单晶三元正极翘楚，钠电再增第二增长极

单晶适配高电压平台，打造高性价比正极材料 提升三元正极材料能量密度可从提克容量和提电压两个方向努力。提容量对应高镍化（从5系到6系到8系）；提电压对应高电压化（三元正极常规电压在3.6-3.8V，高电压平台对应4.3~4.45V）。 高电压对正极材料的结构、循环稳定性、安全性提出了更高的要求，单晶材料比多晶更适配。多晶材料在循环中，颗粒不断膨胀收缩会导致整个二次球开裂、破碎，进而导致循环寿命缩短；单晶材料经压实和高温循环后，不易发生破碎，从而高温循环稳定性更优。大单晶一次颗粒的尺寸较大，具有更好的结构稳定性和耐高温性能，因而安全性能更优。 单晶中镍+高电压能量密度接近多晶高镍，性价比凸显，安全性能足，有望成为中端车主流。单晶Ni6系典型产品（Ni65）的实际应用能量密度735.15Wh/kg已与多晶Ni8系典型产品的739.32Wh/kg基本持平，而价格端单晶6系比8系低1万元。目前，宁德时代、欣旺达、瑞浦能源、领湃新能源等电池企业均在规模化应用单晶中镍材料。 钠电池产业化加速，23年有望迎来量产元年 我们预计在碳酸锂不含税40万元/吨下，钠正极单价6万元/吨+钠电池负极集流体改用铝箔下，正极+集流体钠电池成本可较锂电池降低69%。结合宁德时代表示可实现钠电池160Wh/kg+循环次数3000-5000次，我们预计钠电池可在两轮车上替代铅酸，A00级别汽车、储能领域部分替代锂电池，我们预计23-25年，全球钠电池需求量在10、30、98GWh。 振华新材：深耕正极材料近20年，未来核心看点在单晶和钠正极 公司系单晶材料领军人，21年在单晶市场排名第一。公司于2009年完成大单晶三元正极材料的研发及生产，其他企业于2017年才起步。后续，公司继续深耕单晶正极材料，形成一系列高性能单晶正极材料合成与改性技术。根据鑫椤锂电统计，2021年1-11月单晶行业前五大企业分别是贵州振华（26%）、长远锂科（20%）、南通瑞翔（14%）、厦钨新能源（13%）、容百科技（7%）。 公司钠正极进展领先同行，有望率先受益此轮钠电池放量。公司选择层状氧化物做钠正极已完成送样，正处于中试阶段。公司定增扩产10万吨正极产线兼容钠正极，为后续钠电池放量奠定产能基础。我们预计公司23-25年钠正极出货1.2、3.3、9.8万吨，实现利润1.5、3.9、9.8亿元，利润弹性（钠正极利润占比总利润）12%、22%、38%。 我们预计公司22-24年实现收入149、210、281亿元，实现归母净利润11.4、13.4、18.1亿元，同比增长175%、18%、35%。结合产业链可比公司和下游公司宁德时代，考虑公司钠电池新技术放量，给予23年30X估值，目标价90.6元，给予买入评级。 风险提示：电动车销量不及预期、疫情影响超预期、钠电池放量不及预期、公司产能释放不及预期、三元正极价格战加剧 财务数据和估值 1.单晶适配高电压平台，打造高性价比正极材料 1.1.锂电正极能量密度提升路线：高镍化or单晶材料搭配高电压 提升能量密度的关键在于正极材料。能量密度遵循“木桶效应”，目前负极材料比容量远远大于正极，石墨负极材料理论比容量372mAh/g，实际比容量在300mAh/g以上，而正极材料LFP理论比容量170mAh/g，实际比容量150mAh/g。三元材料实际比容量在160-220mAh/g。 提升三元正极材料能量密度可从提克容量和提电压两个方向努力。三元正极材料有容量和电压的差异，磷酸铁锂正极材料的电压是恒定的，容量没有差异性，因此三元正极材料的能量密度提升空间更大。能量密度=电压×克容量，克容量主要与镍元素比例相关，电压指的是充电截止电压，因此提升电池正极能量密度有两条路线： 提容量：镍含量越高克容量越高。三元正极材料是镍钴锰（铝）酸锂复合材料，镍含量越高则克容量越高，按照镍、钴、锰（铝）的大致构成比例，可以分为NCM333、NCM523、NCM622、NCM811、NCA等型号，其能量密度会随着镍含量的提高而提升。 