8月8日訊：
摘要
鐵鋰和三元材料占據(jù)主流，新型正極材料逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。磷酸鐵鋰憑借成本與安全性優(yōu)勢(shì)，近年來裝機(jī)占比大幅提升，2022年裝機(jī)占比近60%。高鎳三元占比逐步提升，高鎳化發(fā)展趨勢(shì)明晰。同時(shí)，新型正極材料逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。近期磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能加速落地，商業(yè)化進(jìn)程快速推進(jìn)。鈉電池具備成本低、安全性高、低溫性能好等特點(diǎn)，鈉電正極材料有層狀氧化物、普魯士類似物與聚陰離子化合物三種技術(shù)路線，我們預(yù)計(jì)層狀氧化物或?qū)⒙氏鹊玫綉?yīng)用，其他路線緊隨其后。
正極材料行業(yè)多強(qiáng)林立，部分采取一體化布局的戰(zhàn)略。正極材料市場(chǎng)份額較為分散，競(jìng)爭(zhēng)格局維持多強(qiáng)林立局面，2022年磷酸鐵鋰與三元材料行業(yè)CR5均在60%左右。考慮客戶粘性與產(chǎn)品差異等因素，我們判斷正極材料市場(chǎng)集中度中短期內(nèi)仍將保持相對(duì)穩(wěn)定。另一方面，出于平抑成本波動(dòng)和穩(wěn)定原材料供應(yīng)的考慮，多家正極材料企業(yè)推進(jìn)上游資源布局，行業(yè)一體化趨勢(shì)或?qū)⒊掷m(xù)演繹。
正極材料產(chǎn)能加速落地，產(chǎn)業(yè)鏈加碼國(guó)際化。據(jù)我們不完全統(tǒng)計(jì)，2025年磷酸鐵鋰與三元材料名義年產(chǎn)能將達(dá)到438、307萬噸，截至2022年，磷酸鐵鋰與三元材料產(chǎn)能分別為202、176萬噸，正極材料產(chǎn)能有望加速落地。同時(shí)，海外需求崛起疊加政策驅(qū)動(dòng)本土化建設(shè)的背景下，國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加速全球化之路，海外建廠主要集中于歐洲，大多產(chǎn)能規(guī)劃于2023年后陸續(xù)落地。
全球需求有望保持高增。根據(jù)我們的測(cè)算，2025年磷酸鐵鋰和三元正極材料需求量有望提升至184/142萬噸，2022-2025年CAGR分別為43%/31%，我們預(yù)計(jì)正極材料全球需求仍具較大成長(zhǎng)空間，行業(yè)規(guī)劃產(chǎn)能在未來三年逐步釋放，能夠滿足正極材料需求。
風(fēng)險(xiǎn)
下游需求增長(zhǎng)不及預(yù)期，行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張超預(yù)期，技術(shù)研發(fā)進(jìn)展不及預(yù)期。
正文
鐵鋰及三元占據(jù)正極材料主流，新型材料逐步產(chǎn)業(yè)化
正極材料作為鋰離子電池重要組成部分，對(duì)電池的能量密度、循環(huán)壽命、倍率、內(nèi)阻等多方面性能有直接影響。電池充電過程中，鋰離子在外接電源作用下從正極脫出通過電解質(zhì)與隔膜遷移到電池負(fù)極并嵌入其中。電池放電時(shí)嵌入在負(fù)極的鋰離子脫離負(fù)極反向移動(dòng)至電池正極，同時(shí)電子在外接電路中定向移動(dòng)形成電流。
圖表1：鋰離子電池放電（左）、充電（右）過程示意圖
資料來源：Ruchira Green Earth，中金公司研究部
為滿足鋰離子電池能量密度、循環(huán)性能及安全性等方面的要求，正極材料的選擇須具備以下條件：
充當(dāng)電池鋰源：當(dāng)前主流鋰電池以正極材料作為鋰源，這就要求正極材料在可逆的充放電過程中接收或釋放鋰離子；
提供較高電極電位：作為電池高電勢(shì)端，正極材料需提供較高電極電位且保持充放電過程中電壓平臺(tái)的穩(wěn)定；
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定：材料體系較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有助于提高電池的循環(huán)壽命，在電池充放電過程中正極材料須保持良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；
當(dāng)前鋰離子電池商業(yè)化應(yīng)用中，正極材料主要類型有正交橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰、層狀結(jié)構(gòu)的鎳鈷錳三元材料和鈷酸鋰、立方尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰等。磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料具備良好熱穩(wěn)定性與較高循環(huán)壽命，但放電平臺(tái)、壓實(shí)密度等性能較差，在實(shí)際應(yīng)用中主要通過摻雜元素或材料包覆等手段來提升其導(dǎo)電性能，目前主要在中低續(xù)航要求的乘用車、商用車及對(duì)循環(huán)壽命要求高的儲(chǔ)能領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。三元鋰電池放電平臺(tái)比磷酸鐵鋰電池高，理論比容量與壓實(shí)密度也有較大提升，但放電過程中熱穩(wěn)定性比較差，主要在對(duì)續(xù)航里程要求高的中高端新能源車型中應(yīng)用。鈷酸鋰電池在高比能量方面有出色性能，但在功率特性、安全性和循環(huán)壽命方面表現(xiàn)一般。錳酸鋰具有成本低、儲(chǔ)量豐富、高安全性等優(yōu)點(diǎn)，但比容量與循環(huán)壽命較差限制了其發(fā)展，當(dāng)前主要應(yīng)用于輕型動(dòng)力、物流車等對(duì)續(xù)航里程要求較低的微型乘用車領(lǐng)域。
