锂电产业行业专题报告：正极产能快速扩张，磷酸锰铁锂和高镍三元是未来主流技术方向

正极产能快速扩张，磷酸锰铁锂和高镍三元是未来主流技术方向锂电产业行业专题报告|2022.8.26 市场指数走势（最近1年） 风险因素 需求增速不达预期、政策变动风险、产业链竞争格局恶化 研究员：刘杰 执业编号：S0990521100001电话：0755-83007043 E-mail：liujie@ydzq.sgcc.com.cn 相关报告 1.锂电行业专题报告之隔膜篇：隔膜产品日益紧俏，行业扩产节奏加快（20220415） 2.电力能源行业跟踪报告：锂电原材料成本向下游传导，新能源车企承压开启涨价潮 （20220322） 3.电力能源行业跟踪报告：动力电池厂商扩产步伐加速，集中度不断提升（20220304） 4.电力能源行业跟踪报告：供需错配下加速锂盐价格上涨，盐湖提锂有望重点开发 （20220223） 5.新能源汽车行业专题报告之四：新能源车企百家争鸣，行业格局开始成型（20220128） 6.新能源汽车行业专题报告之三：新能源汽车销量继续创新高，渗透率持续提升 （20220114） 7.锂电设备行业报告：锂电设备市场空间巨大，行业格局强者恒强（20211202） 8.新能源汽车行业深度研究报告：电动化进程加速，新能源汽车全产业链受益 （20210806） 行业视点 正极材料是锂电池最为关键的材料。正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。正极材料在锂电池材料 成本中占比最大的，所占比例达45%，其成本也直接决定了电池整体成本的高低，因此正极材料在锂电池中具有举足轻重的作用，并直接引领了锂电池产业的发展。 正极材料市场增长空间大，产能快速扩张。2021年中国正极材料的产值达到1419.1亿元，同比增长123.1%。2022年，磷酸铁锂正极材料主要生产企业产能将达到162.65 万吨，三元正极材料主要生产企业产能将达到97.66万吨，根据各企业产能规划，2025年磷酸铁锂正极材料产能将超过417.75万吨，三元正极材料产能将超过195.91万吨。根据我们测算，2022-2025年全球锂电池正极材料（主要为磷酸铁锂、三元材料）需求量分别为133.1万吨、202.3万吨、287.4万吨、408.6万吨，复合增长率48.9%， 上游原材料短期制约正极材料供给。2022年上半年由于上游原材料钴、镍、锂等价格快速上涨，同时下游新能源汽车销量持续向好，部分环节产能供应紧张的局面仍没得 到有效缓解，导致市场仍处于供给紧平衡的状态。锂盐供需错配导致锂矿价格维持高位，预估2023年价格会有一定的松动。中国锂、镍资源较为匮乏，对外依存度高，需大量从国外进口，2020年底，中国锂矿储量仅占全球6.31%，镍储量仅占全球4.39％ 磷酸锰铁锂和高镍三元是正极材料发展方向。随着下游对锂电性能要求不断提升，正极材料将迎来一轮新的技术迭代和升级，磷酸锰铁锂和高镍三元为代表的两条技术路 径最为明确。高能量密度是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势，随着国内多个磷酸锰铁锂材料项目的建成投产，预计最晚2023年国内会稳定批量生产。高镍三元电芯的能量密度已达到300-400Wh/kg，相较于其他正极材料技术壁垒更高，可以更好地满足新能源汽车轻量化、智能化的发展要求。国内真正能够实现高镍三元材料批量出货的企业并不多，出货量较高的企业主要为容百、巴莫、贝特瑞以及邦普。容百高镍产量占比70%左右，处于高镍三元行业龙头地位。 投资建议：随着下游对锂电性能要求不断提升，正极材料将迎来一轮新的技术迭代和升级，磷酸锰铁锂和高镍三元为代表的两条技术路径最为明确，磷酸锰铁锂电池预计 明年开始商业应用，高镍三元在三元电池中的占比也将持续提升。长期来看，正极材料行业技术开发将不断迭代，技术壁垒将不断加大，我们认为以头部电池企业为主要客户，技术方面保持优势且有不断技术迭代能力的正极材料企业将更具竞争力。建议重点容百科技、当升科技、德方纳米、湖南裕能、华友钴业、厦钨新能、长远锂科、振华新材等。 