電氣設備行業(yè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈之正極材料一：三元高鎳進行時高壁壘鑄就強者愈強

1、目錄 HYPERLINK l _bookmark0 1、 三元高鎳化不可阻擋5 HYPERLINK l _bookmark1 、 三元電池脫穎而出，引領汽車電動化浪潮5 HYPERLINK l _bookmark8 、 高能量密度代表電池未來發(fā)展方向，三元正極材料是關鍵7 HYPERLINK l _bookmark9 、 補貼政策掛鉤能量密度，驅動高能量密度化7 HYPERLINK l _bookmark13 、 高能量密度提升關鍵在于正極材料，高鎳化趨勢已定9 HYPERLINK l _bookmark24 、 2020 年后技術迭代速度變慢，高鎳三元大有可為14 HYPERLINK l _

2、bookmark25 、 新能源汽車開啟 1-10 階段15 HYPERLINK l _bookmark27 、 電池黃金時代降臨，高鎳三元正極有望迎來快速增長期16 HYPERLINK l _bookmark41 、 從發(fā)展時間和專利角度看三元正極材料21 HYPERLINK l _bookmark48 、 從產(chǎn)能角度看三元正極材料24 HYPERLINK l _bookmark56 2、 三元正極制備工藝研究27 HYPERLINK l _bookmark58 、 三元前驅體制備28 HYPERLINK l _bookmark59 、 三元前驅體生產(chǎn)工藝流程28 HYPERLINK l _

3、bookmark62 、 三元前驅體制備設備31 HYPERLINK l _bookmark67 、 三元正極材料制備33 HYPERLINK l _bookmark68 、 三元正極材料生產(chǎn)工藝流程33 HYPERLINK l _bookmark73 、 三元正極材料制備設備36 HYPERLINK l _bookmark79 、 影響三元材料關鍵性能的因素38 HYPERLINK l _bookmark83 、 小結40 HYPERLINK l _bookmark85 3、 三元正極材料成本分析41 HYPERLINK l _bookmark86 、 假設條件41 HYPERLINK l

4、_bookmark90 、 成本分析43 HYPERLINK l _bookmark93 、 多角度看三元正極成本結構44 HYPERLINK l _bookmark114 4、 投資建議52 HYPERLINK l _bookmark116 5、 A 股相關標的53 HYPERLINK l _bookmark117 5.1、 當升科技53圖表目錄 HYPERLINK l _bookmark4 圖 1： 正極材料性能對比6 HYPERLINK l _bookmark5 圖 2： 正極材料產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀6 HYPERLINK l _bookmark6 圖 3： 國外某典型企業(yè)的電芯化學體系路徑演進6

5、 HYPERLINK l _bookmark7 圖 4： 動力電池技術發(fā)展趨勢6 HYPERLINK l _bookmark10 圖 5： 我國新能源汽車補貼政策歷程7 HYPERLINK l _bookmark12 圖 6： 新能源汽車推薦目錄高能量密度乘用車占比逐步提升8 HYPERLINK l _bookmark14 圖 7： 1990-2030 年鋰離子電池能量密度發(fā)展路線9 HYPERLINK l _bookmark15 圖 8： 現(xiàn)有動力電池的技術指標以及未來的發(fā)展目標9 HYPERLINK l _bookmark17 圖 9： 四大鋰電企業(yè)對未來技術的規(guī)劃10 HYPERLINK

6、 l _bookmark18 圖 10： 寧德時代電芯開發(fā)計劃安排11 HYPERLINK l _bookmark19 圖 11： 寧德時代電池包開發(fā)計劃安排11 HYPERLINK l _bookmark20 圖 12： 比克電池開發(fā)計劃安排11 HYPERLINK l _bookmark21 圖 13： NCM 的放電容量、熱穩(wěn)定性和容量保持率關系圖12 HYPERLINK l _bookmark28 圖 14： 全球鋰電正極材料出貨量預測（噸/年）16 HYPERLINK l _bookmark29 圖 15： 2011-2017 年我國正極材料出貨量全球市占率17 HYPERLINK

7、l _bookmark30 圖 16： 正極材料出貨量（萬噸）及增速（%）17 HYPERLINK l _bookmark31 圖 17： 三元材料占比呈上升趨勢17 HYPERLINK l _bookmark32 圖 18： 正極價格走勢（萬元/噸）18 HYPERLINK l _bookmark33 圖 19： NCM、LFP 出貨量季度性變化明顯18 HYPERLINK l _bookmark34 圖 20： 2017 年我國正極材料出貨量市場份額19 HYPERLINK l _bookmark35 圖 21： 2018 年 Q1-Q3 我國正極材料出貨量市場份額19 HYPERLINK

8、 l _bookmark36 圖 22： 2017 年我國三元材料出貨量市場份額19 HYPERLINK l _bookmark37 圖 23： 2018 年 Q1-Q3 我國三元材料出貨量市場份額19 HYPERLINK l _bookmark39 圖 24： 我國正極材料需求預測20 HYPERLINK l _bookmark42 圖 25： 三元材料技術發(fā)展路線圖21 HYPERLINK l _bookmark44 圖 26： 全球三元材料專利申請趨勢22 HYPERLINK l _bookmark45 圖 27： 三元材料全球申請量前十的申請人申請量分布22 HYPERLINK l _

9、bookmark46 圖 28： 我國三元材料專利申請趨勢23 HYPERLINK l _bookmark47 圖 29： 三元材料技術功效專利數(shù)量圖24 HYPERLINK l _bookmark50 圖 30： 正極行業(yè)持續(xù)擴產(chǎn)，NCM 產(chǎn)能占比逐步提升25 HYPERLINK l _bookmark51 圖 31： 2016 年以來正極產(chǎn)能利用率呈下降趨勢25 HYPERLINK l _bookmark52 圖 32： 2018 年 Q1-Q3 主要正極企業(yè)產(chǎn)能利用率25 HYPERLINK l _bookmark60 圖 33： 三元前驅體生產(chǎn)流程28 HYPERLINK l _boo