圖表2：主要正極材料性能對(duì)比
注: NCM—LiNixMnyCo1?x?yO2
資料來源：李仲明等《鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展》(2022)，CIAPS，中國(guó)科學(xué)院物理研究所，中國(guó)粉體網(wǎng)，中金公司研究部
磷酸鐵鋰憑借成本和安全性優(yōu)勢(shì)，近年來裝機(jī)占比大幅提升
磷酸鐵鋰合成所需主要原材料包括碳酸鋰、磷酸鐵等，當(dāng)前主流合成方法有液相法和固相法，兩者所需原材料基本相同，工藝流程相差較大。
固相法：當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛，以草酸亞鐵、氧化鐵和磷酸鐵為鐵源，以碳酸鋰、氫氧化鋰和乙酸鋰為鋰源，按化學(xué)劑量配比混合后在保護(hù)氣體中低溫預(yù)分解，隨后在550℃以上的高溫中處理5-20小時(shí)。固相法的優(yōu)點(diǎn)在于工藝流程較為簡(jiǎn)單，適合工業(yè)大規(guī)?；a(chǎn)，但對(duì)材料混合環(huán)節(jié)要求較高，材料混合比例不當(dāng)或顆粒大小不均會(huì)造成產(chǎn)品的一致性較差，會(huì)影響最終的電池性能。
液相法：主要有水熱/溶劑熱法、溶膠凝膠法、共沉淀法等，其制備主要是以水為溶劑，在真空或惰性氣體下將氫氧化鋰、硫酸亞鐵、磷酸按照一定的摩爾比例混合后，在120℃的溫度下水熱反應(yīng)5小時(shí)，得到磷酸鐵鋰。液相法的優(yōu)點(diǎn)在于易控制分子晶型和粒徑，合成物的物相均一，循環(huán)次數(shù)高，缺點(diǎn)在于設(shè)備造價(jià)高、工藝較為復(fù)雜。
磷酸鐵鋰具備成本與安全性優(yōu)勢(shì)。成本方面，我們根據(jù)6月1日CIAPS市場(chǎng)報(bào)價(jià)測(cè)算，三元材料NCM523、NCM811成本分別為0.636元/Wh和0.596元/Wh，磷酸鐵鋰正極材料單價(jià)為0.545元/Wh，低于三元正極材料。從安全性來看，三元鋰電池更為活躍，而磷酸鐵鋰電池?zé)岱€(wěn)定性更高，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵在達(dá)到700℃以上才會(huì)發(fā)生分解，在猛烈撞擊、針刺和短路的情況下也不易釋放大量氧分子，從而大幅降低了劇烈燃燒或爆炸的概率。
圖表3：磷酸鐵鋰與三元電池成本構(gòu)成
注：鋰電材料價(jià)格參考截至2023年6月1日公開市場(chǎng)報(bào)價(jià)；
資料來源：CIAPS，中金公司研究部
憑借成本和安全性的優(yōu)勢(shì)，近三年磷酸鐵鋰電池裝機(jī)占比逐年提高。磷酸鐵鋰電池出貨占比自2019年7月的25%提升至2023年6月的70%，市場(chǎng)份額大幅提升。如前文所述，根據(jù)我們的測(cè)算，磷酸鐵鋰正極材料在單位成本上具有優(yōu)勢(shì)。在綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，磷酸鐵鋰更容易受到國(guó)內(nèi)中低端新能源汽車消費(fèi)者的偏好，我們認(rèn)為未來隨著新能源車滲透率提升，新能源車下鄉(xiāng)等推廣政策或?qū)⑦M(jìn)一步推動(dòng)磷酸鐵鋰出貨量增長(zhǎng)。
圖表4：鋰離子電池裝機(jī)結(jié)構(gòu)
資料來源：中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟，中金公司研究部
三元材料具備能量密度優(yōu)勢(shì)，高鎳化有望推動(dòng)材料成本下降
三元正極材料是層狀鎳鈷錳（鋁）酸鋰復(fù)合材料。按照鎳、鈷、錳（鋁）的大致構(gòu)成比例，可分為NCM333、NCM523、NCM622、NCM811、NCA等型號(hào)，能量密度與比容量會(huì)隨鎳含量增加而提升。
圖表5：三元正極材料分類
資料來源：振華新材招股說明書，中國(guó)粉體網(wǎng)，中金公司研究部
三元鋰電池具備能量密度優(yōu)勢(shì)。據(jù)中國(guó)科學(xué)院物理所官網(wǎng)，三元鋰電池的理論能量密度約為200-350Wh/kg，高于其他正極材料，高能量密度使其更適配長(zhǎng)續(xù)航里程場(chǎng)景，滿足新能源汽車中遠(yuǎn)程出行需求?！秳?dòng)力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案白皮書（2023-2025）》[1]顯示，2022年我國(guó)純電動(dòng)乘用車單車平均帶電量提升至50.9kWh，續(xù)航400公里以上車型占比提升至70.7%。根據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)，2023年1-6月，中高能量密度電動(dòng)車型占比有明顯提升，125-140Wh/kg區(qū)間電池占比大幅提升至39%。
圖表6：二次電池正極材料理論能量密度比較
資料來源：中國(guó)科學(xué)院物理所，德勤咨詢，中金公司研究部
