06 锂电行业：磷酸锰铁锂，正极发展新方向，产业化加速推进.pdf

请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 证 券 研 究 报 告 | 2022年 5月 4日锂 电 行 业 深 度 系 列 八 磷 酸 锰 铁 锂正 极 发 展 新 方 向 ， 产 业 化 加 速 推 进行 业 研 究 深 度 报 告 电 力 设 备 新 能 源 锂 电 池投 资 评 级 超 配 （ 维 持 评 级 ） 证 券 分 析 师 王 蔚 祺010-88005313wangweiqi2guosen.com.cnS0980520080003 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 投 资 建 议n 电 压 高 平 台 的 磷 酸 锰 铁 锂 成 本 低 ， 是 正 极 发 展 新 方 向 之 一新 型 正 极 材 料 主 要 围 绕 高 电 压 平 台 和 锰 基 材 料 开 展 ， 在 其 分 支 体 系 中 最 早 商 业 化 的 就 是 磷 酸 锰 铁 锂 。 相 较 磷 酸 铁 锂 ， 其 具 有 高 电 压 、 高 能 量 密 度 和 更 优 异 的 低 温 性 能 ； 相 较 三元 材 料 具 备 成 本 低 、 安 全 性 高 、 循 环 寿 命 长 等 优 势 。 磷 酸 锰 铁 锂 的 自 身 也 存 在 性 能 缺 陷 ， 包 括 导 电 性 差 、 首 圈 效 率 低 等 ， 可 通 过 包 覆 、 掺 杂 、 改 性 等 方 式 来 提 升 性 能 。 针 对 锰磷 酸 锰 铁 锂 导 电 性 差 的 问 题 ， 可 掺 杂 碳 纳 米 管 以 提 升 导 电 性 能 ， 并 实 现 对 能 量 密 度 、 循 环 寿 命 和 倍 率 性 能 的 优 化 ； 添 加 补 锂 剂 使 得 首 圈 效 率 和 循 环 寿 命 得 到 优 化 。 从 工 艺 上 可在 现 有 磷 酸 铁 锂 的 产 线 做 改 造 升 级 。n 百 亿 市 场 方 兴 未 艾 ， 应 用 场 景 丰 富 多 样磷 酸 锰 铁 锂 应 用 可 分 为 纯 用 和 混 用 两 种 方 式 。 纯 用 情 况 下 能 量 密 度 优 于 磷 酸 铁 锂 10-20； 混 用 方 案 下 与 三 元 正 极 混 合 能 够 提 升 安 全 性 、 降 低 成 本 。 磷 酸 锰 铁 锂 未 来 应 用 场 景 主要 集 中 于 电 动 汽 车 和 电 动 二 轮 车 市 场 。 在 电 动 汽 车 市 场 ， 其 一 方 面 能 够 部 分 取 代 磷 酸 铁 锂 ， 另 一 方 面 可 与 三 元 材 料 混 用 降 本 和 提 高 安 全 性 。 我 们 预 计 2025年 磷 酸 锰 铁 锂 全 球 市 场 需 求 为 15.4万 吨 ， 市 场 空 间 达 到 92亿 元 ， 2021-2025年 均 复 合 增 速 将 达 到 129。n 上 下 游 快 速 布 局 ， 产 业 化 进 程 显 著 加 快近 年 来 伴 随 磷 酸 铁 锂 的 兴 起 ， 磷 酸 锰 铁 锂 作 为 其 升 级 版 本 愈 发 得 到 重 视 ， 特 别 是 2019年 以 来 相 关 专 利 申 请 数 量 快 速 增 长 。 在 技 术 方 面 ， 比 亚 迪 、 国 轩 高 科 、 德 方 纳 米 、 力 泰 锂能 在 专 利 布 局 方 面 具 有 明 显 优 势 。 在 量 产 进 度 方 面 ， 天 津 斯 特 兰 、 力 泰 锂 能 宣 布 实 现 量 产 ， 德 方 纳 米 规 划 产 能 达 44万 吨 ， 预 计 其 中 11万 吨 将 在 2023年 初 投 产 。 此 外 ， 当 升 科 技 、厦 钨 新 能 已 经 进 入 小 试 阶 段 。 下 游 电 池 企 业 中 ， 天 能 股 份 、 星 恒 电 源 均 有 相 关 电 池 产 品 应 用 于 电 动 二 轮 车 电 池 领 域 。n 投 资 建 议 关 注 技 术 先 发 优 势 及 相 关 受 益 环 节2022年 是 磷 酸 锰 铁 锂 产 业 化 应 用 的 元 年 ， 未 来 具 有 广 阔 的 市 场 空 间 。 我 们 看 好 具 有 先 发 技 术 优 势 的 正 极 材 料 和 下 游 具 备 优 势 的 电 池 企 业 ， 推 荐 磷 酸 锰 铁 锂 领 域 具 有 技 术 深 入 布局 的 德 方 纳 米 、 当 升 科 技 、 厦 钨 新 能 ； 同 时 碳 纳 米 管 导 电 剂 龙 头 企 业 天 奈 科 技 。 