鋰電池正極行業(yè)投資分析報(bào)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(fù)極、隔膜、電解液四個(gè)部分。其中正極材料是其電化學(xué)性能的決定性因素，對(duì)電池的性能起主導(dǎo)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(dòng)力電池、 3C 電池和儲(chǔ)能等領(lǐng)域的應(yīng)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(tái)穩(wěn)定保障輸出電位平穩(wěn)； 4）化學(xué)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(shí)密度大、充放電穩(wěn)定、工作電壓高的優(yōu)勢(shì)，在小型電池中應(yīng)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(yīng)用受到了較大的限制；磷酸鐵鋰價(jià)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(yīng)用于乘用車

3、動(dòng)力電池中。指標(biāo)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(shí)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(jiǎn)單價(jià)格低安全性能好安全性好壽命長(zhǎng)電化學(xué)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(duì)比（mAh/g）（次）優(yōu)點(diǎn)價(jià)格貴缺點(diǎn)壽命低能量密度低放電電壓低能量密度低價(jià)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(bǔ)短板，通過補(bǔ)鋰、摻硅以及使用固液混合電解質(zhì)等一系列改進(jìn)，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(dá) 210Wh/kg，單體能量密度已經(jīng)達(dá)到三元 NCM 5 系水平。從成本上看，隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策的滑坡，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢(shì)愈發(fā)顯著。正極材料在鋰電池的成本中占比高達(dá) 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(dǎo)致原料價(jià)格有所上升，預(yù)計(jì)從中長(zhǎng)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(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。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(dòng)車,2014 年開始 LFP 體系在國(guó)內(nèi)新能源汽車上得到廣泛應(yīng)用，隨著市場(chǎng)對(duì)乘用車?yán)m(xù)航里程的要求，2016 年來三元材料逐步應(yīng)用到新能源車上，在補(bǔ)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(dāng)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(huì)提升比容量，錳呈現(xiàn)電化學(xué)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?yán)锍探箲]不斷改善，電池成本不斷下降。表 2：三元正極材料性能對(duì)比類型能量密度性能特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域NCM333150Wh/kg兼具能量密度、倍率性能和安消費(fèi)電子、電動(dòng)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(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、消費(fèi)電子NCM622180Wh/kg加工性能好電動(dòng)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(dòng)汽車、消費(fèi)電子NCA>200 Wh/kg高容量，低溫性能好電動(dòng)汽車，主要供應(yīng) Tesla容百科技招股書，川財(cái)證券長(zhǎng)續(xù)航里程是新能源乘用車首要的技術(shù)指標(biāo)，采用高鎳技術(shù)提升鋰電池的能量密度成為中長(zhǎng)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(shì)容百科技招股書從能量密度上看，磷酸鐵鋰也在逐漸彌補(bǔ)短板。中國(guó)科學(xué)院院士歐陽明高表示，通過補(bǔ)鋰、摻硅以及使用固液混合電解質(zhì)等一系列改進(jìn)，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(guó)軒高科于 2021年初發(fā)布的磷酸鐵鋰電池能量密度高達(dá) 210Wh/kg，單體能量密度已經(jīng)達(dá)到三元 NCM5 系水平。從成本上看，隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策的滑坡，磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢(shì)愈發(fā)顯著。正極材料在鋰電池的成本中占比高達(dá) 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(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，碳酸鋰價(jià)格有一定波動(dòng)。盡管由于今年磷酸鐵鋰的火熱局面，導(dǎo)致原料價(jià)格有所上升，預(yù)計(jì)從長(zhǎng)遠(yuǎn)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(shì)。圖 4： 鋰電池各部分成本占比正極負(fù)極隔膜