10、kmark63 圖 34： 三元前驅體制備流程及設備31 HYPERLINK l _bookmark69 圖 35： 高鎳三元正極生產(chǎn)流程33 HYPERLINK l _bookmark94 圖 36： 正極材料成本拆分（萬元/噸）44 HYPERLINK l _bookmark95 圖 37： 正極材料成本拆分（元/kWh）44 HYPERLINK l _bookmark96 圖 38： 正極材料中鋰鈷鎳錳成本占比45 HYPERLINK l _bookmark97 圖 39： 正極材料不含稅售價拆分（萬元/噸）45 HYPERLINK l _bookmark98 圖 40： 正極材料不含稅

11、售價拆分（元/kWh）45 HYPERLINK l _bookmark99 圖 41： 碳酸鋰、氫氧化鋰價格走勢（萬元/噸）46 HYPERLINK l _bookmark100 圖 42： 金屬鈷價格走勢（萬元/噸）46 HYPERLINK l _bookmark101 圖 43： 高鎳三元正極加工成本拆分（萬元/噸）46 HYPERLINK l _bookmark102 圖 44： 前驅體外部外購/自產(chǎn)下的正極毛利率47 HYPERLINK l _bookmark103 圖 45： 硫酸鈷價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單噸成本（縱軸，萬元/噸）的影響47 HYPERLINK l _b

12、ookmark104 圖 46： 硫酸鈷價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單噸售價（縱軸，萬元/噸）的影響48 HYPERLINK l _bookmark105 圖 47： 硫酸鈷價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單位容量成本（縱軸，元/kWh）的影響48 HYPERLINK l _bookmark106 圖 48： 硫酸鈷價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單位容量售價（縱軸，元/kWh）的影響49 HYPERLINK l _bookmark107 圖 49： 氫氧化鋰價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單噸成本（縱軸，萬元/噸）的影響49 HYPERLINK l _bookmark10

13、8 圖 50： 氫氧化鋰價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單噸售價（縱軸，萬元/噸）的影響50 HYPERLINK l _bookmark109 圖 51： 氫氧化鋰價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單位容量售價（縱軸，元/kWh）的影響50 HYPERLINK l _bookmark110 圖 52： 氫氧化鋰價格（橫軸，萬元/噸）變動對NCM 單位容量售價（縱軸，元/kWh）的影響51 HYPERLINK l _bookmark112 圖 53： 2018 年 4 月正極材料不含稅售價（元/kWh）52 HYPERLINK l _bookmark113 圖 54： 2018 年 12

14、月底正極材料不含稅售價（元/kWh）52 HYPERLINK l _bookmark2 表 1： 正極材料參數(shù)與電動汽車表現(xiàn)的對應關系5 HYPERLINK l _bookmark3 表 2： 正極材料性能對比5 HYPERLINK l _bookmark11 表 3： 2017-2018 年新能源乘用車補貼方案對比7 HYPERLINK l _bookmark16 表 4： 國內主流電池廠商能量密度匯總9 HYPERLINK l _bookmark22 表 5： 磷酸鐵鋰和三元材料性能13 HYPERLINK l _bookmark23 表 6： 三元正極材料結構設計改進方向14 HYPER

15、LINK l _bookmark26 表 7： 我國新能源汽車產(chǎn)量及動力電池需求預測15 HYPERLINK l _bookmark38 表 8： 鋰電中游材料行業(yè)集中度對比19 HYPERLINK l _bookmark40 表 9： 我國動力電池對三元正極材料需求測算20 HYPERLINK l _bookmark43 表 10： 三元正極材料兩大核心基礎專利情況22 HYPERLINK l _bookmark49 表 11： 主流正極公司擴產(chǎn)計劃24 HYPERLINK l _bookmark53 表 12： 國內外電池企業(yè)NCM811/NCA 進展26 HYPERLINK l _boo

16、kmark54 表 13： 我國 NCM811/NCA 正極材料進展26 HYPERLINK l _bookmark55 表 14： 全球部分正極材料企業(yè)上游資源來源27 HYPERLINK l _bookmark57 表 15： 三元材料主要合成方法28 HYPERLINK l _bookmark61 表 16： 制備工藝條件對高鎳前驅體物化性能影響29 HYPERLINK l _bookmark64 表 17： 三元前驅體制備關鍵設備31 HYPERLINK l _bookmark65 表 18： 四種前驅體過濾洗滌設備的主要優(yōu)劣勢對比32 HYPERLINK l _bookmark66

17、表 19： 四種前驅體干燥設備的主要優(yōu)劣勢對比32 HYPERLINK l _bookmark70 表 20： 高鎳三元正極生產(chǎn)工藝流程34 HYPERLINK l _bookmark71 表 21： 高鎳與普通三元正極材料制備工藝總結35 HYPERLINK l _bookmark72 表 22： 高鎳三元材料存在的主要問題36 HYPERLINK l _bookmark74 表 23： 三元正極材料制備關鍵設備總結36 HYPERLINK l _bookmark75 表 24： 四種三元材料混料設備的主要優(yōu)劣勢對比37 HYPERLINK l _bookmark76 表 25： 兩種三元材

18、料燒結設備的主要優(yōu)劣勢對比37 HYPERLINK l _bookmark77 表 26： 三種三元材料粉碎設備的主要優(yōu)劣勢對比38 HYPERLINK l _bookmark78 表 27： 兩種三元材料除鐵設備的主要優(yōu)劣勢對比38 HYPERLINK l _bookmark80 表 28： 影響三元材料容量的主要因素39 HYPERLINK l _bookmark81 表 29： 影響三元材料倍率的主要因素39 HYPERLINK l _bookmark82 表 30： 影響三元材料比表面積的主要因素40 HYPERLINK l _bookmark84 表 31： 高鎳與普通三元正極材料制