提电压：三元正极常规电压在3.6-3.8V，高电压平台对应4.3~4.45V。高电压平台对正极材料的结构稳定性、循环稳定性、安全性提出了更高的要求。 图1：锂电池正极材料性能对比 根据正极材料的微观形貌，三元正极材料分为单晶和多晶，单晶循环稳定性明显优于多晶。 单晶指的是一次颗粒大单晶技术。单晶材料直接由直径2-5μm的独立晶体构成，内部没有晶界，更高的结晶度、层状稳定性及各向异性表现使其安全性能与循环性能表现更为优异。 多晶指的是二次颗粒团聚体技术。传统多晶三元材料大多由纳米级别的一次颗粒团聚形成的10μm左右的二次球型颗粒，其内部存在大量晶界，循环过程中因各向异性的晶格变化，容易出现晶界开裂、颗粒破碎等现象，造成电池阻抗明显上升。 图2：多晶与单晶三元材料破碎对比 图3：电极压制和电池循环过程中单晶和多晶材料的形态和界面变化 单晶材料性能更稳定，较多晶材料可承受更高电压，因此单晶+高电压可带来高能量密度，单晶+高电压一般适合镍5系、6系，目前在向7系迭代，8系单晶正极材料合成难度高，目前难以实现迭代。在高电压场景下经过多次循环，单晶材料仍然难以摆脱产生晶内裂纹甚至开裂的命运，而镍含量的升高加剧了单晶颗粒内部结构的恶化。单晶颗粒的粒径更大，其内部的锂离子浓度在空间上不均匀，浓度差异导致其内部各部分之间产生相互作用的内力，进而导致单晶颗粒晶内开裂。随着镍含量升高，单晶颗粒内部的局部应变加剧，导致其循环稳定性恶化，镍含量超过90%时这种恶化更为显著。在重复循环过程中，富镍单晶颗粒中锂离子浓度和应变的空间不均匀性进一步加剧，最终导致单晶NCM正极的容量衰减。 图4：Ni含量90%的单晶正极初始充电至4.5 V的横截面（a、b）以及循环100次之后的横截面（c） 1.2.单晶中镍+高电压能量密度接近多晶高镍，性价比凸显，安全性能足 单晶镍6系正极材料能量密度与多晶镍8系产品基本持平。根据厦钨新能发布的定增回复函，单晶Ni5系高电压产品的实际应用能量密度为680.4Wh/kg，Ni6系典型产品（Ni65）的实际应用能量密度735.15Wh/kg，已与多晶Ni8系典型产品的739.32Wh/kg基本持平。 图5：中镍高电压和高镍性能对比 在单晶镍6系三元正极材料与多晶镍8系产品能量密度接近的条件下，单晶中镍高电压正极材料更具性价比优势。 镍价2.6万美金/金吨下：2022年7月14日，上海有色网镍价在17.9万元/吨，鑫椤锂电单晶622正极材料价格在37.3万元/吨，三元8系价格在38.35万元/吨，差价在1.05万元。 镍价在1.5万美金/金吨下：2020年4月13日，上海有色网镍价在9.79万元/吨，鑫椤锂电单晶622正极材料价格在14.45万元/吨，三元8系价格在18.55万元/吨，差价在4.1万元。 单晶中镍高电压安全性能明显优于高镍。单晶材料内部没有晶界的存在，在多次循环后几乎无粉碎现象出现，对于三元材料的循环稳定性提升明显，也因此，即便镍55电芯在持续充放电过程中，被针刺穿也仅仅是发烟、发热而不会起火燃烧。据欣旺达相关负责人透露，欣旺达采用单晶高电压镍5X体系材料，产热比其它体系要低至少18%；热稳定性(热失控温度)也比其它体系高30%以上。 1.3.国内电池厂、车厂看好单晶中镍路线，单晶渗透率稳步提升 宁德时代、欣旺达、瑞浦能源、领湃新能源等电池企业均在规模化应用单晶中镍材料，中镍三元或将成为中端车市场主流。自2020年起，宁德时代已经开始大量在新能源主流车型中推广应用单晶高电压镍5系电池，宁德时代与荣威、吉利、蔚来汽车合作的电池产品都是采用的单晶镍5系电池。除此之外，欣旺达、瑞浦能源、领湃新能源等动力电池企业也在推行单晶中镍的规模化应用。宁德时代在21年报表示高电压三元产品在700km续航以内的乘用车上得到大规模应用。 单晶三元材料市占率稳步提升，2021年1-11月单晶渗透率不断走高，全年位于40%上下。 