滲透率達(dá)20.4%；美國(guó)新能源乘用車銷量達(dá)21.6萬輛，同比增長(zhǎng)71.8%，滲透率達(dá)6.5%。1.2、海外市場(chǎng)高鎳三元需求旺盛,高鎳車型推出和放量將成為需求增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力海外以三元需求為主，高鎳車型推出和放量將成為三元電池需求增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力，歐洲市場(chǎng)動(dòng)力電池裝機(jī)量以三元材料為主,近年高鎳三元裝機(jī)量同比增長(zhǎng)近500%。2017-2020年，歐洲動(dòng)力電池裝機(jī)量由16.5GWh上升至98.1GWh，CAGR達(dá)81.4%。其中三元?jiǎng)恿﹄姵匮b機(jī)量始終占據(jù)主導(dǎo)地位，2020年占比超過90%。三元材料之中，NCM622占據(jù)主導(dǎo)地位，2017-2020年，裝機(jī)量由4.1GWh上升至50.8GWh，CAGR達(dá)131.4%。2021年1-11月歐洲動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)144.9GWh，同比增長(zhǎng)92.1%。三元?jiǎng)恿﹄姵厝哉紦?jù)主導(dǎo)地位，占比提升至95.4%；其中8系三元裝機(jī)量達(dá)30.2GWh，同比增長(zhǎng)495.2%，比重從6.7%大幅提升至20.9%。高鎳三元正極或?yàn)樵鏊僮羁斓恼龢O細(xì)分環(huán)節(jié)。根據(jù)車廠和車型規(guī)劃，據(jù)高工鋰電預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2022年中國(guó)、美國(guó)、歐洲新能源汽車高鎳電池滲透率分別可達(dá)20%、77%、66%，高鎳三元正極需求超40萬噸，到2025年中國(guó)、美國(guó)、歐洲高鎳電池滲透率分別可達(dá)30%、78%、77%，高鎳三元正極需求超150萬噸，預(yù)計(jì)YOY可達(dá)53%，或?yàn)樵鏊僮羁斓恼龢O細(xì)分環(huán)節(jié)。海外以三元需求為主，高鎳車型推出和放量將成為三元電池需求增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力，歐洲市場(chǎng)：2035年歐盟實(shí)現(xiàn)零排放，歐洲新能源汽車滲透率持續(xù)提升。2021年歐洲市場(chǎng)新能源汽車銷量達(dá)到226.3萬輛，其中BEV達(dá)到121.8萬輛，同比增長(zhǎng)63.4%，PHEV銷量達(dá)到104.5萬輛，同比增長(zhǎng)68.5%；滲透率方面，累積滲透率達(dá)19.2%。2022年H1歐洲整體新能源汽車銷量達(dá)到112.0萬輛，同比增長(zhǎng)8.8%，累計(jì)滲透率達(dá)到20.0%。歐盟實(shí)施全球最嚴(yán)碳排放標(biāo)準(zhǔn)顯示其勢(shì)在必行的電動(dòng)化決心。1.3、鎳鈷價(jià)格下行，高鎳三元性價(jià)比悄然回升三元正極定價(jià)為成本加成模式，應(yīng)用場(chǎng)景主要為車用，三元正極定價(jià)是成本加成模式，即核算核心原材料前驅(qū)體和碳酸鋰/氫氧化鋰的成本水平，在此基礎(chǔ)上，加上合理加工費(fèi)，形成三元正極的價(jià)格。因此三元正極定價(jià)是動(dòng)態(tài)變化的。歷史上看，在碳酸鋰價(jià)格大幅上漲之前，硫酸鎳為高鎳三元電池第一大原材料成本來源，占比電池總成本約20%。三元正極主要原料為三元前驅(qū)體和碳酸鋰/氫氧化鋰，隨著型號(hào)走向高鎳化，鈷的占比下降，鎳占比提升，鎳已經(jīng)成為三元正極的成本核心之一。鎳鈷價(jià)格往下，利好高鎳比例提升+三元比例提升。成本上，預(yù)計(jì)鎳價(jià)持續(xù)下行疊加能量密度提升，高鎳三元正極材料度電成本有望下降10%以上，與LFP材料度電差距顯著縮?。话踩陨?