三元電池在低溫性能方面仍具突出優(yōu)勢(shì)。根據(jù)研究[2]，在55℃、25℃、-20℃下測(cè)試磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的放電電壓、容量以及與25℃常規(guī)容量的相對(duì)值，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池在容量和放電電壓絕對(duì)值方面整體低于三元電池。在-20℃放電環(huán)境下磷酸鐵鋰電池放電電壓下降至為2.87V，而三元電池僅微幅下降至3.41V。磷酸鐵鋰電池容量在-20℃環(huán)境下迅速衰減至4.32Ah，僅為25℃條件下容量的54.94%，三元電池則為70.14%。
高鎳三元占比逐步提升，高鎳化發(fā)展趨勢(shì)明晰。三元高鎳化路線可顯著降低材料成本并保證高比容量，得益于更具競(jìng)爭(zhēng)力的單瓦時(shí)成本以及持續(xù)涌現(xiàn)的鋰電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)，作為國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠高端車型、長(zhǎng)續(xù)航車型的主流選擇，高鎳電池市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域長(zhǎng)期擴(kuò)大的趨勢(shì)明晰，NCM811自2020年6月的17.8%提升至2022年9月的42.5%。
圖表7：2020-2022年三元鋰離子電池裝機(jī)結(jié)構(gòu)
資料來源：CIAPS，中金公司研究部
高鎳三元正極材料存在較高技術(shù)壁壘：
1 鋰源選擇：高鎳三元在燒結(jié)中溫度過高會(huì)影響倍率性能，氫氧化鋰相較碳酸鋰熔點(diǎn)較低，僅為470℃，可以在相對(duì)較低溫度下與三元前驅(qū)體充分熔融混合，故高鎳三元正極材料制備更適合選用氫氧化鋰，有利于減少鋰殘留，提升材料放電比容量。
2 生產(chǎn)流程：高鎳工藝流程增加了洗滌（去離子水）、脫水、干燥三個(gè)環(huán)節(jié)。在核心材料煅燒環(huán)節(jié)，由于高鎳三元具有較強(qiáng)吸水性，煅燒環(huán)境須保證10%以下濕度，煅燒溫度不宜過高以防二次結(jié)晶。此外，在一、二次燒結(jié)中均注入氧氣而非空氣，成品批混包裝也須使用真空包裝。
3 設(shè)備選擇：由于氫氧化鋰易揮發(fā)且具備較強(qiáng)堿性，從前道工序（混料、裝缽）、中間工序（高溫?zé)Y(jié)、水洗）到后道工序（破碎、篩分）對(duì)設(shè)備都有特殊的要求，且大部分設(shè)備要求耐腐蝕性高、密閉性好。
圖表8：三元正極材料生產(chǎn)工藝
注：虛線框內(nèi)為高鎳三元特有工藝流程
資料來源：容百科技招股說明書，鑫欏資訊，中金公司研究部
我們認(rèn)為NCM811、NCA等鎳含量較高的材料體系符合未來下游市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求，是驅(qū)動(dòng)新能源車?yán)锍唐毡樘嵘?00km以上的重要技術(shù)路徑，有望成為未來大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的方向。
新型正極材料有望逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化
磷酸錳鐵鋰正極材料
磷酸錳鐵鋰（LiMn1－xFexPO4）是在磷酸鐵鋰中摻雜一定比例的錳而形成的新型磷酸鹽正極材料，Mn摻雜能夠細(xì)化材料晶粒，從而明顯改善材料的電化學(xué)嵌脫鋰能力。磷酸錳鐵鋰材料可改善磷酸鐵鋰材料的低溫性能，具有制備成本低、環(huán)境友好、能量密度高、熱穩(wěn)定和循環(huán)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具備較好的應(yīng)用前景。
磷酸錳鐵鋰的合成方法與磷酸鐵鋰相似，制備方法包括水熱法、高溫固相法、溶膠凝膠法等。溶膠-凝膠法所用原料價(jià)格較高且生產(chǎn)周期長(zhǎng)，水熱法無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模大批次生產(chǎn)，高溫固相法相較于前兩種方法，具有原料來源廣泛、成本低、產(chǎn)量高、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，但高溫固相法制備的材料顆粒易團(tuán)聚，導(dǎo)致粒徑分布不均勻，性能受到一定影響。
圖表9：磷酸錳鐵鋰晶體結(jié)構(gòu)示意圖
資料來源：中國(guó)粉體網(wǎng)，中金公司研究部
圖表10：磷酸錳鐵鋰優(yōu)勢(shì)
資料來源：鋰電聯(lián)盟，中金公司研究部
電導(dǎo)率低是磷酸錳鐵鋰的劣勢(shì)，碳包覆是提升性能的重要途徑。磷酸錳鐵鋰商業(yè)化應(yīng)用的主要阻礙在于LMFP電子電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散率相對(duì)較低，循環(huán)性能差。當(dāng)產(chǎn)物尺寸過大時(shí)，會(huì)增加Li+離子的擴(kuò)散路徑，從而降低鋰離子的遷移速率，影響材料的倍率性能。碳包裹通過將碳涂層均勻地包覆在材料表面，可有效構(gòu)建快速導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，為L(zhǎng)i+擴(kuò)散提供有效的通道，提升材料電導(dǎo)率。常用的碳源包括葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、石墨烯、碳納米管等。
