锂电池正极材料优质客户壁垒分析

锂电池正极材料优质客户壁垒分析一、 锂电池正极材料优质客户壁垒磷酸铁锂正极材料是锂电池生产的核心材料，主流锂电池生产厂商对正极材料供应商实行严格的体系认证，对供应商的技术研发实力、生产工艺、产品品质控制、规模化供应能力、财务稳定性、生态环保等方面进行严格的认证，通常从前期客户接触到产品批量出货供应一般要经历较长时间的验证期。因此，主流锂电池生产厂商对原料质量要求严格，而新供货商认证周期较长，对长期合作的正极材料供货商粘性较大，一般不会轻易更换。二、 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%。（一）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。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（002340SZ）、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。（二）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）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。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。三、 产业链剖析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。目前，全球主流的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂与三元材料等四种。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。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。四、 细分市场分布从中国锂电池正极材料细分产品来看，钴酸锂占2021年锂电池正极材料出货结构的98%，锰酸锂占2021年锂电池正极材料出货结构的965%，三元材料占2021年锂电池正极材料出货结构的3806%，磷酸铁锂占比最多，为4249%。（一）细分市场一：钴酸锂市场钴酸锂由于具备倍率性能强、工作电压高、压实密度较高等优势，主要应用于3C电子领域。2017-2021年，钴酸锂产量持续增长，年均增长率达到了239%。2021年，中国钴酸锂产量101万吨，达到新高。2022年1-6月，中国钴酸锂产量为396万吨。（二）细分市场二：锰酸锂市场2017-2021年，我国锰酸锂产量整体呈现增长的趋势，年均增长率为284%。2021年产量为1111万吨，达到新高，同比增长298%。2022年1-6月，中国锰酸锂产量为321万吨。（三）细分市场三：磷酸铁锂市场磷酸铁锂材料凭借其安全性能好、比容量大、高温特性好、循环性能优异、无毒无污染等特性，成为锂电池正极材料行业未来主要的发展方向之一。2017-2021年，中国磷酸铁锂产量呈现增长的状态，并在2021年达到了4591万吨的产量，创造了新高，同比增长了2233%。2022年1-6月，中国磷酸铁锂产量为3847万吨。（四）细分市场四：三元材料市场按镍含量差异区分，当前行业主流的三元正极材料可以分为低镍（以NCM333等3系为主）、中镍（以NCM523等5系为主）、中高镍（以NCM613、NCM622等6系为主）和高镍（以NCM811等8系为主），能量密度随着镍含量的提高而提升。目前，NCM523为国内最主要的三元材料，鉴于综合性能、安全性、成本等方面的优势，预计未来几年NCM523在三元材料中的产销情况仍将保持行业领先地位。五、 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，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。（一）磷酸锰铁锂是磷酸铁锂升级方向磷酸铁锂电池的能量密度已经接近天花板。磷酸锰铁锂（LMFP）作为磷酸铁锂的升级版，磷酸锰铁锂（LiMnxFe1-xPO4）是在磷酸铁锂（LiFePO4）的基础上掺杂一定比例的锰（Mn）而形成的新型磷酸盐类锂离子电池正极材料。通过锰元素的掺杂，一方面使得铁和锰两种元素的优势特点能够有效结合，而另一方面锰和铁的掺杂不会明显影响原有的结构。高能量密度是磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂的核心优势。