，材料體系和電池系統(tǒng)兩方面均有實(shí)質(zhì)性突破，部分廠商高鎳電池可以通過針刺實(shí)驗(yàn)，性能上，通過工藝優(yōu)化以及材料表面修飾，高鎳三元體系性能優(yōu)勢(shì)更加突出，預(yù)計(jì)2023年麒麟電池和4680電池重磅產(chǎn)品放量，強(qiáng)拉動(dòng)三元高鎳滲透率提升，從實(shí)際需求端看，車用動(dòng)力電池是三元正極的主要應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)計(jì)2025年對(duì)三元正極需求量超150萬噸；三元電池在部分?jǐn)?shù)碼產(chǎn)品、輕型動(dòng)力、電動(dòng)工具領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用。02、競(jìng)爭(zhēng)格局：高鎳三元優(yōu)勢(shì)明顯，高鎳化有望推動(dòng)行業(yè)走向集中2.1、技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)單晶三元正極材料難點(diǎn)在包覆材料與工藝控制，單晶工藝的優(yōu)點(diǎn)：減少副反應(yīng)并提升能量密度。在電池充放電過程中，由于各向異性的晶格變化，多晶材料容易出現(xiàn)晶界開裂，導(dǎo)致二次顆粒發(fā)生破碎。從而導(dǎo)致副反應(yīng)快速增加，阻抗上升，性能快速下降等。采用單晶顆粒，可以減少晶界，減少副反應(yīng)的發(fā)生，還能提高壓實(shí)密度，從而提高能量密度。與多晶相比，單晶材料的循環(huán)性能一般會(huì)好很多。單晶的工藝難度：通過包覆/摻雜等方法進(jìn)行改性，難點(diǎn)是包覆材料的選擇和工藝控制，研發(fā)難度在于單晶更高的燒結(jié)溫度引起鋰鎳的混排。對(duì)正極材料的包覆/摻雜可以降低游離鋰、降低內(nèi)阻、提高材料在高溫、高鎳、高電壓環(huán)境下的循環(huán)穩(wěn)定性。包覆/摻雜可以彌補(bǔ)單晶材料功率性能差、內(nèi)阻大等缺點(diǎn)，單晶三元正極燒結(jié)多次提升性能：對(duì)改性的要求越高，使用的包覆材料種類越多，可能需要的燒結(jié)次數(shù)越多，若燒二次，成本更低；若燒三次，性能更好。不同包覆劑的包覆溫度不一樣，包覆硼的溫度是300℃、包覆其他元素是600℃。具體選擇三燒還是二燒，每家企業(yè)對(duì)工藝?yán)斫獠灰粯樱?）二燒節(jié)省成本。容百科技的一款包覆“鋁”和“硼”的正極從之前的三燒變?yōu)楝F(xiàn)在的二燒，將“鋁”和“硼”一起包覆，性能影響非常小，同時(shí)節(jié)省成本；2）三燒節(jié)省工序、降低對(duì)原材料的要求。振華新材的單晶正極用的是多晶的前驅(qū)體，三燒工藝對(duì)前驅(qū)體要求不高，不需要單晶型前驅(qū)體（比普通前驅(qū)體貴2000元/噸）；3）三燒可以省去單晶的水洗環(huán)節(jié)，通過600多度的燒結(jié)去除消耗表面的殘堿。2.2、公司競(jìng)爭(zhēng)集中度保持穩(wěn)步提升的趨勢(shì)，高鎳格局較集中，從趨勢(shì)上看，三元正極正處于走向其中的過程，2017年行業(yè)CR5為38%，2021年達(dá)55%，4年時(shí)間集中度提升了17pct；上下游難以擠壓龍頭生存空間，正極廠僅傳導(dǎo)上游價(jià)格波動(dòng)，下游壓價(jià)則頭部受益，整體產(chǎn)業(yè)向頭部集中。市場(chǎng)對(duì)三元正極的競(jìng)爭(zhēng)格局分散的直觀影響，更多體現(xiàn)在三元正極的頭部企業(yè)之間，確實(shí)不存在明顯的份額差距，2021年容百科技的三元正極出貨超過5萬噸，巴莫科技、當(dāng)升科技超過4萬噸，長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科、振華新材也將達(dá)3.5-4萬噸的規(guī)模，前五家的出貨差距并不大。高鎳正極本身存在較高的技術(shù)、工藝壁壘，反應(yīng)為競(jìng)爭(zhēng)格局更為集中，高鎳正極的CR3在70%左右，要明顯高于常規(guī)產(chǎn)品；不過也可以看到從趨勢(shì)上看，2020年以前高鎳集中于少數(shù)3-4家企業(yè)生產(chǎn)，2021年以來頭部企業(yè)基本都有高鎳出貨。