n 风 险 提 示 电 动 车 销 量 不 及 预 期 ； 新 技 术 产 业 化 进 展 不 及 预 期 ； 部 分 企 业 产 能 建 设 和 爬 坡 不 及 预 期 。 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 磷 酸 铁 锂 和 三 元 材 料 是 动 力 电 池 主 要 正 极 体 系01 磷 酸 锰 铁 锂 低 成 本 高 电 压 ， 正 极 发 展 新 方 向02 百 亿 市 场 方 兴 未 艾 ， 应 用 场 景 丰 富 多 样03 上 下 游 企 业 快 速 布 局 ， 产 业 化 进 程 显 著 加 快04目 录 投 资 建 议 关 注 技 术 先 发 优 势 企 业 及 相 关 受 益 环 节05 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 一 、 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 体 系 发 展 趋 势 分 析 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 图 1 锂 电 池 正 极 材 料 体 系 研 究 应 用 标 志 性 事 件 资 料 来 源 锂 电 池 基 础 科 学 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 正 极 材 料 体 系 介 绍 理 想 的 锂 离 子 电 池 应 具 有 较 高 的 能 量 密 度 、 功 率 密 度 ， 较 好 的 循 环 性 能 及 可 靠 的 安 全 性 。 正 极 重 量 达 到 电 池 整 体 重 量 的 38以 上 ， 因 此 提 升 正 极 材 料 的 比 容 量是 提 升 电 池 整 体 容 量 的 关 键 。 实 际 上 能 够 全 面 满 足 要 求 的 正 极 材 料 体 系 并 不 多 ， 目 前 也 没 有 明 确 的 理 论 可 以 指 导 正 极 材 料 的 选 择 。 主 流 的 正 极 材 料 体 系 都 是历 史 上 由 个 别 科 学 家 提 出 ， 然 后 经 过 长 期 的 研 究 开 发 使 材 料 逐 渐 获 得 应 用 。 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 能 量 密 度 由 比 容 量 和 电 压 共 同 决 定 电 池 的 能 量 密 度 是 比 容 量 与 电 压 的 乘 积 。 而 正 极 材 料 能 量 密 度 提 升 可 以 依 托 以 下 几 种 路 径 1） 提 升 比 容 量 ， 如 层 状 三 元 高 镍 材 料 、 层 状 富 锂 锰 材 料 ； 3） 提升 材 料 电 压 ， 如 磷 酸 锰 铁 锂 、 高 压 钴 酸 锂 、 高 压 三 元 材 料 等 ； 3） 从 材 料 形 貌 、 材 料 粒 度 和 极 片 工 艺 入 手 提 高 材 料 的 压 实 密 度 。 三 元 材 料 中 镍 元 素 能 够 提 高 正极 比 容 量 、 锰 元 素 能 够 提 升 正 极 的 工 作 电 压 ， 因 而 其 展 现 出 显 著 优 于 磷 酸 铁 锂 材 料 的 能 量 密 度 。图 2 锂 电 池 的 计 算 质 量 能 量 密 度 和 体 积 能 量 密 度 资 料 来 源 锂 电 池 基 础 科 学 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 图 3 理 论 比 容 量 为 170mAh/g的 不 同 材 料 能 量 密 度 情 况 （ Wh/kg 资 料 来 源 磷 酸 锰 铁 锂 正 极 材 料 电 化 学 性 能 研 究 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 578 646 697020040060080010001200 3.4V 3.8V 4.1VE为 能 量 密 度V为 工 作 电 压q为 电 池 容 量 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 正 极 材 料 体 系 介 绍 商 业 化 使 用 的 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 按 结 构 主 要 分 为 以 下 三 类 ① 层 状 晶 体 结 构 （ 钴 酸 锂 、 三 元 材 料 ） ； ② 立 方 尖 晶 石 晶 体 结 构 （ 锰 酸 锂 ） ； ③ 正 交 橄 榄 石 晶体 结 构 的 （ 磷 酸 铁 锂 等 ） 。 