目录 一、正极材料是锂电池最为关键的材料4 1、正极材料的构成4 2、正极材料分类5 3、正极材料产业链6 二、正极材料市场增长空间大，产能快速扩张7 1、正极材料市场规模7 2、正极材料竞争格局9 3、正极产能建设快速扩张10 4、正极材料需求测算12 三、上游原材料短期制约正极材料供给13 1、锂电正极材料市场价格维持高位13 2、锂资源供需紧张，价格维持高位13 3、镍资源较为匮乏，对外依存度高15 四、磷酸锰铁锂和高镍三元是正极材料发展方向18 1、磷酸锰铁锂是磷酸铁锂升级方向18 2、三元正极高镍化趋势愈加明显19 3、其他正极材料技术路径20 五、投资建议23 图表1：电动汽车成本构成情况4 图表2：正极材料构成4 图表3：锂电池正极材料分类5 图表4：锂电池正极材料产业链6 图表5：中国正极材料的产值（亿元）7 图表6：国内锂电正极材料出货量情况（万吨）7 图表7：中国正极材料产量变化（万吨）8 图表8：中国正极材料出货量变化（万吨）8 图表9：磷酸锰铁锂和三元电池装车量情况（MWh）8 图表10：2020年锂电四大材料CR6行业集中度情况9 图表11：2021年国内锂电池正极市场份额9 图表12：中国磷酸铁锂正极材料市场格局10 图表13：2021年中国三元正极材料市场格局10 图表14：主要企业磷酸铁锂正极材料产能（万吨）11 图表15：主要企业三元正极材料产能（万吨）11 图表16：全球锂电池正极需求测算12 图表17：正极材料价格走势（万元/吨）13 图表18：锂价格走势（万元/吨）13 图表19：全球锂矿储量主要分布国家（2020年）14 图表20：中国锂资源分布14 图表21：各企业2022年6月锂权益储量（万吨）15 图表22：镍价格走势（万元/吨）15 图表23：全球镍储量主要分布国家16 图表24：中国镍资源分布16 图表25：各企业2021年硫酸镍产能（万吨）17 图表26：磷酸锰铁锂的性能特点18 图表27：磷酸锰铁锂产业化布局19 图表28：2021年不同类型三元材料出货量占比19 图表29：富锂锰基正极材料主要特点20 图表30：高电压镍锰酸锂正极材料主要特点21 图表31：钠离子正极材料进展情况22 图表32：国内正极企业估值情况23 一、正极材料是锂电池最为关键的材料 锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质和电池外壳几个部分组成。正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。 正极材料在锂电池材料成本中占比最大的，所占比例达45%，其成本也直接决定了电池整体成本的高低，因此正极材料在锂电池中具有举足轻重的作用，并直接引领了锂电池产业的发展。在电动车成本构成中，动力系统占比最大，接近50%，动力系统主要由电池、电机和电控构成，其中电池最为核心，成本占比76%，电机占比13%，电控占比11%；在电池系统成本构成中，正极在电池中成本占比约为45%，负极在电池中成本占比约为10%，隔膜在电池中成本占比约为10%， 电解液在电池中成本占比约为10%，其他成分占比约为25%。 图表1：电动汽车成本构成情况 数据来源：GGII，英大证券整理 1、正极材料的构成 锂电池正极材料主要包括活性材料，导电剂、溶剂、粘合剂、集流体、添加剂，辅材等。 图表2：正极材料构成 数据来源：艾邦锂电网，英大证券整理 正极材料的主要原材料包括硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴、金属镍、电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂，主要辅料包括烧碱、氨水、硫酸等，该等原辅材料主要为大宗化学制品，市场供应较为充足。值得关注的是，以上化学制品中硫酸盐（硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰）和锂盐（碳酸锂和氢氧化锂）的价格在过去浮动较大。 上游供应商包括格林美（002340.SZ）、必和必拓（BHP，澳大利亚）、丸红（Marubeni，日本）、天齐锂业等，其中格林美主要销售硫酸钴、硫酸镍等硫酸盐，必和必拓主要销售金属镍粉，天齐锂业主要销售锂盐如碳酸锂和氢氧化锂。生产过程中耗用的主要能源为电力，由当地供电部门直接供应。 