從供應(yīng)鏈關(guān)系可以進(jìn)一步看出，寧德時(shí)代、LGES、SKon、特斯拉等均選擇頭部正極企業(yè)合作。高鎳三元正極材料目前格局較集中，由三元材料產(chǎn)品同質(zhì)化程度較高的常規(guī)型產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，倒逼企業(yè)加快高鎳化單晶化等新系列產(chǎn)品開發(fā)，同時(shí)加大對(duì)頭部電池企業(yè)的拓展。國(guó)內(nèi)真正能夠?qū)崿F(xiàn)高鎳三元材料批量出貨的企業(yè)并不多，出貨量較高的企業(yè)主要為容百、巴莫、貝特瑞以及邦普。容百高鎳產(chǎn)量占比70%左右，處于高鎳三元行業(yè)龍頭地位，巴莫、貝特瑞與邦普則處于行業(yè)第二梯隊(duì)，當(dāng)升科技、長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科、杉杉股份、振華新材等企業(yè)距離TOP4都有一定的差距，處于行業(yè)第三梯隊(duì)。就當(dāng)前國(guó)內(nèi)高鎳三元材料的供貨格局來看，2020年國(guó)內(nèi)第一、二梯隊(duì)的高鎳三元材料有望繼續(xù)擴(kuò)大其出貨規(guī)模，從而躋身全球一流高鎳三元材料生產(chǎn)商地位，而對(duì)于第三梯隊(duì)的企業(yè)而言，如何正確的把握客戶需求，生產(chǎn)出差異化的產(chǎn)品，將成為未來公司發(fā)展的重要目標(biāo)。03、未來發(fā)展：滲透率加速突破，關(guān)注高鎳布局和海外出口2022年，全球新能源汽車銷量將達(dá)到千萬輛級(jí)，高鎳三元進(jìn)入上升周期復(fù)盤三元電池滲透率，2020年以前與政策關(guān)聯(lián)度較高，如2017年開始的補(bǔ)貼傾向?qū)е氯姵匾劳心芰棵芏葍?yōu)勢(shì)持續(xù)擴(kuò)大滲透率，2020年以后政策效力減弱，鐵鋰依托CTP、刀片等技術(shù)縮小與三元能量密度差距，迎來滲透率提升；高鎳三元預(yù)計(jì)隨著22H2鎳價(jià)下跌帶來成本劣勢(shì)縮小+23年開始4680電池放量增強(qiáng)能量密度優(yōu)勢(shì)而逐步進(jìn)入滲透率上升周期。短期：技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，高鎳可以去做超高鎳，短期技術(shù)進(jìn)步賺取超額利潤(rùn)可以彌補(bǔ)材料的成本差距，或下游客戶突破性放量，長(zhǎng)期：有資源的公司會(huì)兼顧一體化資源整合和技術(shù)進(jìn)步。一體化企業(yè)可做到哪一端更掙錢就會(huì)多做哪一端，長(zhǎng)期趨勢(shì)為鎳+燒結(jié)（正極）+前驅(qū)體。未來預(yù)計(jì)滲透率加速突破，整體競(jìng)爭(zhēng)格局走向集中新能源汽車的革命很可能是下一個(gè)智能機(jī)的革命，滲透率突破到一個(gè)位置之后，取而代之的很可能是快速的提升而非趨緩。下半年市場(chǎng)多次上調(diào)對(duì)下游電動(dòng)車銷量的預(yù)期。市場(chǎng)由下調(diào)電動(dòng)車銷量預(yù)期至500萬輛，到現(xiàn)在基本已經(jīng)形成了預(yù)期銷量600-650萬輛的共識(shí)。通過對(duì)市場(chǎng)的回溯，我們發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)真正的演繹比我們想象的要樂觀。對(duì)于2023年以及之后的電動(dòng)車銷量增長(zhǎng)，由于2022年中國(guó)新能源汽車滲透率達(dá)到20%，市場(chǎng)擔(dān)憂銷量增速隨之趨緩。我們認(rèn)為，這個(gè)擔(dān)憂的本質(zhì)是對(duì)滲透率定義。我們認(rèn)為，新能源汽車的革命很可能是下一個(gè)智能機(jī)的革命，滲透率突破到一個(gè)位置之后，取而代之的很可能是快速的提升而非趨緩。差異化競(jìng)爭(zhēng)：一體化帶來成本優(yōu)勢(shì)，未來差異主要看高鎳比例和海外出口，下游綁定：格局想打破比較難，下游客戶穩(wěn)定，未來格局變化看二、三線電池廠：2022年電池廠擴(kuò)產(chǎn)，格局變化需關(guān)注中航鋰電、億緯鋰能、蜂巢這些二線電池廠能否有效量產(chǎn)、扶持哪家。