19、備工藝總結41 HYPERLINK l _bookmark87 表 32： 每噸正極所需要的原材料（理論值）42 HYPERLINK l _bookmark88 表 33： 每噸正極所需要的原材料（考慮假設一、假設二）42 HYPERLINK l _bookmark89 表 34： 主要原材料價格42 HYPERLINK l _bookmark91 表 35： 每噸正極材料成本結構43 HYPERLINK l _bookmark92 表 36： 每kWh 電池對應的正極材料成本結構43 HYPERLINK l _bookmark111 表 37： 2018 年 4 月和 12 月底主要原材料價

20、格51 HYPERLINK l _bookmark115 表 38： 海外電池巨頭產(chǎn)能規(guī)劃521、 三元高鎳化不可阻擋、 三元電池脫穎而出，引領汽車電動化浪潮電動車要求電池具有比能量高、比功率大、自放電少、價格低廉、使用壽命長及安全性好等特性，相應的正極材料也應滿足相同的要求。正極材料是電池中鋰離子之源，其性能直接關系到電池性能，是鋰電能量密度的基礎，是鋰離子電池中關鍵的功能材料。鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中，市場規(guī)模大、產(chǎn)值高的也是正極材料，其占鋰離子電池生產(chǎn)成本的 30-40%。表1： 正極材料參數(shù)與電動汽車表現(xiàn)的對應關系正極材料性能期望方向電動汽車性能能量高能量密度越高，單位重量電池包下電動車續(xù)航

21、里程越遠功率高功率越高，電動車加速、爬坡性能越好安全性高電動車安全性的決定因素之一循環(huán)性能高循環(huán)性越好，電動車壽命越長資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、鋰離子電池正極材料技術路線有很多，主要圍繞著磷酸鐵鋰、三元材料（NCM、NCA）、鈷酸鋰、錳酸鋰這四大類。表2： 正極材料性能對比性能指標鈷酸鋰(LCO)錳酸鋰(LMO)磷酸鐵鋰(LFP)三元材料鎳鈷錳 NCM鎳鈷鋁 NCA材料結構層狀氧化物尖晶石橄欖石層狀氧化物材料主成分LiCoO2LiMn2O4LiFePO4Li(NiCoMn)02Li(NiCoAl)02274148170278實際比容量135-140100-130130-150150-200壓實

22、密度3.6-4.23.2-3.72.1-2.53.7-3.9循環(huán)壽命500-1000500-20002000800-2000500-2000安全性差良優(yōu)秀較好較差原料資源鈷資源貧乏錳資源豐富磷與鐵資源非常豐富鈷資源貧乏鈷資源貧乏理論比容量(mAh/g)(mAh/g)（g/cm3）充放電穩(wěn)定優(yōu)點生產(chǎn)工藝簡單價格昂貴資源豐富價格低 較易制備能量密度低安全性好 價格低廉 循環(huán)性能好能量密度低電化學性能穩(wěn)定能量密度高 循環(huán)性能較好電化學性能穩(wěn)定能量密度高缺點循環(huán)性能差安全性較差循環(huán)性能較差相容性差產(chǎn)品一致性差低溫性能差部分金屬價格昂貴 部分金屬價格昂貴資料來源：ofweek、cnki、各種正極材料應用

23、領域各不相同，三元材料和磷酸鐵鋰主要用于動力電池領域。（1）三元材料是鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰為代表的多元金屬復合氧化物，能夠充分發(fā)揮三種金屬的優(yōu)勢，電池能量密度較高，是動力電池主要正極材料之一，主要用于乘用車以及大部分物流車。（2）磷酸鐵鋰原材料低廉，循環(huán)性和安全性好，但能量密度較低，主要用于客車以及部分物流車。（3）錳酸鋰資源豐富，價格便宜，安全性好，但循環(huán)性差，高溫中衰減嚴重，少量用于動力電池中。（4）鈷酸鋰能量密度高，但價格高且安全性一般，目前主要用于 3C 產(chǎn)品數(shù)碼電池中。圖1： 正極材料性能對比圖2： 正極材料產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀資料來源：ofweek、資料來源：賢集網(wǎng)、近年來國外動力電池企業(yè)

24、主打三元正極材料路線，依靠先發(fā)優(yōu)勢技術積累明顯。在鋰離子電池技術路線選擇方面，國外動力電池企業(yè)并未大量采用磷酸鐵鋰電池， 而是在錳酸鋰電池基礎上發(fā)展出錳酸鋰+三元摻混電池路線。隨著技術進步，三元 材料摻混比例逐步提升，錳酸鋰材料摻混比例逐步降低，直至發(fā)展出純三元電池。圖3： 國外某典型企業(yè)的電芯化學體系路徑演進資料來源：電動汽車資源網(wǎng)、我國動力電池逐步由磷酸鐵鋰電池轉向三元電池，乘用車領域尤為明顯。我國 對動力電池的研究起步于“十五”科技部電動汽車重點專項，研究重點主要是鎳氫 電池和錳酸鋰電池；到“十一五”時，研究重點轉向磷酸鐵鋰電池，從我國新能源 汽車推廣示范開始, 2010-2015 年，

25、磷酸鐵鋰電池一度在我國新能源汽車領域占據(jù)主導地位，后因為能量密度偏低的原因，在乘用車和專用車等領域逐步被三元電池所取代，現(xiàn)在主要用于客車等對安全性和循環(huán)壽命要求比較高的領域。到“十二五”， 受能量密度驅使，動力鋰電池研發(fā)重心轉向了三元鋰離子電池。為進一步提升能量 密度，2025 年后技術路線有望轉向固態(tài)電池/鋰硫電池/金屬空氣電池等下一代電池。圖4： 動力電池技術發(fā)展趨勢動力電池正極材料負極材料隔膜電解液資料來源：第一電動網(wǎng)、 高能量密度代表電池未來發(fā)展方向，三元正極材料是關鍵、 補貼政策掛鉤能量密度，驅動高能量密度化從 2009 年國家開始新能源汽車推廣試點以來，我國一直推行新能源汽車補貼政