目 前 动 力 电 池 领 域 在 主 流 应 用 材 料 为 橄 榄 石 结 构 的 磷 酸 铁 理 和 层 状 三 元 材 料 ， 主 要 考 量 是 性 能 与 成 本 的 最 优 组 合 尖 晶 石 材 料 相对 容 量 较 低 ， 同 时 高 温 下 由 于 锰 的 溶 解 造 成 性 能 下 降 ； 层 状 材 料 中 钴 酸 锂 成 本 过 高 ， LiNiO2存 在 安 全 问 题 ， 将 Ni、 Mn、 Co三 种 材 料 组 合 起 来 ， 即 为 三 元 材 料是 当 前 高 性 能 动 力 电 池 的 主 要 选 择 ， 成 本 更 具 优 势 但 能 量 密 度 较 低 的 磷 酸 铁 锂 也 是 动 力 电 池 的 另 一 大 主 流 方 向 。表 1 常 见 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 性 能材 料 类 型 磷 酸 铁 锂 ✔ 锰 酸 锂 钴 酸 锂 三 元 镍 钴 锰 ✔晶 体 结 构 橄 榄 石 尖 晶 石 层 状 层 状 理 论 容 量（ mA.h/g 170 148 274 273-285电 芯 质 量 比 能 量 （ W.h/kg 130-160 130-180 180-240 180-240平 均 电 压 /V 3.4 3.8 3.8 3.6电 压 范 围 /V 3.4 3.8 3.8 2.5-4.6循 环 性 /次 2000-6000 500-2000 500-1000 800-2000安 全 性 能 好 良 好 差 中价 格 （ 万 元 /吨 ）（ 2022Q1均 价 ） 14.5 10.9 53.9 33.3（ 三 元 6系 ） 主 要 应 用 领 域 电 动 车大 规 模 储 能 电 动 工 具 、 电 动 自 行 车 3C电 子 产 品 电 动 工 具 、 电 动 自 行 车 、 电 动汽 车 、 储 能资 料 来 源 锂 电 池 基 础 科 学 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 三 元 和 磷 酸 铁 锂 是 主 流 动 力 电 池 正 极 材 料图 4 国 内 正 极 材 料 产 量 （ 万 吨 ） 资 料 来 源 鑫 椤 锂 电 、 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 图 5 国 内 动 力 电 池 装 机 量 及 磷 酸 铁 锂 电 池 占 比 （ GWh、 ） 资 料 来 源 动 力 电 池 联 盟 、 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 动 力 电 池 市 场 中 磷 酸 铁 锂 和 三 元 材 料 是 最 主 要 的 正 极 体 系 。 2021年 中 国 正 极 产 量 预 计 为 104.9万 吨 ， 同 比 增 长 超 102； 其 中 三 元 材 料 产 量 39.8万 吨 ， 占 比 约38， 磷 酸 铁 锂 产 量 为 45.3万 吨 ， 占 比 约 43， 同 比 提 升 16pct。 2021年 国 内 动 力 电 池 装 车 量 为 154.5GWh， 同 比 增 长 143； 其 中 三 元 电 池 装 机 量 为 74.3GWh， 同比 增 长 91； 磷 酸 铁 锂 电 池 装 机 量 为 79.8GWh， 同 比 增 长 227。 2021年 国 内 动 力 电 池 中 磷 酸 铁 锂 装 机 量 占 总 装 机 量 比 重 为 51.7， 较 2020年 提 升 13.3pct。 与 三 元 材 料 相 比 ， 磷 酸 铁 锂 的 优 势 在 于 1） 循 环 寿 命 长 ； 2） 安 全 性 能 高 ； 3） 成 本 低 。 不 足 在 于 能 量 密 度 低 。 