2、正极材料分类 锂电池按照正极材料体系来划分，一般可分为钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。其中，磷酸铁锂主要应用于新能源车及储能电池市场，三元材料则在新能源乘用车、电动自行车和电动工具电池市场具有广泛应用。 不同的正极材料具有不同的优缺点，钴酸锂正极材料具有较好的电化学性能和加工性能，以及比容量相对较高，但钴酸锂材料成本高（金属钴价格昂贵）、循环寿命低、安全性能差。锰酸锂相比钴酸锂，具有资源丰富、成本低、无污染、安全性能好、倍率性能好等优点；但其较低的比容量、较差的循环性能，特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制。磷酸铁锂价格低廉、环境友好、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能，但其能量密度较低、低温性能较差。镍钴锰三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点，存在明显的三元协同效应。相 较于磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料，三元材料的能量密度更高、续航里程更长。 三元材料 项目 钴酸锂(LCO) 锰酸锂(LMO) 磷酸铁锂(LFP) 图表3：锂电池正极材料分类 镍钴锰酸锂(NCM) 镍钴铝酸锂(NCA) 晶体结构层状尖晶石橄榄石结构层状层状理论比容量（mAh/g）274148170273-285273-285 实际比容量（mAh/g）135-150100-120130-140155-220210-220 振实密度（g/㎝³）2.8-3.02.2-2.40.8-1.12.6-2.82.6-2.8 压实密度（g/cm³）3.60-4.202.80-3.202.20-2.603.40-3.803.40-3.80 循环寿命（次）500-1000500-20002000-6000800-2000800-2000 电压范围（V）3.0-4.53.0-4.33.2-3.72.8-4.52.5-4.6 热稳定性较差良好优秀一般随Ni含量变高较差 而变差 材料成本较高低低中中 优点振实密度大、能量密度高、工作电压高 成本低、安全性能好成本低、安全性好、循 环寿命长 能量密度高、成本相对较低 能量密度高、低温性能好 缺点成本高、钴价格昂贵能量密度低、高温循 环性能差 电动自行车、 能量密度偏低，低温性能较差 电动汽车、 高温易胀气、循环性、安全性较差 3C电子产品、电动 循环性、安全性较差 电动汽车，目前主 主要应用领域3C电子产品 电动工具 商用客车及储能 工具、电动自行车、 电动汽车及储能 要用于特斯拉汽车 数据来源：容百科技招股说明书，英大证券研究所 3、正极材料产业链 正极材料是锂离子电池最为关键的原材料，锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料，结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料，应用于不同的领域。 锂电池正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用，且正极材料的成本占比也较高。下游锂电池制造领域主要分为动力锂电池、消费锂电池与储 能锂电池，最终应用于新能源汽车、手机、便捷式电脑与储电站等领域。 图表4：锂电池正极材料产业链 数据来源：前瞻产业研究院，英大证券研究所 目前，锂、钴、镍、锰、铁等金属资源是锂电池正极最主要的原材料，主要的生产企业包括西藏矿业、天齐锂业等，上游涉及多种设备的供应厂商数量较多，代表企业有赢合科技、先导智能等。另外，导电剂、粘合剂等辅材也是锂电正极材料的主要原材料，代表企业有上海汇普工业与三爱富等;在中游，当升科技、容百科技与厦钨新能等是锂电池正极材料行业的龙头企业;下游锂电池行业的企业中，宁德时代在动力电池、3C消费电池和储能电池领域均有布局，市场份额较大。 二、正极材料市场增长空间大，产能快速扩张 1、正极材料市场规模 由于上游锂、钴、