2021年锂电池正极材料行业研究报告002234.pdf

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1、古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼谋事在人，成事在天！增广贤文2021 年锂电池正极材料行业研究报告 三元路线占据正极市场的主流，高镍化成未来趋势。三元材料因突出的单体能量密度，能极大程度提升续航里程，是目前乘用 车动力电池的主要正极材料。据 GGII 数据，2020 年正极材料出货中三元材 料占比为 46%，受疫情影响较 2019 年略有下滑，但仍占比最高。随着镍含 量的提升，电池能量密度提升，而高能量密度和里程是未来乘用车的第一 追求，高镍技术成为中长期发展的确实趋势。目前三元市场中镍材料占据 主流，高镍材料占比逐年增加。三元材料的定价模式为成本加成，厂商主 要利润来自

2、加工费，其成本构成中原材料比重接近 90%。随着镍含量增加，正极材料加工成本及加工利润均逐渐增加。当前锂盐涨价反弹，原材料库 存下高镍材料有望受益。电动化浪潮下动力电池需求爆发，三元正极材料需求有望快速增长。欧盟实施最严碳排放政策倒逼转型电动化，同时欧洲国家大幅提高补贴额 度，全球主流车企的电动新车型在未来几年将迎来投放周期；国内政策落 地，叠加国产特斯拉和合资车企放量，全球动力电池行业即将爆发，其中 三元电池装机量占比逐年提升。从我国新能源汽车终端销量看，自 2019 年 7 月起，高能量密度车型上升趋势明显。在政策和需求双重刺激下，未来三 元电池是大势所趋，对应三元材料需求有望快速增长。人

3、人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。刘鹗丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫三元格局强化，2025 年三元正极需求近 10 倍增长。三元正极行业竞争格局较为分散，2020 年行业前五合计市占率为 52%，而在高镍市场上，2020 年容百科技和天津巴莫合计市占率超过 85%，竞 争优势明显。预计 2025 年全球动力类三元正极需求 117 万吨，五年复 合增速超 50%。2020 年欧洲需求暴增，2020-2022 年欧洲本土正极产能 仅能满足 30-40%需求，中国正极企业有望加速海外替代。目前头部企业 已获海外订单，格局有望逐步集中。1、三元路线占据正极市场的主流，高镍化成未来趋势 1

4、.1 正极材料是锂电池的重要上游，三元路线占据市场主流 正极材料是锂电池产业链的重要上游环节。锂电池产业链上游大致可分为正极材 料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分。其中正极材料是其电化学性能的决 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，占锂电池材料成本的 30%-40%，因此正极材料是锂电池最为关键的材料。从产业链看，正极材料上游包括金属矿（钴矿、镍矿、锰矿、锂矿）原材料，下 游为动力电池、3C 电池和储能等领域的应用。当前锂电池的正极材料体系主要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等多 种技术路线，作为对比，成本、丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江

5、，终年守菰蒲。顾炎武海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐能量密度、安全性为核心指标。钴酸锂作为第一 代商品化的锂电池正极材料，具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高的优势，在小型电池中应用广泛。但钴酸锂成本高、循环性和安全性较差；锰酸锂比容量 较低、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 较低、环境友好、安全性和高温性能较好，但能量密度较低、低温性能较差；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，能量密度更高，但成本较高，安全性要求更高。三元材料因突出的单体能量 密度，能极大程度提升续航里程，是目前乘用车动力电池的主要正

6、极材料。从正极材料出货结构看，三元材料依旧占据主流地位。根据 GGII 数据，2020 年 中国正极材料市场出货量达 51 万吨，同比增长 27%。从占比来看，三元材料占 比为 46%，因受到上半年疫情影响较 2019 年略有下滑，但仍占比最高，且增长 态势不变；磷酸铁锂材料因补贴效应弱化占比提升；除三元和磷酸铁锂外，其他 材料类型出货量占比下降。1.2 能量密度叠加综合成本优势，高镍化成未来趋势 高镍正极能量密度高，具备里程优势。三元材料中，Ni/Co/Mn 是过渡金属元素，形成固溶体，原子可任意比例混排；Ni 上升会提升容量；Mn4+呈电化学惰性，主 要起稳良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院

7、。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民定结构的作用，Mn 含量上升会提升释氧温度，保障安全性；Co 既能稳定 材料的层状结构，又能减小阳离子混排，有利于电池循环性能。目前电池能量密 度方面 NCANCM811NCM622NCM523，随着能量密度的提升，整车里程焦虑不 断改善。另外单位 Wh 的电池成本也将进一步改善。LMO-LFP-中低镍-高镍的技术迭代已完成。2010 年日产最早推出 LMO 体系的电动 车（聆风），2014 年开始 LFP 体系在国内新能源汽车上得到广泛应用，随着市场 对乘用车续航里程的要求，2016 年来三元材料逐步应用到