19.6 21.0 39.8 9.7 14.2 45.3 5.9 7.4 9.2 7.6 9.3 10.7 42.9 51.9 104.9 020406080100 120 2019 2020 2021 三 元 材 料 磷 酸 锂 铁 钴 酸 锂 锰 酸 锂 41 39 74 20 24 80 33 38 52 01020304050607080 90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2019 2020 2021 三 元 材 料 磷 酸 铁 锂 锰 酸 锂 钛 酸 锂 磷 酸 铁 锂 占 比 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 高 压 化 是 正 极 材 料 的 发 展 趋 势 目 前 开 发 的 锂 离 子 电 池 均 以 正 极 材 料 作 为 锂 源 ， 整 个 电 池 的 比 容 量 受 限 于 正 极 材 料 的 容 量 ， 而 且 正 极 材 料 的 成 本 占 电 池 总 材 料 成 本 的 50以 上 。 因 此 制 备 成本 低 同 时 具 有 高 能 量 密 度 的 正 极 材 料 是 行 业 追 求 的 重 要 目 标 。 为 了 使 锂 离 子 电 池 具 有 较 高 的 能 量 密 度 、 功 率 密 度 ， 较 好 的 循 环 性 能 及 可 靠 的 安 全 性 能 ， 正 极 材 料 的 选 择 应 满 足 以 下 条 件 1. 要 提 供 在 可 逆 的 充 放 电 过 程 中 往 返 于 正 负 极 之 间 的 锂 离 子 ， 而 且 还 要 提 供 首 次 充 放 电 过 程 中 在 负 极 表 面 形 成 SEI膜 时 所 消 耗 的 锂 离 子 2. 提 供 较 高 的 电 极 电 位 且 在 充 放 电 过 程 中 ， 电 压 平 台 稳 定 ；3. 正 极 活 性 物 质 电 化 当 量 小 ， 可 逆 嵌 脱 锂 量 大 ， 锂 离 子 扩 散 系 数 高 ， 具 有 较 高 的 离 子 和 电 子 电 导 率 ； 4. 充 放 电 过 程 中 结 构 稳 定 型 性 好 5. 资 源 丰 富 ， 无 毒 ， 化 学 稳 定 性 好 ， 制 备 成 本 低 。基 于 以 上 的 性 能 要 求 ， 目 前 正 极 材 料 行 业 的 主 流 发 展 趋 势 是 高 电 压 化 ， 而 当 前 最 具 商 业 化 前 景 的 高 电 压 正 极 材 料 分 以 下 几 种 1） 橄 榄 石 结 构 的 磷 酸 锰 铁 锂 ；2） 尖 晶 石 结 构 的 镍 锰 酸 锂 ；3） 层 状 结 构 的 三 元 材 料 （ 镍 钴 锰 酸 锂 ） 、 富 锂 锰 基 材 料 。 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 正 极 发 展 新 方 向 一 磷 酸 锰 铁 锂 （ 橄 榄 石 结 构 ） 图 11 磷 酸 锰 铁 锂 结 构 示 意 图 资 料 来 源 磷 酸 锰 铁 锂 基 正 极 材 料 的 组 成 调 控 、 制 备 优 化 与 电 化 学 性 能 研 究 、 国 信 证券 经 济 研 究 所 整 理 图 12 锂 电 池 代 表 正 极 材 料 放 电 曲 线 资 料 来 源 橄 榄 石 型 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 的 制 备 技 术 及 电 池 特 性 研 究 、 国 信 证 券 经 济 研 究所 整 理 橄 榄 石 结 构 磷 酸 盐 LiMPO4主 要 有 四 种 （ M代 表 金 属 ， 主 要 为 铁 Fe、 镍 Ni、 锰 Mn、 钴 Co） ； 电 压 分 别 是 3.4～ 3.5V（ 铁 ） 、 5.0～ 5.4V（ 镍 ） 、 4.0～ 4.2V（ 锰 ）和 4.7～ 4.8V（ 钴 ） ； 同 时 四 种 磷 酸 盐 可 以 相 互 掺 杂 ， 就 构 成 多 元 橄 榄 石 系 列 材 料 。 多 元 体 系 的 充 放 电 曲 线 、 循 环 伏 安 曲 线 都 可 以 简 单 地 看 成 四 种 单 独 橄 榄 石的 充 放 电 曲 线 和 循 环 伏 安 曲 线 的 线 性 叠 加 。 由 于 磷 酸 镍 锂 的 电 压 超 出 目 前 电 解 液 稳 定 上 限 ， 钴 也 不 是 主 要 的 构 成 元 素 。 反 之 锰 对 环 境 友 好 ， 磷 酸 锰 锂 的 工 作电 压 又 比 较 理 想 （ 在 4.1V） ， 可 以 与 现 有 的 商 业 化 电 解 液 相 匹 配 。 磷 酸 锰 铁 锂 LMFP是 在 磷 酸 铁 锂 的 基 础 上 添 加 锰 元 素 而 获 得 新 型 正 极 材 料 ， 一 方 面 可 以 提 高 材 料 体 系 的 电 压 、 弥 补 磷 酸 铁 锂 电 压 低 导 致 能 量 密 度 低 的 不 足 ；另 一 方 面 可 以 通 过 表 面 包 覆 碳 材 料 导 电 剂 来 提 升 导 电 性 能 。 