磷酸铁锂和磷酸锰铁锂理论克容量（170mAh/g）一样，但放电平台却不同；磷酸锰铁锂中锰离子开路电压放电平台为41V，磷酸锰铁锂总体放电平台38V-41V；磷酸铁锂理论放电平台是34V，实际水平32-33V。磷酸锰铁锂对比磷酸铁锂具有更高的电压平台，能量密度可以比其高出15%左右，且保留了磷酸铁锂电芯的安全性及低成本特性。磷酸锰铁锂过去受限于其较低的导电性能与倍率性能，商业化的进程缓慢。随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步，一定程度改善了其导电性，磷酸锰铁锂产业化进程开始加速。磷酸锰铁锂制备工艺与现有磷酸铁锂生产体系区别不大，主要需要通过包覆、掺杂、纳米化等改性技术来解决其电导率较低的问题，两者成本差异也在可接受范围之内。多重优势使磷酸锰铁锂愈发受到市场青睐。目前，电池企业、正极材料厂商正积极布局磷酸锰铁锂产能，经历一两年左右的认证周期和生产放量后，磷酸锰铁锂将步入产业化进程。随着国内多个磷酸锰铁锂材料项目的建成投产，以及头部电池企业应用带动，国内有材料企业预计，最晚2023年国内会稳定批量生产，并规模化应用到电动汽车领域。动力电池企业方面，目前拥有磷酸锰铁锂技术储备的电池厂商包括：宁德时代、比亚迪、国轩高科等，主要以专利技术研发、投资布局为主。宁德时代、欣旺达及亿纬锂能的磷酸锰铁锂电池已在今年上半年通过电池中试环节，正在送样品给车企测试。宁德时代计划于今年下半年量产该产品。当下已在磷酸锰铁锂有所布局的正极厂商包括：德方纳米、鹏欣资源、当升科技、中贝新材料、天津斯特兰等。据测，磷酸锰铁锂单吨锰用量约0203吨。未来随着磷酸锰铁锂放量，电池级锰源需求有望迎来新一轮高增长。目前与锰产业相关企业包括红星发展、南方锰业、湘潭电化、中钢天源等。（二）三元正极高镍化趋势愈加明显Ni元素比例在60%及以上的称为高镍三元材料。高镍化三元将持续成长为长续航车型的主流技术，随着相关技术发展以及整车平台功能整合，未来新能源汽车将持续向更高能量密度、更长续航里程发展，高镍化三元锂电池的发展趋势愈加明显。根据SMM上海有色金属网数据，2021年国内三元正极材料仍以高电压Ni5系产品为主，占比46%，其次为Ni8系高镍产品，占比为36%，Ni6系产品占比为16%。从技术端来看，高镍三元相较于其他正极材料技术壁垒更高，不仅需要较高的研发技术门槛，还需要更高效稳定的工程技术能力及更精细的生产管理水平。从能量密度端来看，在导入超高镍正极材料后，电芯的能量密度已达到300-400Wh/kg，拉大与磷酸铁锂电芯的差距，可以更好地满足新能源汽车轻量化、智能化的发展要求。从市场端来看，众多跨国车企选择高镍动力电池技术路线，作为实现高端应用场景、高续航里程的商业化方案，加快了高镍动力电池技术路线的推广和普及。宝马、大众、戴姆勒、现代、通用、福特等国际主机厂加速电气化转型，纷纷推出多款中高端乘用车车型，电池技术路线向高镍电池倾斜，进而对高镍电池产生强劲需求。从成本端来看，高镍三元正极材料使用更少的钴金属，降低了原材料成本，带来高镍化三元锂电池单位成本下降，有利于新能源汽车的普及。因此，在高镍三元趋势更加明确的背景下，竞争格局更加清晰，龙头企业将进一步受益。在高镍电池赛道上，宁德时代、松下、LG能源、三星SDI、SKI等头部选手已经大规模量产供应镍含量超过80%的NCM和NCA电池，并将目标瞄准了镍含量90%以上的超高镍电池。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，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。目前产业界中鲜有富锂锰基的应用案例，各电池及材料厂商尚未给出明确时间表。容百科技、当升科技具有布局富锂锰基正极材料开发；容百科技所制低钴材料扣电池常温033C电流密度下放电比容量245mAh/g；低成本高容量，适用于液态电池，目前样品已送样国内外多家电芯企业进行测试。当升科技20年报称将推进固态锂电、富锂锰基、钠离子电池战略新产品的开发，完善知识产权战略布局，加强专利风险防御及保护机制，抢占下一代锂电正极材料的技术高地。高电压镍锰酸锂：其平台电压约为47V（负级为锂），比磷酸铁锂高约40%，比三元材料高约25%，理论比容量为1467mAh/g，可逆比容量可达140mAh/g，能量密度达650Wh/kg。并且它不含钴，主要是锰和镍，且镍的含量也较低，具有低成本的优势。