磷酸錳鐵鋰材料與三元正極能量密度差距較小，且成本優(yōu)于高鎳三元。我們認(rèn)為隨著碳包覆、納米化、離子摻雜、補(bǔ)鋰劑等改性技術(shù)的進(jìn)步，LMFP導(dǎo)電性、循環(huán)壽命等性能逐漸改善，我們預(yù)計(jì)LMFP材料將有望在未來1-2年內(nèi)加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
鈉電正極材料
鈉離子電池是與鋰離子電池結(jié)構(gòu)類似的二次電池，具有成本較低、安全性高、低溫性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在-20℃的低溫測(cè)試中容量保持率可達(dá)88%以上，但能量密度相對(duì)較低。
在應(yīng)用場(chǎng)景方面，鈉電池具有一定的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：
兩輪車：根據(jù)2019年實(shí)施的新國(guó)標(biāo)，整車質(zhì)量不可超過55kg，各地基本設(shè)置3-5年過渡期，若過渡期滿則鉛酸電池重量能量密度低的劣勢(shì)將會(huì)限制其應(yīng)用（1度電電池自重可達(dá)20-33kg），且其循環(huán)壽命大幅低于鋰/鈉電，全生命周期使用成本未有明顯優(yōu)勢(shì)。我們認(rèn)為層狀氧化物鈉電有望依托成本優(yōu)勢(shì)，以及低溫容量保持率、快充等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)鉛酸和鋰電形成快速替代。
車規(guī)級(jí)動(dòng)力：層狀氧化物鈉電在低溫、快充性能上好于磷酸鐵鋰電池，在沒有完備產(chǎn)業(yè)鏈配套背景下已實(shí)現(xiàn)與磷酸鐵鋰成本平價(jià)，安全性不輸于磷酸鐵鋰電池，但目前體積能量密度略低于磷酸鐵鋰，我們認(rèn)為，未來隨著材料、電池PACK集成技術(shù)不斷進(jìn)步，其有望縮小與磷酸鐵鋰能量密度差距，層狀鈉電池在A00、A0、A級(jí)車上有望迎來廣泛應(yīng)用。
備電：備電場(chǎng)景使用頻次較低，過去多采用鉛酸電池，但隨著電力市場(chǎng)改革不斷推進(jìn)，備電結(jié)合峰谷電價(jià)套利等場(chǎng)景不斷被開發(fā)，聚陰離子型鈉電或?qū)⒁劳醒h(huán)壽命優(yōu)勢(shì)，對(duì)鉛酸電池形成替代。
鈉電池與鋰電池在工作原理、生產(chǎn)制造工藝、設(shè)備兼容、應(yīng)用場(chǎng)景等較為相似，后發(fā)優(yōu)勢(shì)之下產(chǎn)業(yè)化之路更為順暢。
原理：鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，本質(zhì)都是一種濃差電池，鈉離子電池的研發(fā)和生產(chǎn)均可借鑒鋰離子電池技術(shù)。
工藝&設(shè)備：同鋰離子電池類似，鈉離子電池的生產(chǎn)制造工藝主要包括極片制造（正負(fù)極攪拌制漿料-烘干-涂敷等）和電池裝配（混料-涂布-輥壓-模切-疊片-封裝-化成等），主要區(qū)別在于鈉離子電池可采用鋁箔作為負(fù)極集流體，因此正、負(fù)極片可采用相同的鋁極耳，極耳焊接等相關(guān)工序可以更加簡(jiǎn)化。因此，鋰離子電池現(xiàn)有的電池組裝生產(chǎn)線稍加修改即可用來生產(chǎn)鈉離子電池。
圖表11：鈉離子電池與鋰離子電池生產(chǎn)線基本一致
資料來源：Duffner.F等《Post-lithium-ion battery cell production and its compatibility with lithium-ion cell production infrastructure》（2021），中金公司研究部
當(dāng)前鈉離子電池正極材料主流路線有層狀氧化物、普魯士類似物與聚陰離子化合物等。層狀氧化物是當(dāng)前國(guó)內(nèi)企業(yè)主要布局方向，其量產(chǎn)轉(zhuǎn)化容易、能量密度高、倍率性能高，在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中具備優(yōu)勢(shì)。普魯士類化合物具備成本低廉、比質(zhì)量能量密度高等優(yōu)點(diǎn)。聚陰離子型化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能較好。綜合來看，目前鈉電正極材料呈現(xiàn)多技術(shù)路線齊發(fā)展的局面。
不同類型的鈉電正極材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)特點(diǎn)差別比較明顯。層狀氧化物具有周期性層狀結(jié)構(gòu)，能量密度較高，但大多容易吸水或與空氣反應(yīng)，隧道型氧化物晶體結(jié)構(gòu)中具有獨(dú)特的“S”形通道，具有較好的倍率性能，且對(duì)空氣和水穩(wěn)定性高，但是其比容量較??；聚陰離子材料具有開放的三維骨架，倍率性能好，但是導(dǎo)電率較差，需要采取碳包覆和摻雜手段改善其電子和離子導(dǎo)電性，但又會(huì)導(dǎo)致其體積能量密度降低；普魯士藍(lán)類材料具有開放型三維通道，Na+可以在通道中快速遷移，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和倍率性能好，但存在結(jié)晶水難以除去及過渡金屬離子溶解的問題；有機(jī)類材料多電子反應(yīng)，具有較高的比容量，但電子導(dǎo)電率較差，且易溶解于有機(jī)電解液中。