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 正 极 发 展 新 方 向 二 镍 锰 酸 锂 （ 尖 晶 石 结 构 5V正 极 材 料 ） 图 13 蜂 巢 能 源 电 池 技 术 创 新 路 线 资 料 来 源 蜂 巢 能 源 官 网 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 在 尖 晶 石 结 构 的 高 电 压 5V正 极 材 料 当 中 ， 镍 锰 酸 锂 （ LiNi1-xMnxO4） 具 有 较 好 的 稳 定 性 ， LiNi0.5Mn1.5O4的 实 际 首 次 放 电 容 量 在 140mA h/g左 右 ， 接 近 理 论 容量 ， 充 放 电 平 台 在 4.7V左 右 ， 同 时 LiNi0.5Mn1.5O4合 成 简 单 ， 是 正 极 发 展 的 主 流 方 向 之 一 。 镍 锰 酸 锂 的 优 点 在 于 1） 电 压 平 台 高 ， 约 为 4.7V， 能 量 密 度 高 （ 约 690Wh/kg） ； 2） 无 需 添 加 钴 等 贵 金 属 元 素 ， 成 本 低 。 不 足 之 处 在 于 1） 反 应 过 程 中 会 有锰 元 素 歧 化 反 应 后 溶 解 在 电 解 液 中 并 沉 积 在 负 极 表 面 ， 进 而 使 得 SEI膜 持 续 消 耗 再 生 ， 耗 费 活 性 锂 ， 降 低 循 环 寿 命 ； 2） 高 电 压 会 造 成 常 规 电 解 液 体 系 分 解 ，进 而 产 生 氢 氟 酸 腐 蚀 正 极 材 料 。 目 前 镍 锰 酸 锂 主 要 通 过 离 子 掺 杂 、 表 面 包 覆 以 及 材 料 复 合 方 式 提 升 综 合 性 能 。 产 业 化 进 程 蜂 巢 能 源 所 推 出 的 NMx无 钴 电 池 搭 载 的 就 是 镍 锰 酸 锂 材 料 ， 其 电 池 包 能 量 密 度 能 够 超 过 240Wh/kg， 与 中 低 镍 三 元 电 池 相 差 不 大 ； 其 安 全 性 、 循 环寿 命 均 优 于 三 元 电 池 体 系 。 目 前 ， 宁 德 时 代 、 国 轩 高 科 、 ATL、 长 远 锂 科 、 容 百 科 技 、 巴 莫 科 技 （ 容 百 科 技 ） 等 均 有 相 关 专 利 布 局 。 表 5 三 元 正 极 与 镍 锰 酸 锂 对 比类 型 热 失 控 （ ℃ ） 1000周 循 环 后容 量 保 持 率 成 本NCM811 155 87 NMx（ 镍 锰 酸 锂 ） 170 95 较 NCM811下 降 15资 料 来 源 蜂 巢 能 源 官 网 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 正 极 发 展 新 方 向 三 富 锂 锰 基 层 状 结 构 ） 图 14 富 锂 锰 基 0.1C倍 率 下 首 周 充 放 电 曲 线 资 料 来 源 尖 晶 石 /层 状 异 质 界 面 的 构 筑 提 升 富 锂 锰 基 正 极 材 料 电 化 学 性 能 ， 国 信 证 券 经济 研 究 所 整 理 ； 注 图 中 各 曲 线 差 异 在 于 材 料 晶 格 参 数 略 有 不 同 富 锂 锰 基 固 溶 体 材 料 是 一 种 相 对 较 新 的 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 ， 是 在 开 发 锰 基 氧 化 物 作 为 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 的 研 究 过 程 中 发 现 的 。 LiMnO2层 状 材 料 在 循 环 过程 中 结 构 不 稳 定 ， 而 利 用 同 样 具 有 层 状 结 构 的 Li2MnO3来 稳 定 上 述 材 料 时 ， 彼 此 可 形 成 稳 定 性 大 大 提 高 。 富 锂 锰 基 在 2～ 4.8V保 持 超 过 200mA h/g的 比 容 量 。这 是 目 前 所 用 正 极 材 料 实 际 容 量 的 两 倍 左 右 。 而 且 由 于 材 料 中 使 用 了 大 量 的 Mn元 素 ， 与 钴 酸 锂 和 三 元 材 料 相 比 ， 不 仅 价 格 低 ， 而 且 安 全 性 好 、 对 环 境 友 好 。