26、策，隨著新能源汽車市場的發(fā)展，國家對補貼政策也有所調整。但總體來看，補貼政策呈現(xiàn)額度收緊，技術標準要求逐漸提高的趨勢，從 2017 年開始補貼政策與能量密度掛鉤。2018 年補貼政策鼓勵高續(xù)航里程、高能量密度、低能耗的車型。續(xù)航里程和能量密度雙高的車型補貼不降反升，補貼政策開始向扶強扶優(yōu)轉變，有利于淘汰行業(yè)內落后產(chǎn)能，促進行業(yè)龍頭企業(yè)業(yè)務發(fā)展。圖5： 我國新能源汽車補貼政策歷程資料來源：工信部、考慮中央財政補貼金額壓力以及 2020 年底完全退出補貼的目標，我們認為2019 年新能源汽車補貼政策將延續(xù) 2018 年補貼政策扶優(yōu)扶強導向的特點，重點鼓勵長續(xù)航里程、高能量密度以及低能耗車型。表3：

27、 2017-2018 年新能源乘用車補貼方案對比20172018考核參數(shù)分檔標準補貼金額（萬元）補貼金額（萬元）100R15020150R2003.61.5200R2503.62.4續(xù)航里程250R3004.43.4300R4004.44.5400R5004.45R5004.45技術要求分檔標準補貼系數(shù)補貼系數(shù)技術要求-30 分鐘最高車速（km/h）10011E900090E10510105E12010.6技術要求-能量密度（Wh/kg）120E1401.11140E1601.11.1160E1801.11.2E1801.11.20Q5%10.55Q10%11車輛能耗調整系數(shù)（百公里電耗優(yōu)于政

28、策的比例)10Q25%1125Q40%11.1Q40%11.1資料來源：財政部、工信部、科技部、發(fā)改委、2018 年補貼新政正式實施對主機廠和電池企業(yè)的產(chǎn)品升級有明顯的推動作用， 推薦目錄高能量密度車型占比快速提升。尤其是近幾批目錄中新能源乘用車電池系統(tǒng)能量密度 150wh/kg 以上的產(chǎn)品逐漸增多，表明電池企業(yè)的技術水平得到明顯提升，在市場上將具備更強的競爭優(yōu)勢。從 2017、2018 年補貼政策能量密度要求與實際乘用車能量密度分布來看，我們預計 2019 年系統(tǒng)能量密度在 160Wh/kg 的車型將成為主流，400 公里以上續(xù)航里程車型占比將明顯提升。圖6： 新能源汽車推薦目錄高能量密度乘

29、用車占比逐步提升100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%小于90Wh/kg90-120Wh/kg120-140Wh/kg 140-150Wh/kg 150-160Wh/kg 160-170Wh/kg資料來源：工信部、 高能量密度提升關鍵在于正極材料，高鎳化趨勢已定純電動汽車續(xù)航里程一直是核心買點和消費者核心關注點，持續(xù)增加的續(xù)航里程也是影響車型終端銷量的重點要素之一。動力電池容量大小直接關系到純電動汽車的續(xù)航里程，現(xiàn)代汽車結構設計基本保持固定不變，即使開發(fā)專門的純電動汽車平臺，預留給動力電池的布局空間也僅僅是前后軸之間的固定位臵。在無法改變布局空間的前提下，提升電池整

30、體容量便是解決續(xù)航問題的基礎。從 2013 年開始至今，國產(chǎn)純電動汽車的續(xù)航里程，已經(jīng)從 150 公里快速提升至 400 公里左右，部分高端車型已邁向 500 公里續(xù)航里程。動力電池以更輕的整備質量以及更高的能量密度，獲得更大的電池容量，作為核心升級的便是電池能量密度。提高電池包能量密度，主要有兩大途徑：一是采用更高能量密度的電芯，二是提高成組效率?，F(xiàn)階段主流方形電芯成組效率已經(jīng)在 75%左右，在現(xiàn)有技術條件下可提升空間相對有限，未來有較大發(fā)展空間的是從提升電芯能量密度出發(fā)，進而提升電池包整體的能量密度。高能量密度電池是各國政府及領先電池企業(yè)競相布局、重點研發(fā)的方向。日本政府早在 2009 年

31、就提出了高能量密度電池的研發(fā)目標，2020 年，純電動汽車用動力電池電芯能量密度為 250Wh/kg，2030 年達到 500Wh/kg，2030 年以后發(fā)展到700Wh/kg。美國政府在2015 年 11 月將 2020 年電芯能量密度目標提升為 350Wh/kg。圖7： 1990-2030 年鋰離子電池能量密度發(fā)展路線圖8： 現(xiàn)有動力電池的技術指標以及未來的發(fā)展目標資料來源：cnki、資料來源：ofweek、2017 年 3 月，國家發(fā)改委、財政部、工信部和科技部四部委聯(lián)合發(fā)布了促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案，提出到 2020 年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過 300Wh/kg，系統(tǒng)

32、比能量力爭達到 260Wh/kg；到 2025 年，新體系動力電池技術取得突破性進展，單體比能量達 500Wh/kg。2017 年 5 月，工信部、國家發(fā)改委和科技部三部委聯(lián)合發(fā)布的汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃再一次提出到 2020 年，動力電池單體比能量達到 300Wh/kg 以上，力爭實現(xiàn) 350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭達到 260Wh/kg，到 2025 年，動力電池系統(tǒng)比能量達到 350Wh/kg。根據(jù)電動汽車觀察家，2019 年方形電芯將主推能量密度 230-240Wh/kg 的產(chǎn)品，軟包主推 240-260 Wh/kg 產(chǎn)品，18650 電芯將推出 3.2-3.4Ah 的產(chǎn)品、2170

