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锂电池正极材料全景解析!
锂电材料处于整个锂电池产业链的上游,主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大材料组成。

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。

该环节虽然产值较高,但在议价能力方面“两头受压”(上游资源与下游电池)。
由于正极材料在锂电池材料成本中所占的比例达30-40%,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。
从当前时点来看,各类正极材料的马太效应正在形成,产品开始分层,在主流产品线上已进入至数家头部大厂之间的动态博弈阶段。


图片锂电池正极材料体系分类


锂电池按照正极材料体系来划分,主要分为钴酸锂(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))等技术路线。
钴酸锂成本较高、寿命较短,主要应用于3C产品;锰酸锂能量密度较低、寿命较短但成本低,主要应用于专用车辆;磷酸铁锂寿命长、安全性好、成本低,主要应用于商用车;三元材料尤其是NCM能量密度高、循环性能好、寿命较长,主要应用于乘用车。
高镍是新的起点,大幅抬升三元材料的进入门槛,当前高镍材料正在进一步从8系向超高镍9系发展。
2020年1-11月我国正极材料出货量接近40万吨。在量的增长之外,出货量结构上也有显著变化,其中磷酸铁锂和三元的占比持续提升,贡献了主要的增量。
2020年1-11月中国NCM三元材料约21%产量出口海外,波兰与韩国是最主要出口流向;铁锂与锰酸锂产能基本全部汇聚在中国,海外产能占比仅约5%;钴酸锂产能中国约占全球70%,韩、日两国占比约为19%。

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锂电正极材料竞争格局


中国是全球正极材料主要产能集中地,占比约60%
国内正极材料环节的产能庞大,头部集中化趋势逐步显现。
其中钴酸锂的集中度最高,磷酸铁锂次之,三元材料则相对偏低,2020年三类正极材料的CR3份额分别为68%、50%、35%
据数据统计显示,2020年第一季度实现供货的正极材料厂商17家,相比2019年减少了7家,表明行业洗牌已经开始,产能、技术、客户结构较差的小企业开始退出市场,集中度有望加速提升。
电池材料代表性企业主要有11家,其中正极材料主要有四家当升科技、容百科技、杉杉股份、德方纳米)。
根据真锂研究数据显示,2019年行业排名前三的公司中,德方纳米正极材料出货均为磷酸铁锂容百科技正极材料出货均为三元材料
当前全球正极企业的产能布局已不再局限本国,而是全球化布局,其大多谋划长远,布局如高镍化、高电压、固态电池材料等技术方面。
国内正极材料客户结构进一步优化,当下聚焦海内外头部电池商:
图表来源:五矿证券


三元材料

三元材料的高能量密度优势使其在动力领域占据了重要地位,动力电池的发展也带动了三元材料的放量。

2020年1-11月三元总出货量为17.8万吨,同比微降0.7%,其他及海外用量为11.3万吨。
国内三元正极行业的参与者众多,由于三元等材料体系的产能投资所需资本开支高且技术迭代较快,常规三元正极制备工艺的壁垒较低,且后续衍生型号众多,导致技术路线分化,因此三元正极行业的集中度一直较低。
三元材料厂商竞争激烈,格局较为分散,头部大型厂商之间的份额差距较小,2020年行业CR5约为52%。从动态视角来看,行业集中度呈现上升趋势。
高工锂电数据显示,在2019年国内三元正极市场中,容百锂电、长远锂科、湖南杉杉、当升科技、厦门钨业、振华新材料、天津巴莫等企业占据主要地位。
数据来源:高工锂电,东方证券
2020年1-5月三元电池领域LG化学超比亚迪位列第二,市占率高达19.1%,三元电池市场格局由2019年宁德时代(50.5%)、比亚迪(19.7%)“双寡头”格局转变为宁德时代(45.1%)、LG化学(19.1%)、比亚迪(17.0%)“三寡头”格局。


高镍三元

由三元材料产品同质化程度较高的常规型产品竞争日趋激烈,倒逼企业加快高镍化单晶化等新系列产品开发,同时加大对头部电池企业的拓展。
虽然中国占据着全球半数以上的三元材料产能,但在高镍市场方面国内三元材料企业还有提升空间。
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
据华安证券报告数据显示,容百高镍产量占比70%左右,处于高镍三元行业龙头地位巴莫、贝特瑞与邦普则处于行业第二梯队当升科技、长远锂科、杉杉股份、振华新材等企业距离TOP4都有一定的差距,处于行业第三梯队
就当前国内高镍三元材料的供货格局来看,2020年国内第一、二梯队的高镍三元材料有望继续扩大其出货规模,从而跻身全球一流高镍三元材料生产商地位,而对于第三梯队的企业而言,如何正确的把握客户需求,生产出差异化的产品,将成为未来公司发展的重要目标。
受疫情影响,欧美多家车厂选择关停工厂,松下、LG、三星等企业也相继关停了其位于欧美地区的电池厂。丰田、松下等企业也开始考虑或者关停日本本土的工厂,在一定程度上抑制海外市场对于日韩企业高镍三元材料的需求。
正极材料同行业可比公司经营情况比较:
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资料来源:中国化学与物理电源行业协会,华安证券研究所