圖表12：鈉離子電池三類正極材料比較
資料來源：振華新材公司公告，中金公司研究部
鈉電正極層狀氧化物和聚陰離子型有望齊頭并進(jìn)，普魯士藍(lán)類材料在解決制備缺陷問題后有望迎頭趕上。層狀氧化物和聚陰離子型分別適配動(dòng)力、儲(chǔ)能場(chǎng)景，目前層狀氧化物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程走在聚陰離子型前面，普魯士藍(lán)類材料通過在非水溶劑中制備等方法解決制備過程的結(jié)晶水問題后，我們預(yù)計(jì)會(huì)由于其較好的理論性能進(jìn)一步得到應(yīng)用。
傳統(tǒng)正極生產(chǎn)企業(yè)多布局層狀路線，通過改性提高層狀性能。層狀氧化物鈉電正極材料的生產(chǎn)工藝設(shè)備與鋰電三元材料產(chǎn)線高度重合，傳統(tǒng)正極材料生產(chǎn)企業(yè)多布局層狀路線，并通過多種工藝降低殘堿、包覆、補(bǔ)鈉、制備O3與P2相復(fù)合材料獲得能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、容量保持率高的鈉電正極材料。
新進(jìn)入企業(yè)發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)多布局普魯士類、聚陰離子類材料。美聯(lián)新材公告顯示其與七彩化學(xué)就雙方共同投資25億元人民幣建設(shè)“年產(chǎn)18萬噸電池級(jí)普魯士藍(lán)（白）項(xiàng)目”簽署了《戰(zhàn)略合作協(xié)議》，七彩化學(xué)擁有普魯士藍(lán)（白）產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、成本以及環(huán)保處理優(yōu)勢(shì)，美聯(lián)新材具有普魯士藍(lán)（白）上游核心原材料氰化鈉的產(chǎn)能、成本、技術(shù)優(yōu)勢(shì)。傳藝科技公告其將在鈉電產(chǎn)能二期規(guī)劃中對(duì)大型儲(chǔ)能正極材料選取聚陰離子類材料，但是層狀材料還是會(huì)首先進(jìn)行量產(chǎn)。根據(jù)眾鈉能源官網(wǎng)，其推出的鈉電池將采用硫酸鐵鈉聚陰離子正極材料。
層狀路線或?qū)⒙氏鹊玫綉?yīng)用，其他路線緊隨其后。我們預(yù)計(jì)由于鈉電層狀正極材料與三元鋰電池生產(chǎn)線高度重合，且層狀材料性能均衡，層狀材料將在鈉電發(fā)展前期推進(jìn)較快，后期隨著聚陰離子類材料量產(chǎn)推進(jìn)，或?qū){借其低成本得到應(yīng)用，普魯士藍(lán)類材料工藝難度大，或?qū)⒃谄浣鉀Q制備難點(diǎn)后得到應(yīng)用。
正極材料產(chǎn)能加速落地，產(chǎn)業(yè)鏈加碼國(guó)際化
正極材料產(chǎn)業(yè)鏈包括上游原材料及設(shè)備-中游正極材料制備-下游鋰電池生產(chǎn)應(yīng)用等環(huán)節(jié)。鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)眾多，包括鋰、鈷、鎳等礦產(chǎn)資源的開發(fā)和冶煉，導(dǎo)電劑、粘合劑等材料制備等，產(chǎn)業(yè)鏈中游為前驅(qū)體和正極材料的制備，下游鋰電池應(yīng)用場(chǎng)景較為廣泛：1）新能源汽車、電動(dòng)自行車等出行領(lǐng)域；2）手機(jī)、移動(dòng)電源等3C消費(fèi)領(lǐng)域；3）工商業(yè)、戶用儲(chǔ)能電站；4）電動(dòng)工具等。從發(fā)展趨勢(shì)來看，我們預(yù)計(jì)鋰離子電池在動(dòng)力和儲(chǔ)能方向需求或?qū)⒃谖磥沓掷m(xù)提升。
圖表13：鋰離子電池正極材料產(chǎn)業(yè)鏈
資料來源：GGII，中金公司研究部
上游資源區(qū)域分布不平衡，國(guó)內(nèi)企業(yè)加速全球布局
鋰主要存在鹵水鋰和硬巖鋰兩種形式，通常不以單質(zhì)形式存在。自然界中鋰資源相對(duì)豐富，地殼中約含有0.0065%的鋰，豐度排名位列第27位。目前全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了150多種富含鋰的礦物，包括鋰輝石、鋰云母、磷鋰鋁石礦和透鋰長(zhǎng)石等。
鋰資源類型多樣，提取工藝難度差異大：
鋰輝石提鋰：鋰輝石提鋰在我國(guó)應(yīng)用較為成熟，提取成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控，工藝主要包括選礦提鋰、煅燒提鋰兩部分，包括破碎篩分、磨礦分級(jí)、浮選提鋰、尾礦磁選等流程，工藝控制難度較小。
鹽湖提鋰：鹽湖提鋰相較礦石提鋰具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。目前主要的鹽湖提鋰工藝包括沉淀法、萃取法、煅燒法、納濾法和吸附法。當(dāng)前我國(guó)主要有青海和西藏兩大鹽湖基地，分布較為集中。從鹽湖鎂鋰比看，碳酸鹽型鹽湖相比氯化物型鹽湖低，提鋰條件更好，國(guó)內(nèi)扎布耶鹽湖為碳酸鹽型鹽湖，其余以硫酸鹽型鹽湖和氯化物型鹽湖為主。