33、0 電芯將推出 4.8-5.0Ah 的產(chǎn)品。企業(yè)電池類型能量密度(Wh/kg)規(guī)劃/試產(chǎn)能量密度(Wh/kg)寧德時代三元方形2402019 年：270，2020 年：300表4： 國內主流電池廠商能量密度匯總比亞迪三元方形2352019 年：260，2020 年：300三元圓柱23021700 研發(fā)中：250力神國軒高科三元方形2202020 年：300三元方形2102020 年：300磷酸鐵鋰180孚能科技三元軟包260試產(chǎn)中：270 三元軟包260邀優(yōu)動力磷酸鐵鋰175富鋰錳基220-240桑頓新能源三元軟包2602019 年：300遠東福斯特三元圓柱26021700:2020 年 30

34、0比克電池三元圓柱25521700：小批量生產(chǎn) 4.8Ah天勁股份三元軟包251.851Ah VDA：小批量生產(chǎn) 260盟固利三元軟包250三元圓柱250三元軟包240鵬輝能源三元方形230方形磷酸鐵鋰175妙盛動力三元軟包250德朗能三元圓柱250捷威動力三元軟包245B 樣開發(fā)完成：260 小批量生產(chǎn)2019 年：270卡耐新能源三元軟包240試產(chǎn)中：250 三元軟包240億緯鋰能三元圓柱215三元方形20021700 2019 年：260萬向 A123三元軟包23053AhVDA 已試產(chǎn)：260微宏動力HpCo230小批量 250三元軟包230年底投產(chǎn)：260國能電池億鵬能源磷酸鐵鋰18

35、0三元軟包230磷酸鐵鋰軟包185錳酸鋰軟包200中興高能三元方形2252019 年量產(chǎn) NCM811:250三元方形2202019 年：240瑞浦新能演塔菲爾磷酸鐵鋰方形170三元方形220磷酸鐵鋰方形180資料來源：鋰電大數(shù)據(jù)、第一電動網(wǎng)、國內部分主流電池廠商均計劃在 2020 年達到 300Wh/kg。圖9： 四大鋰電企業(yè)對未來技術的規(guī)劃資料來源：中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會、從新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈來看，不管長期還是短期視角，動力電池都是其中技術迭代最快的環(huán)節(jié)，能量密度是核心指標。關于長期動力電池技術路線選擇，以寧德時代為例進行說明。寧德時代計劃到 2020 年前后實現(xiàn)通過高鎳三元正極+硅碳負

36、極將動力電池能量密度提升至 300-350Wh/kg，后續(xù)還有固態(tài)電池、鋰-空氣電池等更高能量密度的電池開發(fā)計劃，2025 年將能量密度計劃提升至 350-500Wh/kg，2030 年將能量密度計劃提升至 500-700Wh/kg。隨著電池單體能量密度提升以及成組效率的增加，寧德時代預計 2018-2020 年電池包能量密度將達到 160、180 和 210Wh/kg，2023 年電池包能量密度有望達到 265Wh/kg。圖10： 寧德時代電芯開發(fā)計劃安排圖11： 寧德時代電池包開發(fā)計劃安排資料來源：上海有色網(wǎng)、資料來源：易車網(wǎng)、關于短期動力電池技術路線選擇，以比克電池為例進行說明。近些年以

37、來，比克先后研發(fā)多款電池，能量密度不斷提升，并計劃到 2020 年將動力電池能量密度提升至 300Wh/kg，期間會推出多款不同型號的電池。圖12： 比克電池開發(fā)計劃安排資料來源：公司官網(wǎng)、綜合前面提到的主流電池廠商技術路線，要實現(xiàn) 2020 年動力電池單體能量密度達到 300Wh/kg、電動汽車長續(xù)航里程和較低成本的目標，因磷酸鐵鋰能量密度存在瓶頸，可挖掘潛力有限，在現(xiàn)有技術體系下，三元材料成為技術發(fā)展主流線路。國內市場上常見的三元材料主要是鎳鈷錳酸鋰 NCM，其通式為 LiNi1-x-yCoxMnyO2, 其綜合了 LiCoO2、LiNiO2 和 LiMnO2 三種材料的優(yōu)點，由于Ni、C

38、o 和 Mn 之間存在明顯的協(xié)同效應，因此NCM 的性能好于單一組分層狀正極材料，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料之一。三種元素對材料電化學性能的影響也不一樣，一般而言，Co 主要起穩(wěn)定三元材料層狀結構，提高材料的電子導電性和改善循環(huán)性能；Mn 的存在能降低成本，改善材料的結構穩(wěn)定性和安全性；Ni 有助于提高材料容量， 但 Ni 含量過高將會與Li+產(chǎn)生混排效應而導致循環(huán)性能和倍率性能惡化，而且高鎳材料的 pH 值過高影響實際使用。Ni、Co 和 Mn 三種元素不同配比可以獲得不同性能的 NCM 材料，主流型號包括NCM333、NCM523、NCM622 和NCM811。圖13： NCM 的放電容

39、量、熱穩(wěn)定性和容量保持率關系圖資料來源：cnki、正極材料比容量與電池單體能量密度直接相關。從 LFP 到 NCM333、NCM523、NCM622，目前正在向 NCM811、NCA 發(fā)展，隨著正極材料的發(fā)展，電池能量密度也在不斷提升，2020 年單體能量密度有望達到 300Wh/kg。表5： 磷酸鐵鋰和三元材料性能產(chǎn)品理論比容量（mAh/g）實際比容量（mAh/g）電池單體能量密度（Wh/kg）優(yōu)點缺點LFP170140140-150循環(huán)壽命長、安全性好、成本較低能量密度低NCM333278145170-180能量密度、循環(huán)性、安全性相對均衡首次充放電效率較低、有陽離子混排現(xiàn)象、放電平臺低N