材 料 被 很 多 人 视 为 下 一 代 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 的 理 想 之 选 。 富 锂 锰 基 优 点 主 要 在 于 比 容 量 高 （ 一 般 在 250mAh/g以 上 ， 最 高 能 达 到 400mAh/g） ； 不 足 之 处 在 于 1） 首 圈 库 伦 效 率 低 ； 2） 循 环 寿 命 较 差 ； 3） 电 压 /容 量 衰减 。 针 对 富 锂 锰 基 固 溶 体 存 在 的 这 些 缺 点 ， 可 以 采 用 的 改 性 的 方 法 主 要 有 表 面 包 覆 、 与 受 锂 型 材 料 复 合 、 表 面 处 理 以 及 其 他 手 段 。 产 业 化 进 程 中 科 院 宁 波 材 料 所 旗 下 的 宁 波 富 锂 电 池 已 具 有 百 吨 级 的 富 锂 锰 基 正 极 材 料 中 试 生 产 线 ； 容 百 科 技 、 当 升 科 技 等 也 在 推 进 相 关 产 品 研 发 工 作 。图 15 富 锂 锰 基 与 三 元 9系 材 料 性 能 对 比 资 料 来 源 德 勤 咨 询 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理220 400814 1800 三 元 9系 富 锂 锰 基 比 容 量 （ mAh/g） 理 论 能 量 密 度 （ Wh/kg） 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 二 、 动 力 电 池 正 极 材 料 的 市 场 现 状 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 短 期 磷 酸 铁 锂 装 机 提 升 ， 长 期 三 元 和 铁 锂 长 期 并 存图 6 磷 酸 铁 锂 与 三 元 电 芯 价 格 对 比 （ 元 /Wh） 资 料 来 源 百 川 盈 孚 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 磷 酸 铁 锂 在 动 力 电 池 中 占 比 短 期 提 升 主 要 得 益 于 1） 补 贴 退 坡 后 ， 动 力 电 池 追 求 降 低 成 本 拉 动 高 性 价 比 磷 酸 铁 锂 的 需 求 ； 2） 宁 德 时 代 CTP、 比 亚 迪 刀 片 电 池等 结 构 优 化 技 术 提 升 了 铁 锂 电 池 包 的 能 量 密 度 ， 弥 补 材 料 本 身 的 不 足 ， 车 企 对 磷 酸 铁 锂 电 池 认 可 度 逐 步 提 升 。 国 内 市 场 2022-2023年 磷 酸 铁 锂 电 池 装 机 占 比 有 望 继 续 超 过 50； 海 外 市 场 方 面 ， 随 着 特 斯 拉 等 海 外 车 企 逐 步 增 配 磷 酸 铁 锂 电 池 ， 渗 透 率 将 快 速 提 高 。 展 望2025年 ， 全 球 动 力 电 池 市 场 中 磷 酸 铁 锂 占 比 有 望 接 近 40， 磷 酸 铁 锂 有 望 与 三 元 材 料 长 期 并 存 。表 2 海 外 车 企 对 磷 酸 铁 锂 电 池 的 配 置 规 划企 业 时 间 对 磷 酸 铁 锂 方 案 的 工 作 进 展雷 诺 2021年 2月 雷 诺 5为 了 能 够 计 划 在 2023年 量 产 ， 正 在 考 虑 使 用 磷 酸 铁 锂 电 池 大 众 2021年 3月 未 来 其 将 在 入 门 级 车 型 上 使 用 磷 酸 铁 锂 电 池 ， 并 且 会 是 其 平 台 的 主 要 电 池 路 线 之一现 代 2021年 上 半 年 已 着 手 研 发 搭 载 磷 酸 铁 锂 电 池 的 电 动 汽 车 ， 并 将 在 在 中 国 以 外 地 区 销 售特 斯 拉 2021年 10月 对 于 标 准 续 航 版 Model 3和 Model Y， 其 将 在 全 球 范 围 内 改 用 磷 酸 铁 锂 电 池戴 姆 勒 2021年 10月 其 豪 华 汽 车 品 牌 梅 赛 德 斯 -奔 驰 考 虑 在 入 门 级 车 型 中 使 用 磷 酸 铁 锂 电 池丰 田 2021年 12月 计 划 在 2022年 ， 面 向 中 国 市 场 推 出 搭 载 比 亚 迪 刀 片 式 磷 酸 铁 锂 电 池 的 小 型 电 动 汽车 福 特 2022年 2月 