高电压镍锰酸锂三维的锂离子通道和稳固的尖晶石结构，使其具有优异的低温性能、倍率性能和安全性能，可满足动力电池快速充放电和全气候使用条件的要求。在锂资源利用率方面，镍锰酸锂在充电态锂离子几乎完全脱出，锂离子利用率接近100%，以其取代目前动力市场上应用的第二代的磷酸铁锂和三元动力电池将为全球分别节省30%和50%的锂资源。因此镍锰酸锂是理想的下一代安全、低成本、高比能量的动力电池正极材料。锂电池正极材料的上游资源方面，磷酸铁锂的原材料是碳酸锂、磷酸二氢铵/磷酸氢二铵、硫酸亚铁等。其中，硫酸亚铁、磷酸二氢铵是常见的化学制品，产量巨大；锂资源方面，我国是全球第四大锂资源国，占据全球锂资源总量的22%。产业链下游方面，按应用比例大致可以区分为动力电池领域和非动力电池领域。其中，动力电池领域主要对应新能源汽车的电池动力，约占全球锂电池应用结构的467%；非动力电池的细分应用领域较为广泛，包括3C（含手机、便携式电脑和其他消费电子）、储能、其他应用（如电动两轮车）等方面。尽管2020年年初遭遇疫情，但正极材料全年仍保持较高的增长速率。从需求端来看，动力电池部分主要是受到补贴刺激及碳积分的压力，欧洲新能源汽车年销量增长超过100%，拉动众多电池企业出货提升，进而带动国内正极材料出货量的增长。非动力电池部分主要受疫情影响，全球居家办公比例提升导致办公用的平板电脑、笔记本需求大幅增加，再叠加5G手机换购、TWS、智能穿戴等终端需求增长，进而对钴酸锂材料需求拉动显著。随着电动工具市场产业链向国内转移、储能和小动力细分市场整体大幅度增长，更加带动了正极材料市场的需求。此外，随着新能源汽车补贴持续退坡等因素的叠加，LFP的性价比优势显现，市场需求更为旺盛。2020年NCM正极材料占比略微下滑，磷酸铁锂占比由22%上升到25%17。从细分市场来看，2020年LFP材料CR5提升了近9个百分点，达到834%。受近几年国家新能源汽车补贴政策的影响，动力电池市场重心从LFP转移至NCM，带动LFP电池及材料相关产业链需求下降，导致上游LFP材料企业数量大幅减少。而随着补贴政策退坡、市场需求骤增时，可提供高性价比LFP材料的企业数量有限，因此集中度出现显著提高。而且这些LFP头部企业在市场需求低迷阶段，经过技术储备和产品调整后，具备更强的竞争力与优势。2020年，NCM材料CR5为434%，较2019年下降7%，市场竞争格局较为分散。正极材料行业作为典型的制造业，龙头的低成本优势是驱动行业集中度提升的重要因素。对于NCM材料而言，原材料成本占比在90%左右，远高于负极（43%）和隔膜（30%）。正极原材料锂、钴、镍各家采购价格差异小，同时较低的制造和人工成本占比导致各家难以通过规模效应和工艺差异在制造及人工成本方面拉开差距。因此NCM各生产商营业成本差异小，龙头公司难以通过低成本优势提升份额。此外，受惠于近几年的补贴政策，有更多新厂商进入NCM制造行业，也加剧了行业竞争格局。六、 锂电池正极材料行业发展现状（一）产值由于上游锂、钴、镍等金属价格的大幅上涨，正极材料的价格也随之出现较大幅度上涨，整个正极材料行业在2021年呈现价量齐升的繁荣景象并一直延续至今。2021年中国正极材料的产值达到14191亿元，同比增长1231%，超过2017年产值的增幅。预计2022年产值将达1631亿元。（二）出货量近年来，得益于新能源汽车和储能行业的发展，锂电池出货量提升，带动我国锂电池正极材料出货量快速增长。2021年，中国锂电正极材料出货量为1094万吨，同比增长985%，预计2022年我国正极材料产量将达131万吨。（三）市场结构2021年锂电池正极材料中，磷酸铁锂正极材料出货量455万吨，占比最多，达416%。在连续五年出货量落后三元的情况下实现反超，磷酸铁锂正极材料成为正极材料细分领域出货量最多，且增长速度最快的子行业。其次分别为三元正极材料、锰酸锂正极材料、钴酸锂正极材料，占比分别为386%、101%、98%。（四）竞争格局目前中国锂电正极材料市场竞争激烈，集中度较低。其中容百科技、当升科技、巴莫科技、长远锂科、南通瑞翔在三元正极材料中处于领先地位，占比分别为15%、13%、12%、10%、10%；磷酸铁锂正极材料前五企业分别为湖南裕能、德方纳米、常州锂源、融通高科、湖北万润，占比分别为22%、19%、11%、10%、6%。七、 行业政策背景：新能源汽车与储能行业双双助推锂电池产业链需求增长从锂电池正极材料的政策环境来看，近年来，我国出台多部政策鼓励锂电池行业的发展，行业相关标准陆续出台。未来我国锂电池正极材料行业发展将逐渐规范化、标准化，随着新能源汽车、储能等领域鼓励政策的陆续实施，我国锂电池产业链需求将进一步提高，锂电池正极材料行业发展前景广阔。