8、新能源车上，在补贴 退坡的大背景下，三元材料逐渐从中低镍往高镍化发展，目前高镍 811 材料体系 已基本成熟，容百科技、当升科技等厂商已具备量产能力。高能量密度和里程是未来乘用车的第一追求，高镍技术成为中长期发展的确实趋 势。消费者最重要的两个需求维度分别是里程和价格，为了消除消费者真实的里 程焦虑需要电池的能量密度进一步提升。真实工况下综合平均里程仅为标称里程 的约 70-80%，而在高速+冬天的最严峻工况下，新能源车真实里程平均仅有标称 里程的一半。由此我们认为中长期标称里程达到 600km 以上，配合快充的基础设 施建设，才能较好的消除里程焦虑，而平价与真实里程需求的共同满足需要高镍 锂

9、电进一步的发展。未来新能源汽车需其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文要更高的电池容量，600 公里以上高镍是 最好的选择，800 公里以上高镍几乎是唯一的选择。通过系统能量密度的进一步提升与自身降本，高镍锂电中长期有望从系统级成本 上接近或低于铁锂。我们认为单 Wh 成本与价格上，高镍锂电高于铁锂，但通过 系统能量密度的大幅提升，与进一步降本下 Wh 成本差的缩小，到 2030 年高镍锂 电可实现系统级成本中低里程与铁锂相近，高里程(续航大于 800km)下低于铁锂。目前三元材料市场中镍材料占据主流，高镍材料占比逐年增加。从产品结构来看，2020

10、年三元材料市场仍以 5 系及以下型号为主，但 5 系及以下材料占比同比下 降 9 个百分点。随着补贴的持续退坡，动力电池市场将出现分化，倒逼车企和动 力电池企业的技术朝高能量密度发展，高镍化趋势明显，预计后续将会以正极材 料 NCM811 及 NCA 为主流发展方向。高镍三元材料从 2017 年开始逐步导入进入市 场，市占率逐步提升。高镍材料首先在圆柱电池中使用，随后宁德时代开始大规 模导入，需求开始逐步爆发。在三元材料中，高镍正极占比不断攀升，需求井喷。2017 年，高镍正极占总三元材料的比重仅为 5%，2018-2020 年分别为 8%、15%、24%，提升显著。预计在 2025 年高镍占

11、比可达到 46%，发展潜力巨大。1.3 制备工艺：高镍产品对材料和工艺要求高 人不知而不愠，不亦君子乎？论语忍一句，息一怒，饶一着，退一步。增广贤文前驱体为非标定制产品，是正极生产过程中技术含量最高的环节。前驱体为正极 加工的前置生产工序，前驱体品质直接决定了最后烧结产物的理化指标。三元前 驱体生产不同于钴酸锂、磷酸铁锂的前驱体，采用氢氧化物共沉淀法，将硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰在反应釜中按一定比例合成。共沉淀法使得 NCM 的改性相对其它 几种正极材料而言更加容易，可以比较容易地控制前驱体的粒径、比表面积、形 貌和振实密度。选择合适的沉淀剂、控制 PH 值、反应时间、温度、搅拌速度，是影响前驱体

12、制备的核心壁垒。高温固相法是当前三元材料主流制备方法，加工的核心在于配方和工艺控制。锂 电池正极材料的合成流程及关键设备存在共性，主要采用高温固相法，生产流程 大致包括前道工序（锂化混合、装钵）、煅烧工序、后道工序（粉碎、分级、批 混、包装等）等三大部分。首先，将前驱体和锂源进行精确计量后在混料机中混 合均匀，然后放入匣钵中进入窑炉，在一定的温度、时间、气氛下进行煅烧，冷 却后的物料进行破碎、粉碎、分级，得到一定粒度的物料，将其批混干燥，即得 到高镍三元正极成品。三元材料核心生产流程是其中的煅烧工序，也是最为考验 厂家技术的环节。高镍正极采用氢氧化锂作为锂源，对材料、加工工艺要求高。高镍正极一