作 为 “ 一 号 客 户 ” 到 访 比 亚 迪 西 安 弗 迪 XAB工 厂 ， 并 考 虑 在 全 球 范 围 内 的 入 门 级 车型 上 大 批 量 使 用 磷 酸 铁 锂 电 池资 料 来 源 Ofweek， 特 斯 拉 官 网 ， 丰 田 官 网 ， 大 众 官 网 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 三 元 材 料 行 业 集 中 度 稳 步 提 升 ， 高 镍 化 趋 势 显 著 三 元 材 料 行 业 集 中 度 稳 步 提 升 2021年 三 元 正 极 CR3达 到 38， 同 比 提 升 6pct； CR5达 到 55， 同 比 提 升 8pct。 高 镍 三 元 加 速 渗 透 2021年 国 内 三 元 8系 材 料 占 比 提 升 至 36， 较 2020年 增 长 12pct。 主 要 系 1） 长 续 航 需 求 下 ， 高 镍 三 元 能 量 密 度 高 优 势 继 续 凸 显 ； 2） 磷 酸铁 锂 回 暖 下 ， 低 镍 三 元 产 品 性 价 比 进 一 步 下 滑 ， 被 磷 酸 铁 锂 替 代 部 分 份 额 。 长 期 来 看 ， 虽 然 磷 酸 铁 锂 装 机 依 旧 有 望 维 持 高 位 ， 但 是 长 续 航 和 高 性 能 要 求 下 高镍 化 趋 势 显 著 ， 三 元 材 料 出 货 结 构 将 加 速 提 升 。图 7 2021年 国 内 三 元 正 极 材 料 企 业 出 货 量 占 比 资 料 来 源 鑫 椤 锂 电 、 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 容 百 科 技14 天 津 巴 莫12当 升 科 技 12长 远 锂 科9贵 州 振 华8南 通 瑞 翔7厦 钨 新 能 源6其 他32 图 8 国 内 三 元 正 极 材 料 出 货 结 构 资 料 来 源 SMM新 能 源 、 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理1 256 46 17 1624 3610102030405060708090100 2020 2021NCM3系 NCM523 NCM622 NCM811 NCA 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 磷 酸 铁 锂 企 业 大 幅 扩 张 供 需 得 到 缓 解 ， 头 部 份 额 持 续 提 升图 9 2021年 磷 酸 铁 锂 市 场 竞 争 格 局 资 料 来 源 鑫 椤 锂 电 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 德 方 纳 米 、 湖 南 裕 能 在 磷 酸 铁 锂 市 场 占 据 领 先 份 额 。 2021年 湖 南 裕 能 市 占 率 达 到 22， 位 居 行 业 第 一 ； 德 方 纳 米 因 产 能 瓶 颈 市 占 率 达 到 20， 排 名 降 至 第 二 位 。2021年 磷 酸 铁 锂 市 场 CR2达 到 42， 同 比 提 升 4pct。 其 他 企 业 在 2021年 市 场 份 额 均 下 降 至 10以 下 。 头 部 企 业 产 能 高 速 扩 张 ， 短 期 供 需 紧 张 ， 长 期 看 磷 酸 铁 锂 环 节 产 能 持 续 充 裕 。 目 前 德 方 纳 米 、 湖 南 裕 能 等 龙 头 企 业 加 速 扩 产 ， 二 者 在 2025年 规 划 磷 酸 盐 系 产能 均 已 突 破 70万 吨 。 短 期 需 求 爆 发 式 增 长 吸 引 了 部 分 化 工 企 业 切 入 到 磷 酸 铁 锂 领 域 ， 川 发 龙 蟒 、 龙 佰 集 团 、 山 东 丰 元 等 相 继 投 资 建 设 10万 吨 级 以 上 产 能 。 我们 预 计 磷 酸 铁 锂 供 应 紧 张 状 态 将 在 1-2年 后 缓 解 ， 2023年 后 行 业 进 入 持 续 供 给 宽 松 状 态 。