9、電解液其他GGII二、新能源汽車高速增長(zhǎng)，磷酸鐵鋰裝機(jī)量持續(xù)提升2.1 新能源汽車高速增長(zhǎng)，滲透率不斷提升2021 年電動(dòng)車滲透率持續(xù)提升。2021 年 12 月份電動(dòng)車銷量為 53.09 萬臺(tái)，環(huán)比增加18.02，同比增加113.9；電動(dòng)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(dòng)車銷量達(dá) 350.7 萬臺(tái)，全年滲透率為 13.4 。2021 年動(dòng)力電池裝機(jī)電量持續(xù)提升，年底環(huán)比增速極速上升。2021 年動(dòng)力電池裝機(jī)電量在 12 月份達(dá)到 263.7GWh，環(huán)比提升 45.4，同比提升 96。從全年增長(zhǎng)趨勢(shì)看，前三季度裝機(jī)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(dá) 60左右。圖 5： 國(guó)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(guó)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(guó)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(dá) 29，占比同比增速達(dá) 52。電動(dòng)車型的持續(xù)高比例供給可助力電動(dòng)化滲透率進(jìn)一步提升。傳統(tǒng)合資品牌擁抱電動(dòng)化，助力電動(dòng)化進(jìn)一步滲透。2021 年，合資品牌中大量品牌新發(fā)車型中電動(dòng)車占比達(dá)到較高水平，雪佛蘭、大眾、福特已分別達(dá)到 33、26以及 25。對(duì)比 2020H2-2021H1 這一年期間，大量品牌電動(dòng)車占比提升迅速，現(xiàn)代、大眾占比環(huán)比增速達(dá)

12、142及 120。傳統(tǒng)合資品牌加速擁抱電動(dòng)化，有利于電動(dòng)車進(jìn)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(jī)量持續(xù)提升2019 年以前，國(guó)內(nèi)補(bǔ)貼政策與能量密度呈強(qiáng)相關(guān)（高能量密度方案給予更高的系數(shù)補(bǔ)貼，且逐年上調(diào)能量密度標(biāo)準(zhǔn)），同時(shí)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(bǔ)貼退坡帶來的產(chǎn)銷壓力，進(jìn)一步致使磷酸鐵鋰需求承壓。2020 年，國(guó)內(nèi)新能源汽車補(bǔ)貼經(jīng)歷大幅退坡，對(duì)于車企的技術(shù)方案選擇造成較大難度，補(bǔ)貼方案也不再一味強(qiáng)調(diào)能量密度提升；另外，磷酸鐵鋰電池的技術(shù)進(jìn)步，彌補(bǔ)了磷酸鐵鋰和三元電池之間的性能差異

13、，寧德時(shí)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(jìn)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(dá)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(xì)節(jié)描述優(yōu)點(diǎn)寧德時(shí)代CTP比亞迪刀片電池國(guó)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(qiáng)度大幅提升工藝簡(jiǎn)單成本較低標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，2021 年 12 月動(dòng)力電池產(chǎn)量共計(jì) 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(zhǎng) 12.7。 12 月動(dòng)力電池裝機(jī)量 26.2GWh，同比增長(zhǎng) 102.4，環(huán)比上升 25.9。其中三元電池裝機(jī)量 11.1GWh，同比增長(zhǎng) 84.7，環(huán)比上升 19.7，占比 42.2；磷

15、酸鐵鋰裝機(jī)量 15.1GWh，同比增長(zhǎng) 118.5，環(huán)比上升 30.1，占比 57.4，單月裝機(jī)量創(chuàng)歷史新高。全年磷酸鐵鋰滲透率達(dá)到 51.7，較 2020 年同比上升 13.2 個(gè)百分點(diǎn)。圖 8：中國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)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(shí)）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(zhǎng) 239，其中中國(guó)磷酸鐵鋰正極材料出貨量為 48 萬噸。GGII 預(yù)計(jì) 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(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力來看，GGII 分析帶動(dòng) 2021 年磷酸鐵鋰正極材料出貨量高速增長(zhǎng)的主要原因有：1） 中國(guó)動(dòng)力電池出貨量 226GWh，其中鐵鋰動(dòng)力電池出貨量超 117GWh，鐵鋰動(dòng)力電池出貨量同比增長(zhǎng)超 250；2） 在碳交易市場(chǎng)壓力下，2021 年全球儲(chǔ)能鋰電池出貨量 70GWh，增長(zhǎng) 159，磷酸鐵鋰路線占比超