13、般采用 低熔点的氢氧化锂，并对前驱体百学须先立志。朱熹百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行要求严格。在煅烧过程中，温度低，时间长，通 常为二次煅烧，并且要求纯氧气气氛，对烧结窑炉密封性和车间环境（水分、温 度）的要求都比较高。为了提高高镍三元材料性能(如热稳定性、循环性能或倍 率性能等)，通常要对正极材料进行掺杂以及表面包覆处理。而掺杂和包覆通常 为各家技术差异化所在。1.4 三元材料成本拆分：原材料占比高，锂盐涨价下高镍材料有望受益 三元材料成本中，原材料占比最高。三元正极材料的定价模式为成本加成，厂商 主要利润来自加工费，其成本构成中原材料比重接近 90%。人工成本

14、和制造费用通常占比 10%-15%，制造费用主要为电费等。资本开支上，高镍 811 为单吨投资 额约 4-5 万元，523 投资额仅 2 万元。目前 5 系和 6 系产能较为充足，行业定价 基本采用成本加成模式，价格随原材料成本上下浮动，与钴、锂价格走势关联较 大。目前在设备和工艺上各个厂家有所差异，生产三元材料的投料量也有所不同，结 合目前原材料的售价，我们根据生产每吨正极所需要的原材料进行理论用量和成 本分析，结合目前行业和相关厂家的数据和资料，我们做出以下假设：1、原材料成本计算是根据元素守恒定律、三元材料的化学式，以及原材料的损 耗率，计算出单位质量三元材料百学须先立志。朱熹大丈夫处世

15、，不能立功建业，几与草木同腐乎？罗贯中所需上游原材料的质量，乘以每种上游原材 料的价格，得到原材料成本；2、厂家自产前驱体生产三元正极材料；3、将三元材料的成本构成分为原材料成本、前驱体加工成本、正极材料加工成本，售价拆分是在三元材料成本的基础上加上前驱体加工毛利和正极材料加 工毛利；4、表中上游原材料价格全部为不含税单价，引用鑫椤锂电 2021 年 2 月 5日数据。根据我们测算，在厂家自产前驱体以及无原材料库存的情况下，当前 NCM523 和 NCM622 的毛利率仅为 6.97%和 7.21%，而 NCM811 的毛利率高达 26.19%，NCM811 的毛利率高出 NCM523 近 1

16、9 个百分点。下游需求爆发，碳酸锂涨价幅度高于氢氧化锂，8 系三元正极的原材料成本占比 低于 5 系和 6 系。在整个前驱体和正极材料制备过程中，单吨正极材料生产过程 的原材料成本占总成本的比重最大，NCM523、NCM622、NCM811 的原材料成本分 别达到 87.98%、86.78 和和 81.55%。硫酸钴是正极中价格最贵的原材料，NCM523 含钴量和 NCM622 相当，但 NCM622 材料由于镍增多而原材料最便宜的硫酸锰减 少，因此 NCM622 的原材料成本高于 NCM523，达到 11.29 万元/吨。而 NCM811 材 料不仅贵金属钴的用量最少，且使用了氢氧化锂作为锂

17、源，由于 2020 年 11 月以 来碳酸锂价格涨幅远高于氢氧化锂，当前碳酸锂售价已高于氢氧化锂，因此 NCM811 材料的原材料成本最低。我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武人不知而不愠，不亦君子乎？论语万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹汽车的 补贴力度，同时延长了补贴的期限。在正向激励和负向约束、补贴和非补贴、长 期和短期相结合的新能源车政策支持下，2020 年下半年欧洲市场新能源车需求 超预期呈现大爆发态势，新能车渗透

18、率快速增长。随着疫情好转叠加政策刺激，欧洲市场未来的增长很可能再次超出预期。欧洲新能源汽车需求爆发，首超中国成为新能车销量第一战场。2020 年欧洲市 场受到排放法规限制及政策补贴的影响，新能源汽车销量逆势大幅增长，根据 Marklines 数据显示，欧洲全年乘用车销量超 126 万辆，首次超越中国成为新能 车销量最高的市场。德国、法国和英国的新能源汽车销量尤为亮眼，其中德国以 年销量 40.4 万辆位居欧洲第一，约占 31.8%；法国销量为 19 万辆，位居欧洲第 二；英国以 18 万辆排名第三。另外，由于燃油车型受疫情影响销量承受较大冲 击，因此分母总体变小，在新能源汽车快速增长的背景下欧

19、洲市场的渗透率大幅 提升。国内新能源汽车销量同比增速由负转正，有望实现进一步高速增长。2020 年全 年中国实现新能源汽车销量 136.7 万辆，同比上升 13.3%。2019 年乘用车补贴大 幅下降，导致近几年来首次出现下滑。2020 年上半年受新冠疫情影响，新能源 汽车销量较为低迷。随着疫情恢复以及新车型的推出，2020 年 7 月开始销量开 始恢复正增长，并实现 2020 年国内新能车销量的同比增速由负转正。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸动力电池装机量稳定增长。2020 年国内动力电池装机量累计达 64.1GWh，同比增 长