磷酸铁锂图片

虽然在与磷酸铁锂电池的竞争中,三元锂电池在安全性和稳定性上略逊一筹,但确具有其他电池无法比拟的电池能量密度、材料成本、续航里程的优势。
磷酸铁锂主要以国内动力领域为主,但过去受补贴标准制约发展几乎停滞;但随着磷酸铁锂性价比优势突出,在储能等非动力领域的应用快速发展,尤其在2019年开始爆发。
在电芯层面,磷酸铁锂成本低廉的优势显著,使用成本仍然显著优于三元,在正极和电芯层面有50%和20%以上的降本优势,并且由于不含钴镍等贵重金属,磷酸铁锂价格波动远小于三元,利于成本管控。
图片
磷酸铁锂电池龙头企业通过差异化创新加大技术领先优势。从产能规划格局上看,磷酸铁锂行业集中度将显著提升,已进入领军厂商之间的拼杀阶段,2020年行业CR5约75%(CR3为50%),相比之下在2017年度这一数字仅为37%。
在主流企业中,比亚迪、国轩以自用为主,德方纳米、贝特瑞、湖南裕能、湖北万润则外售。
其中德方纳米仍维持龙头地位,市占率接近30%。2020年底和目前在建产能均位于行业第一,2021年市占率有望回升至29%以上。
湖南裕能在获得宁德时代和比亚迪增资后计划将产能扩充至10万吨以上,位于行业第二。

从电池包以及结构层面看,磷酸铁锂由于其成熟稳定性,在“刀片”“CTP”等结构创新和成组效率上占据优势,但是随着三元尤其是高镍三元的技术发展成熟稳定,也有提升空间,差距会缩小。

宁德时代的“CTP”技术可以将磷酸铁锂电池能量密度提升至160Wh/kg以上,用在三元上则可以提升至200Wh/kg。

除宁德时代、比亚迪2家供应商在三元电池和磷酸铁锂路线均有较高的市场份额之外,其他竞争对手大多专注于一种技术路线,比如专注三元的力神、中航锂电、孚能科技专注磷酸铁锂电池的国轩、亿纬锂能等。之前的动力电池供应商沃特玛、比克电池等份额逐渐缩小,产能出清。
磷酸铁锂格局变化(2017-2020):
图表来源:高工锂电,华安证券


钴酸锂材料

钴酸锂主要用于消费电子领域,和消费电子行业景气度相关度高。2014年钴酸锂出货量3.24万吨,2019年为6.62万吨,基本五年实现了翻倍,增速较缓慢;2020年1-11月为6.26万吨,同比下降2.7%。
钴酸锂材料的竞争格局已基本确立,2020年CR3和CR5分别达到68%和84%,其中厦钨的市场份额升至39%,未来高电压钴酸锂等产品或促使产品壁垒进一步提升,高低端需求分层。
正极材料2020年市场竞争格局:
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未来高镍三元和磷酸铁锂电池将分别凭借性能和价格优势占据国内动力电池市场的主要份额,改变目前中镍三元为主的局面,预计到2025年高镍三元和磷酸铁锂电池合计占比将超过80%。
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图片全球机遇


从全球视角来看,日系、韩系领军电池厂的高端新产品更倾向于通过其内部正极产能或通过其本土供应商来实现推广和上量,尤其在全球新能源汽车形成区域供应链的趋势下,该情形愈发普遍,从日韩到欧洲,海外正极材料正在实施大规模的产能建设。
从机遇来看,中国的三元前驱体产能对于全球锂电巨头已不可或缺,而中国的正极材料环节也正在持续追赶与日本、韩国的技术差距,未来有望在全球主流、高端供应系统中扮演更重要的角色。
后疫情时代全球经济转型推动锂电供给端加码,叠加汽车电动化浪潮催生需求端爆发,全球即将迎来新一轮新能源产业扩产周期。作为产业链上游的锂电池材料产业链有望整体受益。


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