根据鑫椤锂电统计数据，自2020年起单晶出货量开始提速，2020Q4单晶出货量占比三元材料正极出货量33.46%，鑫椤锂电预测到2021年Q4单晶三元材料市占率提升到45.11%，同比增长11.65pct。 图6：2018-2021年单晶三元材料市占率变化（%） 从型号上看，目前单晶以5系为主，镍6系产品占比在快速提升。2018-2020年国内单晶产品型号以5系为主，占比从2018年的62%提升至2020年的73.4%，挤占了6系的份额；单晶镍6系产品自2021年下半年开始稳步向好，并在2022年迎来快速放量，占比提升明显。 图7：2018-2020年各型号单晶三元材料占比编号（%） 图8：2021-2022国内各型号单晶材料占比变化（%） 2.钠离子产业化加速 2.1.锂盐价格居高不下，钠离子电池产业化加速布局 锂盐价格高悬，钠离子电池因其经济性受到市场关注。新能源电动汽车终端销量和渗透率高速增长导致上游锂盐价格暴涨，碳酸锂价格已经从20年初的4.6万元/吨上涨到50万元/吨左右，锂盐价格高悬不下，对电池企业造成了巨大的压力。因此市场开始关注成本更低的钠离子电池，21年7月，宁德时代召开钠离子电池发布会，表示23年基本形成产业链。 图9：国产电池级99.5%碳酸锂含税价走势图（万元/吨） 根据我们的测算，碳酸锂40万元/吨的价格下（不含税），钠电池正极+负极集流体成本可比锂电池低近70%。 正极：钠电池顾名思义，最大的变化在于正极不采用锂盐，而是采用钠盐，目前主流的采用普鲁士蓝/白、层状氧化物，目前成本约在6万元/吨（目前铁锂正极在14万元/吨），此外单GWh耗量上钠正极在2000吨/GWh，铁锂正极在2500吨/GWh，碳酸锂20、40万元/吨的情况下，钠电池正极成本较铁锂电池低40%、66%。 负极集流体：钠电池材料体系另一个变化在负极集流体用铝箔（锂电池用铜箔），铝箔价格在2-3万元/吨，用量在350吨/GWh，而铜箔价格在9-10万元/吨，用量在750吨/GWh，此块钠电池成本较锂电池低87%。 图10：钠电池和锂电池成本测算（吨/GWh、万元/吨、亿元/GWh） 钠离子电池低温、快充优势明显。宁德时代推出的第一代钠离子电池快充能力优异，在常温下充电15分钟，电量就可以达到80%；低温性能保持率优异，在零下20°C低温环境下，仍然有90%以上的放电保持率。 图11：钠离子电池性能 瞄准160Wh/kg以下应用场景，产线与锂离子电池兼容，产业化难点是能量密度和循环次数的提升。 能量密度：钠离子正极材料克容量一般在70-160mAh/g，目前宁德时代推出的第一代钠离子电池正极材料克容量达到160Wh/kg，低于铁锂的170mAh/g， 循环寿命：目前在3000-5000次（此前低于3000次，已有明显突破），低于铁锂的7000-10000次（衰减至70%）。 图12：铅酸电池、钠离子电池、锂离子电池性能对比 2.2.我们预计钠电池在23年初步产业化，23年需求在10GWh，25年需求在98GWh 钠电池可在两轮车上替代铅酸，A00级别汽车、储能领域部分替代锂电池。钠离子电池本身瞄准的是160Wh/kg以下应用场景，即两轮车、低速微型电动车、储能，这些应用最考验两个性能——能量密度和循环寿命。目前产业化的钠电池如宁德电芯做到了160Wh/kg，我们认为这个性能可匹配两轮车实现替代铅酸（30-50Wh/Kg+300-500次的循环），在A00级别汽车、储能领域小部分替代锂电池。 我们预计23-25年，全球钠电池需求量在10、30、98GWh，核心假设如下： 电动两轮车：23年销量在6000万辆，25年在5000万辆（这两年正值更换期），钠电池23-25年渗透率在10%、20%、30%。 储能：我们预计23-25年需求在191、318、556GWh（考虑了80%装机产量比），钠电池渗透率在1%、3%、10