40、CM523278155190-210較高比容量和熱穩(wěn)定性循環(huán)性能、倍率性能、熱穩(wěn)定性和自放電等之間的平衡差NCM622278165220-240加工性能好，能量密度較高，易于在較低溫度下燒結循環(huán)性能較差NCM811278190280-300能量密度高、鈷含量較低燒結條件苛刻、容易吸潮、不穩(wěn)定NCA278190280-300能量密度高不穩(wěn)定資料來源：cnki、中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)、近年來，三元正極材料逐漸向高比容量、高壓實、高電壓、低成本方向發(fā)展，在此過程中合理設計材料的結構至關重要，通過不同的結構設計可以有效解決相應問題。目前三元正極材料結構設計的改進方向主要包括：類單晶型結構、放射狀結構、核殼結構

41、和梯度材料結構等。類單晶型結構能夠提升正極材料的壓實密度、顆粒強度、電壓等；放射狀結構能夠提升正極材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性等；核殼結構和梯度材料結構適用于高鎳三元材料，能夠充分發(fā)揮正極材料的比容量，提升截止電壓和循環(huán)穩(wěn)定性等。所以，未來應該根據(jù)電池的使用要求，深入分析正極材料的性能特點，通過合理設計材料結構，結合三元正極材料的其他改性手段，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的三元正極材料。表6： 三元正極材料結構設計改進方向三元正極結構作用類單晶型結構提升正極材料的壓實密度、顆粒強度、電壓等放射狀結構提升正極材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性適用于高鎳三元材料，能夠充分發(fā)揮正極材料的比容量，提核殼結構和梯度材料結構升截止

42、電壓和循環(huán)穩(wěn)定性等資料來源：cnki、 2020 年后技術迭代速度變慢，高鎳三元大有可為相比NCM333 逐步提升到NCM523、NCM622，技術難度提升相對比較平緩，NCM811/NCA 技術門檻明顯提升，在制備工藝、設備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求明顯高于普通三元材料。NCA 技術壁壘高，幾乎被日韓企業(yè)壟斷，主要供應商有日本的住友金屬、日本化學和戶田化學，韓國的 ECOPRO 和GSEM。由于 NCA 對生產(chǎn)環(huán)境和制造工藝的要求更高，同時由于 NCM811 與之前的NCM333/523/622 等同屬于鎳鈷錳結構，與它們的生產(chǎn)工藝也更為接近，而 NCA 加入鋁元素，合成工藝上會有區(qū)別。國內企

43、業(yè)多數(shù)偏向于NCM811。擁有技術先發(fā)優(yōu)勢的正極企業(yè)盈利能力將顯著提升。NCM811 正極材料含鈷量僅為 6.1%，相比 NCM523/622 下降 50%；如果考慮到每 KWh NCM811 電池所需要的正極質量為 1.44kg，每 KWh NCM523 電池所需要的正極質量為 1.89kg，每 KWhNCM811 電池鈷用量僅為 NCM523 的 40.5%。在高鎳正極體系下，正極燒結環(huán)節(jié)的技術含量也顯著增加，在以加工費定價的模式下，NCM811 正極材料的毛利率也將高于目前NCM523 產(chǎn)品。高鎳三元正極，尤其是高鎳 NCM811 有效產(chǎn)能釋放難度非常高。一方面是生產(chǎn)工藝方面，高鎳三元材

44、料在前驅體燒結和材料生產(chǎn)環(huán)境方面的要求都較為苛刻， 產(chǎn)品在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調漿和極片涂布，因此正極材料企業(yè)對窯爐等生產(chǎn)設備的各項性能要求都比較高；另一方面，高鎳三元的安全性更差，因此合格供應商的認證難度較高、所需時間較長。此外，整車廠對上游零部件供應商有較高的門檻要求和長時間的認證測試，程序更復雜，時間也更長。目前，國內僅當升科技、容百鋰電、杉杉股份等少數(shù)幾家公司具備量產(chǎn)高鎳三元材料能力，但產(chǎn)品性能和一致性仍需進一步提高，關鍵設備的技術水平和可靠性與國外存在一定的差距。要實現(xiàn)突破，就要研究包覆元素種類、包覆量對材料表面殘余堿含量及電化學性能的影響，確定有利于降低殘余堿含量，

45、提高材料電化學性能的最佳包覆參數(shù)組合，提高關鍵設備如氧氣氣氛焙燒設備的技術水平和可靠性。隨著高鎳三元材料滲透率以及技術門檻的提升，少數(shù)具備量產(chǎn)技術的龍頭企業(yè)市場份額有望提升， 國內正極材料分散競爭格局有望得以改善，工藝技術水平過硬、成本管控優(yōu)異的正極龍頭企業(yè)有望“殺出重圍”。展望未來，從目前的三元材料技術來看，通過降低電芯中非活性物質的質量比來提高電池的能量密度，幾乎已經(jīng)達到了技術的極限，采用具有更高比容量的正負極材料是提高電池能量密度更為有效的技術途徑。富鋰錳基正極+硅碳負極被視為下一代鋰動力電池的理想之選。雖然富鋰錳基正極材料具有高放電比容量的優(yōu)勢， 但當前仍面臨著結構復雜問題，充放電機理