图 10 全 球 磷 酸 铁 锂 正 极 供 需 测 算 （ 万 吨 ） 资 料 来 源 德 方 纳 米 公 告 ， 湖 南 裕 能 招 股 说 明 书 ， 湖 北 万 润 招 股 说 明 书 ， 龙 蟠 科 技 公 告 ， 富 临精 工 公 告 ， 安 达 科 技 公 告 ， 当 升 科 技 公 告 ， 高 工 锂 电 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 与 测 算21 40 103 197 307 421 15 39 68 101 133 177 050100150200250300350400450 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E有 效 产 能 （ 万 吨 ） 需 求 （ 万 吨 ） 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 磷 酸 铁 锂 企 业 大 幅 扩 张 供 需 得 到 缓 解 ， 头 部 份 额 持 续 提 升表 3 磷 酸 铁 锂 行 业 供 需 测 算 情 况 （ 万 吨 ） 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E德 方 纳 米 3.9 15.5 45.0 56.0 78.0 78.0湖 南 裕 能 2.9 19.3 26.9 41.7 59.1 75.1龙 蟠 科 技 （ 常 州 锂 源 ） 3.9 9.0 27.0 44.0 52.0 57.0富 临 精 工 （ 江 西 升 华 ） 1.2 6.2 12.2 31.2 31.2 31.2湖 北 万 润 2.3 4.3 17.5 26.3 26.3 26.3 安 达 科 技 4.0 6.0 10.0 14.0 24.0 30.0当 升 科 技 30.0 30.0重 庆 特 瑞 2.5 6.5 6.5 10.5 10.5 10.5斯 特 兰 4.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0比 亚 迪 1.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0川 发 龙 蟒 10.0 10.0山 东 丰 元 化 学 10.0 20.0龙 佰 集 团 5.0 10.0 25.0 35.0湖 南 邦 盛 10.0 23.0 40.0 50.0 名 义 产 能 25.7 74.8 168.1 264.7 404.1 461.1有 效 产 能 20.6 40.5 102.8 197.1 306.5 421.2需 求 14.8 38.8 68.0 100.9 133.5 176.7富 余 产 能 5.7 1.7 34.8 96.2 173.0 244.5 资 料 来 源 德 方 纳 米 公 告 ， 湖 南 裕 能 招 股 说 明 书 ， 湖 北 万 润 招 股 说 明 书 ， 龙 蟠 科 技 公 告 ， 富 临 精 工 公 告 ， 安 达 科 技 公 告 ， 当 升 科 技 公 告 ， 高 工 锂 电 ， 国 信 证 券 经 济 研 究 所 整 理 与 测 算注 德 方 纳 米 产 能 包 含 新 型 磷 酸 盐 系 材 料 ； 不 完 全 统 计 ， 各 公 司 情 况 以 其 最 新 披 露 口 径 为 准 请 务 必 阅 读 正 文 之 后 的 免 责 声 明 及 其 项 下 所 有 内 容 磷 酸 铁 锂 成 本 、 新 材 料 、 客 户 将 成 为 核 心 竞 争 要 素 随 着 1-2年 后 行 业 产 能 的 过 度 供 给 ， 具 有 成 本 和 客 户 优 势 的 企 业 有 望 获 得 稳 固 的 市 场 份 额 。 正 极 作 为 动 力 电 池 最 重 要 的 主 材 ， 电 池 厂 与 上 游 合 作 密 切 。 如 德 方纳 米 与 宁 德 时 代 、 亿 纬 锂 能 具 有 合 资 工 厂 ， 宁 德 时 代 、 比 亚 迪 入 股 湖 南 裕 能 等 。 与 头 部 电 池 厂 深 入 绑 定 的 正 极 厂 ， 能 够 享 受 更 高 的 订 单 确 定 性 ， 进 而 实 现 快速 增 长 。 通 过 产 品 升 级 构 建 技 术 护 城 河 ， 是 正 极 材 料 企 业 在 磷 酸 盐 产 品 市 场 的 主 要 竞 争 战 略 。 新 型 磷 酸 盐 磷 酸 锰 铁 锂 具 备 能 量 密 度 高 、 低 温 性 能 好 的 优 势 ， 未 来 其 纯用 及 混 用 方 案 有 望 在 电 动 汽 车 领 域 快 速 渗 透 。 而 具 备 相 关 专 利 布 局 和 产 能 布 局 的 企 业 ， 或 将 充 分 享 受 技 术 红 利 ， 实 现 市 占 率 的 稳 固 和 提 升 。表 4 电 池 厂 与 磷 酸 铁 锂 正 极 企 业 合 作 情 况 比 亚 迪 宁 德 时 代 亿 纬 锂