云母提鋰：云母提鋰可大致分為鋰云母原礦加工和碳酸鋰制備兩步。從工序看，是以鋰瓷石為原料，通過硫酸鹽焙燒法與固氟工藝，經(jīng)混料、焙燒、磨粉、浸出、凈化、蒸發(fā)濃縮等一系列工序制成碳酸鋰。國(guó)內(nèi)鋰云母儲(chǔ)量大但原礦品位低，國(guó)內(nèi)企業(yè)主要集中在江西宜春市，2022年國(guó)內(nèi)總產(chǎn)能在18-20萬噸。據(jù)宜春官方數(shù)據(jù)[3]，宜春碳酸鋰產(chǎn)量至2025年將達(dá)到50萬噸以上，國(guó)內(nèi)云母提鋰占比將進(jìn)一步提高。
從分布看，全球鋰資源豐富但分布不均，供需格局存在空間錯(cuò)配。據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）[4]報(bào)告：2022年全球鋰資源儲(chǔ)量豐富，從鋰資源種類看，鹵水型鋰資源全球占比第一，達(dá)到64%，其中封閉盆地鹵水為鹵水型鋰資源主要類型；硬巖型鋰資源占比36%，包括花崗偉晶巖型鋰礦和花崗巖型鋰礦。從全球各國(guó)的鋰資源分布看（2022年），主要分布在阿根廷、玻利維亞、智利、澳大利亞、中國(guó)和美國(guó)等，其中53%分布于南美洲。從鋰電池產(chǎn)能分布來看，2022年中國(guó)和韓國(guó)鋰電池產(chǎn)能全球占比超80%，亞洲成為全球鋰資源最大需求方。
圖表14：全球鋰資源供需存在空間錯(cuò)配
資料來源：USGS，SMM，安泰科，中金公司研究部
印尼鎳礦項(xiàng)目投產(chǎn)為全球鎳資源供給增量，電池為鎳下游需求主要增量。1）需求端：根據(jù)Mysteel[5]，2022年全球原生鎳金屬消費(fèi)量在288.97萬噸。鎳的下游需求包括不銹鋼、電鍍和電池等方向。截至2022年，不銹鋼仍為鎳資源下游需求最大方向，占比達(dá)70%。從需求增量上看，電池為鎳資源下游需求主要增量，電池用鎳占比自2019年的5%提升至2022年的13%。2）供給端：2022年全球原生鎳金屬供應(yīng)量在304.14萬噸，原生鎳過剩15.17萬噸。從鎳礦資源分布看，2022年印度尼西亞為主要供給增量，2022全年鎳資源產(chǎn)量增幅超30%，精煉鎳項(xiàng)目持續(xù)擴(kuò)張，精煉鎳年產(chǎn)能達(dá)5萬噸。3）價(jià)格方面：鎳資源價(jià)格近三年大幅上升，自2020年4月的11804美元/噸的低點(diǎn)持續(xù)上升至2023年4月高點(diǎn)的33132美元/噸，漲幅181%。據(jù)中金有色組觀點(diǎn)[6]，由于鎳產(chǎn)品之間互相轉(zhuǎn)化更加靈活，2023年鎳價(jià)的均衡可能取決于硫酸鎳和純鎳的平衡。
往后看，我們預(yù)計(jì)2023年供應(yīng)端仍存在較大產(chǎn)能釋放壓力，中間品及中低端鎳鐵過剩可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。另一方面，加快電池技術(shù)革新從而減少鋰、鎳、鈷等關(guān)鍵金屬資源的使用比例或依賴程度是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)安全、可持續(xù)發(fā)展的重要因素。
圖表15：鋰鎳鈷資源2016-2022年供需均衡情況
資料來源：IEA，USGS，World Bureau of Metal Statistics，中金公司研究部
國(guó)內(nèi)企業(yè)加速海外礦產(chǎn)資源的布局。鋰資源方面，在全球資源供需錯(cuò)配格局下，中國(guó)作為全球主要的碳酸鋰進(jìn)口國(guó)與動(dòng)力電池出口國(guó)，國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)加速海外布局，在非洲、南美洲投資布局鋰礦，業(yè)務(wù)涵蓋鋰輝石礦產(chǎn)開采、鹽湖提鋰、粘土提鋰等范圍。鎳資源方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)加速布局印尼鎳鐵礦產(chǎn)資源，2023年7月，華友鈷業(yè)發(fā)布公告稱擬通過全資子公司HUAYAO與STRIVE、LINDO在印尼合資成立華翔精煉，實(shí)施年產(chǎn)5萬噸鎳金屬量硫酸鎳項(xiàng)目，推進(jìn)縱向一體化布局。
圖表16：贛鋒鋰業(yè)全球礦產(chǎn)資源布局
資料來源：贛鋒鋰業(yè)公司官網(wǎng)，中金公司研究部
部分正極材料企業(yè)采取一體化布局的戰(zhàn)略。正極材料企業(yè)一體化布局有利于平抑成本波動(dòng)，保證正極材料穩(wěn)定供應(yīng)。如容百科技與華友鈷業(yè)、格林美等簽訂前驅(qū)體及鎳資源戰(zhàn)略采購協(xié)議，2022-2026年格林美提供不低于30萬噸前驅(qū)體，并且提供MHP、高冰鎳和三元廢料等用于鎳鈷鹽及前驅(qū)體的生產(chǎn)；當(dāng)升科技與華友鈷業(yè)、中偉股份和力勤簽訂前驅(qū)體戰(zhàn)略采購協(xié)議，保證前驅(qū)體的穩(wěn)定供應(yīng)。我們認(rèn)為正極材料行業(yè)未來一體化的趨勢(shì)或?qū)⒊掷m(xù)演繹。
圖表17：部分正極企業(yè)上游資源布局梳理
資料來源：各公司公告，中金公司研究部
正極企業(yè)多強(qiáng)林立，行業(yè)盈利中樞下探
出貨量：2014-2022年復(fù)合增速近50%