46、還存在爭議，其首次放電效率、倍率性能、高溫性能、全電池性能、長期循環(huán)性能和充放電過程中放電電壓平臺衰減方面的問題有待解決。目前解決這種材料問題的手段很多：包覆、酸處理、摻雜、預循環(huán)、熱處理等方法，但是這些方法只能在某些方面提升材料的性能，實現(xiàn)富鋰錳基動力電池產(chǎn)業(yè)化應用相對比較困難，據(jù)推測到 2025 年才有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的可能。從目前至富鋰錳基正極材料產(chǎn)業(yè)化之間，未來 6-7 年正極材料性能提升主要是依托 NCM811/ NCA 技術路線，正極材料技術迭代速度在逐步變慢。隨著能量密度提升，單車帶電量有望隨之提升，2020 年純電動乘用車平均續(xù)航里程有望達到 400公里，部分車型甚至會達到 500

47、 公里以上；如果將時間拉長到 2025 年，屆時受益 于電池成本的降低以及NCM811/ NCA 體系的進一步技術挖掘帶來的能量密度提升， 單車帶電量有望進一步提升，純電動乘用車續(xù)航里程有望接近甚至超過燃油車，“里 程焦慮”將成為過去式。目前圓柱型動力電池已率先實現(xiàn) NCM811/NCA 量產(chǎn)，方形、軟包電池有望在 2019 年迎來高鎳產(chǎn)品量產(chǎn)，國內動力電池龍頭寧德時代和比亞迪均計劃在 2019 年推出 NCM811 動力電池。NCM811/NCA 技術路線產(chǎn)品生命周 期有望延續(xù)到 2025 年。、 新能源汽車開啟 1-10 階段全球新能源汽車市場：2017 年告別 0-1 階段，2018 年

48、開啟 1-10 新階段。2017 年全球新能源汽車銷量超過 122.3 萬輛，滲透率首次超過 1%。按照產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律，一般情況下，當產(chǎn)品滲透率超過 1%，意味著市場導入期結束，并將迎來快速發(fā)展的成長期。2017 年，全球鋰電池的總出貨量達到 148.1GWh，其中動力電池的總出貨量達到 62.35GWh。2014-2017 年，動力電池的年復合增速達到 80%；同期， 傳統(tǒng)消費類電池的復合增速僅有 7%，鋰電池行業(yè)的新增需求動力由消費電池逐步轉向動力電池驅動。國外傳統(tǒng)汽車巨頭發(fā)力新能源汽車，全球市場有望大規(guī)模放量。傳統(tǒng)汽車巨頭憑借成熟的供應鏈體系、穩(wěn)定的銷售渠道以及品牌優(yōu)勢，將會推動全球新能

49、源汽車滲透率提升。多家汽車巨頭提出 2025 年新能源汽車銷量占比達到 15%-25%，憑借傳統(tǒng)汽車巨頭的號召力，新能源汽車認可度將大大提升，屆時全球新能源汽車市場將步入千萬輛級別，整個產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模效應盡顯，從而加快新能源汽車成本的下降以及滲透率進一步提升。我國是全球最大的新能源汽車市場，也是增長最快的市場，是推動全球新能源 車市增長的主要動力。2017 年，我國新能源汽車滲透率已達到 2.69%，2018 年有望超 4%。這一數(shù)據(jù)提升的背后，顯示出汽車產(chǎn)業(yè)新舊動能的加速轉換和中國汽車工業(yè)的加速轉型，汽車電動化趨勢日趨明朗。2018 年 1-11 月我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達到105.4 和10

50、3 萬輛，同比增長63.6%和68.0%。根據(jù)我們的測算，2018-2020 年我國新能源汽車的產(chǎn)量有望達123、169 和234 萬輛，動力電池需求可達53.43GWh、75.17GWh 和 107.63GWh。項目車型20172018E2019E2020EEV 產(chǎn)量（萬輛）乘用車44.9576.42110.81158.46表7： 我國新能源汽車產(chǎn)量及動力電池需求預測YOY80.9%70.0%45.0%43.0%客車8.867.537.157.15YOY-23.4%-15.0%-5.0%0.0%專用車15.359.989.489.48YOY153.1%-35.0%-5.0%0.0%乘用車10

51、.2128.0740.7058.20YOY37.5%175.0%45.0%43.0%客車1.640.660.590.53YOY-16.3%-60.0%-10.0%-10.0%新能源汽車總產(chǎn)量合計（萬輛）81.01122.65168.73233.83總產(chǎn)量 YOY56.2%51.4%37.6%38.6%新能源汽車保有量（萬輛）182.30304.95473.69707.51乘用車27.0538.8045.0050.00EV 平均電池容量（KWh）客車153.74187.00195.00200.00專用車54.4955.0056.0057.00PHEV 平均電池容量乘用車14.9014.0014.

52、2014.50（KWh）客車41.9744.0046.0048.00乘用車12.1629.6549.8779.23EV 電池需求量（GWh）客車13.6114.0813.9414.30專用車8.375.495.315.40PHEV 電池需求量乘用車1.523.935.788.44（GWh）客車0.690.290.270.25電池總需求量合計（GWh）36.3553.4375.17107.63電池總需求量 YOY29.7%47.0%40.7%43.2%資料來源：中汽協(xié)、乘聯(lián)會、預測PHEV 產(chǎn)量（萬輛）1.5、 電池黃金時代降臨，高鎳三元正極有望迎來快速增長期動力電池是鋰離子電池需求增長的主要驅

53、動力。根據(jù) EV Tank 數(shù)據(jù)，2017 年全球鋰離子電池的出貨量達到 143.5Gwh，其中汽車動力鋰電池的出貨量達到58.1Gwh，儲能鋰電池出貨量達到 11.0Gwh，其他傳統(tǒng)領域鋰電池出貨量達到74.4Gwh?；趯ζ噭恿︿囯姵匕l(fā)展前景的持續(xù)看好，2020 年全球鋰離子電池出貨量有望達到265GWh，其中汽車動力鋰電池出貨量有望達到156GWh，占比近60%。鋰離子電池需求快速提升帶動正極材料出貨量持續(xù)成長，2017 年全球鋰電正極材料出貨量為 36.5 萬噸，同比增長 20%。圖14： 全球鋰電正極材料出貨量預測（噸/年）資料來源：公司公告、我國正極材料全球份額呈上升趨勢。受新能