高鎳化趨勢(shì)明確，海外市場(chǎng)明顯提速?gòu)膭?dòng)力電池企業(yè)的技術(shù)路線規(guī)劃來看：寧德時(shí)代：三元方案分為高能量密度和高倍率方案，高能量密度仍將堅(jiān)持高鎳路徑，并逐步在2021-2022年導(dǎo)入硅碳技術(shù)。中鎳路線將通過高電壓、大電芯的思路提升能量密度，但更加側(cè)重于倍率性能的提升，達(dá)4C充電；LG化學(xué)：2019年開始在特斯拉圓柱上使用811，后逐步更改為NCMA方案，未來圓柱產(chǎn)能占比提升；此外至2022年配套通用的軟包使用NCMA；其他電池廠：SKI將在福特、大眾的配套車型中應(yīng)用9系、8系材料；三星SDI開發(fā)了8系、9系的NCA方案；孚能科技配套戴姆勒的8系也已量產(chǎn)。海外電池格局變化帶來正極加速出海機(jī)會(huì)海外車企由于開發(fā)周期較長(zhǎng)，配套供應(yīng)商、產(chǎn)能轉(zhuǎn)向需要時(shí)間，三元方案的需求空間更大。估算2025年海外三元裝機(jī)量超780GWh，遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)約600GWh。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)電池、正極材料企業(yè)參與全球化加工的程度在不斷深化，2018-2019年海外動(dòng)力電池裝機(jī)中松下占據(jù)半壁江山，但松下的供應(yīng)鏈體系比較封閉，國(guó)內(nèi)材料廠占比較低；2020-2021年放量的LG化學(xué)，以軟包方案為主，放量初期大部分為L(zhǎng)G體系內(nèi)的正極廠供應(yīng)。2021年以來，寧德時(shí)代、SKI的海外市占率持續(xù)提升，對(duì)于國(guó)內(nèi)正極產(chǎn)業(yè)鏈的拉動(dòng)顯著。同時(shí)，特斯拉也改變?cè)让绹?guó)工廠依賴松下供應(yīng)的策略，開發(fā)4680電池，加大自產(chǎn)、LG化學(xué)、三星SDI及國(guó)內(nèi)電池廠的圓柱方案配套供應(yīng)，是國(guó)內(nèi)正極廠加速出海的契機(jī)。高鎳三元制造天花板高，未來存在多種升級(jí)可能電池能量密度、安全性能等方面要求愈發(fā)嚴(yán)苛，同時(shí)隨著鋰電原材料價(jià)格跳漲，降本增效呼聲漸高，倒逼鋰電材料體系革新。在高鎳化方面，8系高鎳三元正極市場(chǎng)需求高速增長(zhǎng)已經(jīng)成為出貨主力。出于提高能量密度與降低原料成本的綜合考慮，下游對(duì)9系超高鎳正極材料的需求增加以及海外市場(chǎng)高鎳增量鎳含量更高的高鎳正極成為電池材料企業(yè)的布局重點(diǎn)，在此情況之下，容百科技、巴莫科技、振華新材等企業(yè)也加大對(duì)鎳9系超高鎳正極材料的研發(fā)布局，加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，從歷史上看，正極基本保持兩年左右代際更迭的頻次，站在當(dāng)前時(shí)點(diǎn)仍可看到持續(xù)進(jìn)步的空間，不過可以預(yù)見的是，隨著技術(shù)逐步趨于成熟，產(chǎn)品迭代的周期可能會(huì)拉長(zhǎng)，但與之相關(guān)的壁壘將有所提升，技術(shù)進(jìn)步依舊是正極的重要主線。未來可能：鋰硫電池與富鋰正極還存在技術(shù)難點(diǎn)鋰硫電池，鋰硫電池雖能量密度高，但存在循環(huán)壽命低、倍率性能低的問題。最主要問題在于使用醚電解液。其發(fā)揮容量作用必須經(jīng)歷溶解沉積過程。電池浸泡在醚里，必然產(chǎn)生硫的物質(zhì)的穿梭，正極在不斷改變，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在變化，影響整個(gè)電池的能量發(fā)揮，影響循環(huán)次數(shù)。鋰硫（硒）電池是鋰硫電池的改進(jìn)型電池。鋰硫（硒）電池的負(fù)極是金屬鋰，放電產(chǎn)物為L(zhǎng)i2S或者Li2S2，理論能