20、3%，整体来看呈正增长态势。2020 上半年受疫情影响，下游新能源汽车销量下 滑使得动力电池装机量出现下降。下半年国内新能源市场恢复超预期，加之新车 型于下半年集中发布，带动了消费者购车热情，使得国内全年新能车销量超 135 万辆。分车型来看，2020年纯电动车型累计装机量达 59.5GWh，占总装机量的 92.82%；插电混动车型累计装机量达 4.5GWh，占总装机量的7.04%；燃料电池车 型累计装机量达 90.2MWh，占总装机量的 0.14%。动力电池装机增长态势稳定，行业需求逐年提升。受益全球新能源汽车市场的高 速增长，全球动力电池也进入爆发期，全球动力电池出货量从 2013 年的

21、13.8GWh 上升至 2020 年的 192.9GWh。GGII 预计，到 2025 年，中国动力电池出货量将达 到 670GWh。2.2 国内多项政策激活新能车市场，长续航与高能量密度是大势所趋 多项政策促新能车发展进入快车道。近十年间，国家密集出台多项扶持新能源汽 车发展的相关政策，从宏观综合、行业管理、税收优惠、科技创新、推广应用、基础设施等方面制定了全面的政策体系，促使我国的新能源汽车产业驶入快车道。2010 年，国务院将新能源汽车作为“国家战略人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备性新兴产业”；2012

22、年，节能与 新能源汽车产业发展规划（20122020）正式出台，并做为 2020 年以前我国新 能源汽车产业的发展导向标；2016 年出台节能与新能源汽车技术路线图，提 出在 2028 年新能源汽车逐渐成为主流产品，汽车产业初步实现电动化转型，智 能网联汽车技术产生一系列原创性科技成果；2017 年出台汽车产业中长期发 展规划为新能源汽车的发展进一步指明了前路和目标，包括继续完善创新体系，加强核心技术攻关能力，突破重点领域引领汽车产业转型升级，提升质量打造本 土国际领军企业等；2020 年国常会通过新能源汽车产业发展规划，明确引导 新能源汽车产业有序发展，推动建立全国统一市场，提高产业集中度和

23、市场竞争力。补贴政策额度收紧，技术标准要求渐高。从 2009 年开始新能源汽车推广试点以 来，我国接连推行补贴政策支持新能源汽车快速、稳定、健康的发展，此后并不 断对补贴政策进行调整。总体来看，国家坚持促进新能源汽车产业优胜劣汰，淘汰落后产能，支持行业龙头快速发展。补贴政策呈现额度收紧，技术标准要求逐 渐提高，更加注重安全性的长久趋势。新能车整体续航突飞猛进。2020 年上市的新能车中，短续航里程新能车的比例 缩小，长续航里程的新能车比例迅速增加，而且长续航车型扎推聚集。2019 年 市场上新能勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行车主

24、流续航里程 300 公里以上占比仅 15%左右，2020 年续航里程在 300 公里以上的占比已超过了 60%，预计 2021-2023 年将有更多续航超过 600km 甚至 800km 的新能车面市。新能车整体续航突飞猛进。2020 年上市的新能车中，短续航里程新能车的比例 缩小，长续航里程的新能车比例迅速增加，而且长续航车型扎推聚集。2019 年 市场上新能车主流续航里程 300 公里以上占比仅 15%左右，2020 年续航里程在 300 公里以上的占比已超过了 60%，预计 2021-2023 年将有更多续航超过 600km 甚至 800km 的新能车面市。动力电池系统能量密度大幅提升。

25、在整车布置空间有限的前提下，提升续航里程 一个有效的解决方案是提高电池系统的能量密度。市场需求驱动动力电池体系能 量密度不断的提升，2019 年新能车市场体系能量密度小于 120Wh/kg 的 占 70%以上，到 2020 年电 池 系 统 能量密 度 大 于 120Wh/kg 占市场份额 85%以上，而且已经 有体系能量密度 180Wh/kg 以上的电池系统面世。2.3 正极材料出货量快速增长，三元高镍化势不可挡 受益全球新能源汽车市场的高速增长，锂电正极出货量快速增长。2020 年中国 正极材料出货量为 51 万吨，同比增长 27%。从增长驱动力来看，带动全年正极 材料出货量一寸光阴一寸金