正極材料出貨量近年來保持高增，2014-2022年CAGR近50%。受益于下游新能源車快速發(fā)展，正極材料出貨量近年來保持高增，2014-2022年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)49%。2021、2022年國(guó)內(nèi)正極材料出貨量實(shí)現(xiàn)較大提升，分別達(dá)到109.4/194.7萬噸，同比+98.55%/+77.97%。分類型看，2022年磷酸鐵鋰和三元材料出貨量分別為114.2/65.8萬噸，同比+151%/+56%。
圖表18：國(guó)內(nèi)正極材料出貨量
資料來源：鑫欏鋰電，中金公司研究部
圖表19：磷酸鐵鋰與三元正極材料出貨量
資料來源：CIAPS，中金公司研究部
盈利能力：1Q23行業(yè)盈利下探，企業(yè)盈利能力分化
正極材料毛利率波動(dòng)大，23年以來行業(yè)盈利繼續(xù)下探，企業(yè)盈利能力分化。1）從行業(yè)整體看，正極材料行業(yè)毛利率波動(dòng)較大，2021年達(dá)到高點(diǎn)，2022年開始下滑，1Q23毛利率繼續(xù)下探；2）從材料類別看，磷酸鐵鋰廠商毛利率近五年維持在20-25%，高于三元正極，主要系磷酸鐵鋰低成本、高景氣度。
競(jìng)爭(zhēng)格局：正極材料企業(yè)呈多強(qiáng)林立局面
從競(jìng)爭(zhēng)格局看，磷酸鐵鋰與三元正極材料企業(yè)呈多強(qiáng)林立局面。
磷酸鐵鋰市場(chǎng)博弈持續(xù)演繹，頭部廠商持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，跨界進(jìn)入者異軍突起。行業(yè)CR5近三年持續(xù)保持在60-65%，各廠商份額在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，頭部企業(yè)市場(chǎng)份額變化不大。近兩年，有多家化工、水泥企業(yè)跨界進(jìn)入，部分磷化工、鈦白粉企業(yè)利用自身磷礦資源或鐵源成本優(yōu)勢(shì)向產(chǎn)業(yè)鏈下游延伸。
三元材料市場(chǎng)集中度逐步提升。行業(yè)CR3自2020年34.5%的提升至2022年的41%，CR5自2020年的50.9%提升至2022年的59.2%。
圖表20：磷酸鐵鋰（上）與三元（下）正極材料生產(chǎn)企業(yè)市占率與變動(dòng)趨勢(shì)
資料來源：CIAPS，鑫欏鋰電，各公司公告，中金公司研究部
圖表21：磷酸鐵鋰領(lǐng)域各企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃（截至2023年4月）
資料來源：各公司公告，中金公司研究部
當(dāng)前正極材料企業(yè)多強(qiáng)林立，且不乏有跨界進(jìn)入者，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散，我們認(rèn)為行業(yè)集中度中短期內(nèi)將保持相對(duì)穩(wěn)定，理由如下：
#1 各家正極廠商在細(xì)分領(lǐng)域的業(yè)務(wù)布局存在差異化。三元材料和鐵鋰之間工藝流程差異較大，企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)快速切換。如前文所述，高鎳三元的工業(yè)化生產(chǎn)需要較高的技術(shù)要求，如容百科技高鎳8系近兩年出貨占比均超90%，短時(shí)間內(nèi)技術(shù)壁壘不易突破；
#2 下游電池廠商出于成本管理目的加強(qiáng)對(duì)正極材料廠商的扶持。正極材料占鋰電池成本比例大，下游電池廠商出于對(duì)自身生產(chǎn)成本的控制，會(huì)加強(qiáng)對(duì)正極材料廠商的扶持，形成緊密合作關(guān)系；
#3 客戶粘性較高，材料供應(yīng)體系不會(huì)輕易變化，形成客戶渠道壁壘。鋰電池廠商對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和供應(yīng)商的資質(zhì)都有較高的要求，在廠商送樣后有專業(yè)審核和認(rèn)證機(jī)制。供貨關(guān)系確定流程一般會(huì)耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。供貨資質(zhì)確認(rèn)并進(jìn)入廠家供貨體系后會(huì)形成穩(wěn)定合作，不會(huì)輕易更換供應(yīng)鏈廠商。
圖表22：2022年三元正極企業(yè)與動(dòng)力電池企業(yè)供貨關(guān)系梳理
資料來源：各公司公告，中金公司研究部
供需格局：需求有望保持高增，規(guī)劃產(chǎn)能釋放壓力較大
我們預(yù)計(jì)正極材料未來需求仍具較大成長(zhǎng)空間，行業(yè)規(guī)劃產(chǎn)能在未來三年逐步釋放，能夠滿足正極材料需求：
1）從需求端來看，在全球新能源汽車持續(xù)普及的背景下，IEA預(yù)計(jì)在既定政策情景(STEPS)下，全球BEV與PHEV汽車在未來三年需求仍具較大成長(zhǎng)空間，2025年需求量將分別達(dá)到1600、450萬輛[7]。根據(jù)我們的測(cè)算，2025年磷酸鐵鋰和三元正極材料需求量將有望提升至184/142萬噸，2022-2025年CAGR分別為43%/31%。
2）從供給端看，現(xiàn)有廠商宣布產(chǎn)能將在未來三年逐步釋放，據(jù)我們不完全統(tǒng)計(jì)，全球磷酸鐵鋰與三元材料名義產(chǎn)能在2025年將分別為438和307萬噸。在我們假設(shè)60%的名義產(chǎn)能利用率的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)磷酸鐵鋰和三元材料2025年年產(chǎn)量為263/184萬噸，能夠滿足全球正極材料總需求。