17、50，預(yù)計(jì) 2025 年全球儲(chǔ)能鋰電池磷酸鐵鋰路線占比將超過 70以上； 2021 年中國(guó)儲(chǔ)能鋰電池出貨量 48GWh，磷酸鐵鋰路線占比約 98.5；3） 受動(dòng)力以及儲(chǔ)能電池市場(chǎng)高速增長(zhǎng)帶動(dòng)，2021 年中國(guó)磷酸鐵鋰鋰電池出貨量171GWh，同比增長(zhǎng) 242；4） 隨著動(dòng)力電池工藝技術(shù)進(jìn)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(dá)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(jìn)步、熱管理系統(tǒng)的進(jìn)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(jià)格大幅度上漲，車企及動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)格局和重點(diǎn)公司介紹3.1 產(chǎn)能緊張導(dǎo)致市場(chǎng)集中度下降，優(yōu)秀公司競(jìng)爭(zhēng)力依然領(lǐng)跑產(chǎn)能方面，截止 2021 年底，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰產(chǎn)能為 64 萬噸/年，根據(jù)各公司投產(chǎn)計(jì)劃，磷酸鐵鋰產(chǎn)能在未來幾年內(nèi)擴(kuò)張迅速，預(yù)計(jì) 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(dá) 46。相較而言，僅 4 家公司在 2021 年發(fā)布了三元正極材料擴(kuò)產(chǎn)公告，預(yù)計(jì)截至 2024 年，三元電池正極材

19、料產(chǎn)能將增加 33 萬噸，遠(yuǎn)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(jìn)一步提升至 25。2020 年前五名的市場(chǎng)份額為 83，2021 年市場(chǎng)前五名市場(chǎng)份額降低到 64，GGII 分析主要原因如下：1）2016-2020 年上半年，受補(bǔ)貼政策影響，磷酸鐵鋰正極材料需求幾乎停止了增長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)激烈，不少磷酸鐵鋰材料企業(yè)停產(chǎn)或破產(chǎn)，市場(chǎng)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(jìn)行復(fù)產(chǎn)，并引起新的競(jìng)爭(zhēng)者進(jìn)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(dòng)力電池企業(yè)入股磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)，積極導(dǎo)入新的磷酸鐵鋰正極材料供應(yīng)商，擠占頭部磷酸鐵鋰正極材料企業(yè)份額。3.2 重點(diǎn)公司介紹德方納米公司國(guó)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)電管業(yè)務(wù)聚焦納米磷酸鐵鋰，目前公司為寧德時(shí)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。1）客戶結(jié)構(gòu)好：2019 和 2020 年公司前兩大客戶（寧德時(shí)代、億緯鋰能）合計(jì)銷售金額占比達(dá)到 832）產(chǎn)能落地快：公司 2021-2023 年底產(chǎn)能將分別達(dá)到 12、30、45 萬噸，產(chǎn)能擴(kuò)張速度全球第一。3）生產(chǎn)成本低：公司獨(dú)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(fèi)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(wù)目前以 VVT 和挺柱為主的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(shí)代，產(chǎn)能快速釋放。公司與寧德時(shí)代、寧德時(shí)代指定方以及長(zhǎng)江晨道增資認(rèn)購(gòu)江西升華增加的注冊(cè)資本 5 億元，從而深度綁定寧德時(shí)代。2021 年產(chǎn)能將達(dá)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(xiàng)目，并先行啟動(dòng)一期項(xiàng)目，即新建年產(chǎn) 6 萬噸磷酸鐵鋰正極材料項(xiàng)目。本項(xiàng)目依托射洪基地年產(chǎn)5 萬噸鋰電正極材料項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，于 2021 年 9 月份啟動(dòng)建設(shè)，并計(jì)劃于 2022 年 10月前實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目投產(chǎn)，屆時(shí)公司磷酸鐵產(chǎn)能將達(dá)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(shí)密度高的優(yōu)勢(shì)，在中高端乘用車領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間。龍?bào)纯萍脊尽败囉媚蛩?磷酸鐵鋰”雙主業(yè)。公司自 2003 年成立，2009 年設(shè)立“可蘭素”，進(jìn)入車用尿素市場(chǎng)，經(jīng)過十多年的發(fā)