54、源汽車行業(yè)快速發(fā)展帶動影響，全球正極材料行業(yè)發(fā)展一直穩(wěn)步提升，2011-2017 年全球正極材料復合增速為 35%。由于國內政策傾斜疊加國內新能源汽車市場高速發(fā)展，我國正極材料的發(fā)展速度相比其他國家提升速度更快，2011-2017 年我國正極材料出貨量復合增速為 43%，明顯高于全球正極材料出貨量復合增速。從 2015 年起我國全球市占率逐年遞增，年平均增速達到 7.2%。圖15： 2011-2017 年我國正極材料出貨量全球市占率70%60%50%40%30%20%10%0%20132014201520162017資料來源：真鋰研究、我國三元正極材料市場占比逐步提升。2017 年我國正極材料

55、出貨量為 20.80萬噸，同比增長 29.53%；2018 年Q1-Q3 正極材料出貨量為 18.43 萬噸，同比增長19.8%。受新能源汽車動力電池需求持續(xù)拉動，同時在補貼政策與電池能量密度掛鉤等刺激下，三元材料需求大增，2018 年 Q1-Q3 三元材料出貨量為 9.25 萬噸，同比增長 52%。根據(jù)起點研究預測，2018 年我國鋰電正極材料產(chǎn)量將突破 25 萬噸， 其中三元材料仍將是市場最大需求產(chǎn)品。主要原因有：新能源汽車補貼政策高能量密度要求；以 LFP 為主的電池企業(yè)大批量轉型三元；LCO 價格較高，消費電子企業(yè)為節(jié)省成本將逐步改用高鎳三元材料。圖16： 正極材料出貨量（萬噸）及增速

56、（%）圖17： 三元材料占比呈上升趨勢252015105020142015201620172018Q1-Q360%50%40%30%20%10%0%60%50%40%30%20%10%0% 資料來源：高工鋰電、資料來源：高工鋰電、LCONCMLFPLMO同比增速LCONCMLFPLMO受碳酸鋰和金屬鈷價格下降影響，正極材料全線降價。鈷價和鋰價受累于供應端的快速增加，我們預計 2019 年整體呈現(xiàn)下跌走勢，從而帶動三元正極材料價格下行。圖18： 正極價格走勢（萬元/噸）25602050401530102051000NCMLMOLFPLCO（右軸）資料來源：高工鋰電、受補貼政策推出時間影響，新能源

57、汽車銷量呈前低后高，一般每年 Q4 銷量為全年單季度最大，電池裝機量也是此趨勢?？紤]汽車銷量季度性變化以及提前備貨的影響，NCM、LFP 正極材料同樣呈現(xiàn)前低后高，下半年多為出貨量放量時間點。圖19： NCM、LFP 出貨量季度性變化明顯40,00035,00030,00025,00020,00015,00010,0005,000-NCM季度出貨量LFP季度出貨量資料來源：高工鋰電、正極材料技術路線和細分領域較多，我國正極材料市場整體集中度仍然相對分散。據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2017 年我國正極材料 CR5 為 32.5%，CR10 為 53.6%；2018 年 Q1-Q3 我國正極材料CR5 為

58、35.7%，CR10 為 57.1%，市場集中度有所提升。圖 20： 2017年我國正極材料出貨量市場份額圖 21： 2018年 Q1-Q3我國正極材料出貨量市場份額湖南杉杉,格林美3.4%其他42.9%科恒股份3.6%廈門湖南杉杉9.4%天津巴莫6.1%當升科技6.1%長遠鋰科6.0%容百鋰電5.2%振華新材料桑頓新能源4.3%4.9%8.1%廈門鎢業(yè),7.9%天津巴莫,6.5%其他, 46.4%容百鋰電,5.1%北大先行,4.9%長遠鋰科,4.6%貝特瑞,當升科技, 4.5%湖南升華,貴州安達,4.4%3.8%3.9%資料來源：高工鋰電、資料來源：高工鋰電、三元材料競爭激烈，沒有明顯龍頭，

59、當升科技市占率提升明顯。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù)，2017 年我國三元材料 CR5 為 49.7%，CR10 為 75.8%；2018 年Q1-Q3 國內三元材料CR5 為 47.2%，CR10 為 74.1%，市場集中度略有下降。其中當升科技、容百鋰電、長遠鋰科市占率均超過 10%，尤其是當升科技，在三元材料白熱化競爭中能取得份額的提升實屬不易。圖22： 2017 年我國三元材料出貨量市場份額圖23： 2018 年 Q1-Q3 我國三元材料出貨量市場份額容百鋰電, 12.7%其他, 24.2%長遠鋰科,10.8%桑頓新能源,湖南杉杉,3.9%9.4%科恒股份, 4.4%新鄉(xiāng)天力,4.5%當升科技,格

60、林美,8.7%6.3% 廈門鎢業(yè),振華新材料,7.0%8.1%當升科技容百鋰電其他10.4%10.4%25.9%長遠鋰科新鄉(xiāng)天力10.3%4.0%天津巴莫4.7%湖南杉杉科恒股份8.7%5.1%振華新材料桑頓新能源廈門鎢業(yè)7.6%5.9%7.0%資料來源：高工鋰電、資料來源：高工鋰電、在中游四大材料中，三元正極材料競爭最為激烈，行業(yè)集中度最低。沒有一家企業(yè)市占率超過 15%，CR2、CR3、CR5、CR10 等指標明顯低于其他三大材料。CR2CR3CR5CR10三元正極材料20.8%31.1%47.3%74.1%負極材料42.7%58.7%75.5%91.1%隔膜38.5%48.7%59.9%