26、，寸金难买寸光阴。增广贤文常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文增长的主要原因有：1）尽管上半年需求低迷，但在年中一系列政策 驱动下，下半年市场快速回暖，三、四季度正极材料出货量同比增长均超 30%，带动全年出货量增长；2）在补贴刺激以及碳积分压力下，欧洲新能源汽车年销 量增长超过 100%，拉动 LG、宁德时代、SKI、SDI 等海外电池企业出货提升，进 而带动国内正极材料出货量的增长；3）2020 年储能与小动力等细分市场整体增 长幅度超 50%，带动上游电池以及正极材料需求量提升。三元装机占比过半，乘用车应用广泛。2016 到 2020 五年时间，新能源乘用车产 量逐年增加，三元动力电

27、池装机量也一路攀升，2020 年动力电池装机量达到 64.1GWh，三元装机量为 41.1GWh，占比达到近 64%。补贴对续航里程的要求持续 提高，有望带动三元电池市场份额持续提升。乘用车市场是三元电池主要应用领域，2019 年 NCM 三元动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和 EV 专用车实现装机量分别达 9.2GWh、1.5GWh 和 4.2GWh。2020 年 NCM 三元动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和 EV 专用车分别实现装机量达 26.6GWh、3.7GWh 和 3.0GWh，三元 NCM 在 EV 乘用车的装机量占比远远超过其他 车型。3、三元正极行业：格局

28、强化，需求高增 3.1 三元前驱体格局：上下游一体化布局，集中度略高于正极环节 其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备前驱体前五集中度 58%，略高于正极加工环节。2020 年前三季度全球三元前驱体 出货量前五大企业分别为中伟股份（18%）、广东邦普（15%）、格林美（13%）、华友钴业（11%）、优美科（11%）。前五合计占比 58%，集中度略高于正极材料加 工环节。上游企业或正极企业纷纷布局前驱体产能，专职企业具备更强客户视野和技术积 累。目前前驱体行业三类玩家均有参与：上游钴、锂企业的下游延伸布局，正极 企业的自用需求布局，或者针对前驱体生产研发的

29、企业。上游企业（如格林美、华友钴业等）具备资源优势，可以有效调节原材料价格波动的影响，同时布局前 驱体是继续向下游正极延伸的铺垫。下游正极企业（如当升、长远锂科）逐步加 大自身对前驱体的产能布局，更好的把握对正极材料品质的掌控，前驱体配制也 是研发的主要发力点。专职企业（如中伟、邦普）具备更好的客户视野和技术积 累，如中伟股份已全面进入包括 LG 化学、特斯拉、宁德时代、比亚迪、三星 SDI、ATL 在内的全球领先锂离子电池产业链，产品储备已覆盖全球主流电池企业。3.2 三元正极竞争格局：三元市场集中度较低，产能扩张集中 三元竞争格局分散：2020 年三元正极行业前五合计市占率 52%，其中前

30、三分别 为容百科技（市占率 14%）、天吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮津巴莫（市占率 11%）、长远锂科（市占率 10%），行业集中度较低，尚未出现明显领先的龙头。而在高镍市场上，2020 年容百科 技和天津巴莫合计市占率超过 85%，竞争优势明显。2020/2021 年行业三元有效产能约 24/31 万吨，前五集中度有望加强。2020 年后 各家产能大规模释放，预计 2020 年年底主流厂商产能可达 44 万吨，其中三元 全行业有效产能将近 24 万吨。扩产主要集中在容百、当升、长远、厦门钨业等 正极一二线，前五市占率有

31、望进一步提升。2020/2021 年行业三元有效产能约 24/31 万吨，前五集中度有望加强。2020 年后 各家产能大规模释放，预计 2020 年年底主流厂商产能可达 44 万吨，其中三元 全行业有效产能将近 24 万吨。扩产主要集中在容百、当升、长远、厦门钨业等 正极一二线，前五市占率有望进一步提升。3.3 三元正极行业空间：全球电动化提速，2025 年需求近 10 倍增长 全球长期电动化趋势确立，行业需求复合增速 55+%。2020 年全年电动车销量 287 万辆，同比增速 29%，对应全球动力电池需求为 149Gwh，2021 年持续高增长，预计全年电动车销 441 万辆左右，同比增速 54%；2025 年国内/海外电动车渗透 率分别预计 20%和 15%，对应全球电动车销量约 1600 万辆，较 2020 年复合增速 35+%，其中国内/人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备海外分别约 600/1000 万辆。对应 2025 年全球动力电池需求 约 1000Gwh，2020-2025 年 复 合 增 速 35+%。预 计 2021/2022/2025 年全球三元正极需 求分别 27/38/117 万吨，复合增速达到 55+%。其中海外市场将贡献主要需求增 量，同时会产生较大本土供给侧缺口。