圖表23：全球正極材料供需關(guān)系測(cè)算表
資料來源：鑫欏資訊，SMM，GGII，國(guó)際能源網(wǎng)，中金公司研究部
全球鋰電需求高增，產(chǎn)業(yè)鏈加碼國(guó)際化
2022年全球鋰電池出貨量同比+70%，未來仍有望保持高增。據(jù)EVTank發(fā)布的《中國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展白皮書（2023年）》[8]，2022年全球鋰離子電池總體出貨量957.7GWh，同比+70.3%。同時(shí)，白皮書預(yù)測(cè)，2030年全球新能源汽車的銷量將達(dá)到5212.0萬輛，鋰離子電池出貨量達(dá)6080.4GWh，2023-2030年CAGR達(dá)22.8%。
裝機(jī)結(jié)構(gòu)上，動(dòng)力電池裝機(jī)占比較高，儲(chǔ)能裝機(jī)需求有望提升。從鋰電池裝機(jī)結(jié)構(gòu)看，隨著新能源汽車市場(chǎng)加速滲透，動(dòng)力電池裝機(jī)占比持續(xù)提升，2022年動(dòng)力電池需求占比達(dá)到71%，其次是近兩年持續(xù)放量的儲(chǔ)能電池，占比為17%，未來伴隨可再生能源占比持續(xù)提高，我們預(yù)計(jì)儲(chǔ)能用鋰電池將進(jìn)一步放量；智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備匹配的小型電池裝機(jī)占比小，裝機(jī)比例為12%。
圖表24：2022年全球鋰離子電池裝機(jī)結(jié)構(gòu)
資料來源：SMM，中金公司研究部
鋰電產(chǎn)業(yè)鏈加速海外布局，產(chǎn)能將在24年后逐步落地。海外需求崛起疊加政策驅(qū)動(dòng)本土化建設(shè)的背景下，國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)加速全球化之路。根據(jù)各公司公告信息，我們發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)企業(yè)海外建廠主要集中于歐洲，產(chǎn)能規(guī)劃落地時(shí)間大多為2024-2026年。
環(huán)節(jié)上，電池海外建廠規(guī)劃最多、負(fù)極最少。電池環(huán)節(jié)在下游整車廠本土配套需求下出海意向最為強(qiáng)烈，正極、隔膜、電解液企業(yè)跟隨電池廠進(jìn)行本土配套，而負(fù)極因環(huán)保等影響、海外建廠存在一定困難；
區(qū)域上，歐洲建廠占據(jù)主導(dǎo)地位。國(guó)內(nèi)電池企業(yè)大多前往歐洲建廠，正極、電解液、隔膜等材料產(chǎn)能配套建設(shè)；
節(jié)奏上，大多產(chǎn)能規(guī)劃于2024年后陸續(xù)落地。從產(chǎn)能規(guī)劃落地時(shí)間看，除少部分已投產(chǎn)項(xiàng)目，多數(shù)海外產(chǎn)能計(jì)劃于2024-2026年后逐步落地。
圖表25：國(guó)內(nèi)企業(yè)出海建廠規(guī)劃不完全統(tǒng)計(jì)（截至2023年7月）
資料來源：各公司公告，中金公司研究部
在龍頭加碼全球化的大背景下，我們認(rèn)為對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈短中期均將產(chǎn)生一定影響：1）短期：全球鋰電材料產(chǎn)能仍主要分布于國(guó)內(nèi)，美國(guó)等市場(chǎng)放量但受制于本土產(chǎn)能缺口仍需進(jìn)口海外鋰電材料，帶來正極材料廠商放量機(jī)遇；2）中期：歐洲鋰電池及材料產(chǎn)能有望于2023年后逐步落地，美國(guó)鋰電池及正極材料產(chǎn)能有望2024年后大量落地，具備技術(shù)與成本實(shí)力率先布局海外的龍頭企業(yè)有望享受中長(zhǎng)期全球份額提升的機(jī)遇。
風(fēng)險(xiǎn)提示
下游需求增長(zhǎng)不及預(yù)期：若全球新能源車銷量增長(zhǎng)不達(dá)預(yù)期，將會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能釋放造成壓力，產(chǎn)業(yè)鏈供需結(jié)構(gòu)受到影響，或?qū)е抡龢O材料行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，利潤(rùn)不達(dá)預(yù)期；
行業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張超預(yù)期：若未來存在全球產(chǎn)能擴(kuò)張超預(yù)期，或?qū)?dǎo)致行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，對(duì)企業(yè)盈利產(chǎn)生不利影響；
技術(shù)研發(fā)進(jìn)展不及預(yù)期：當(dāng)前磷酸錳鐵鋰材料、鈉電正極材料均處于產(chǎn)業(yè)化初步落地進(jìn)程中，若相關(guān)的測(cè)試認(rèn)證進(jìn)度不達(dá)預(yù)期，或?qū)ζ髽I(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)需求產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響企業(yè)業(yè)績(jī)。
