正極：產(chǎn)能利用率分化，龍頭依托技術(shù)與客戶(hù)優(yōu)勢(shì)壯大

2.1、正極材料是電池性能關(guān)鍵，低成本與高比容量是方向

正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分，是電池材料中規(guī)模最大、產(chǎn)值最高的環(huán)節(jié)，占比電池完全成本約24%、占比材料成本約40-44%，正極材料對(duì)于下游動(dòng)力電池與新能源車(chē)的成本影響巨大。

正極材料的關(guān)鍵指標(biāo)包括比容量、循環(huán)性能（壽命）、成本、安全性等。正極材料作為電池的核心部件，對(duì)電池的能量密度和循環(huán)壽命等指標(biāo)有重要影響，其容量大小直接影響鋰電池能量密度，循環(huán)性能直接影響電池的使用壽命。理想的鋰電池正極材料需要有較大的比容量、循環(huán)壽命長(zhǎng)、出色的低溫和倍率特性、較高的安全性和環(huán)境友好度以及較低的成本等特性。

縱觀正極材料的發(fā)展歷史，低成本與高容量始終是突破的主要方向。

（1）早期鈷酸鋰階段：最早的商業(yè)化正極材料，適用于消費(fèi)電子，成本較高。最早的正極材料為日韓企業(yè)開(kāi)發(fā)的大容量鈷酸鋰，其理論容量達(dá)到274mAh·g-1，同時(shí)壓實(shí)密度在產(chǎn)業(yè)化的正極材料中最高，制備的電池?fù)碛休^高的體積能量密度，因此在電池體積能量密度要求苛刻的消費(fèi)電池市場(chǎng)具有較為成熟的應(yīng)用。但其存在成本過(guò)高、高電壓下材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差、實(shí)際比容量與理論比容量差距較大（實(shí)際容量?jī)H約140mAh·g-1）等問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足動(dòng)力電池的要求。

（2）錳酸鋰和磷酸鐵鋰階段：降低成本，采用比容量稍低的材料。為了降低正極材料的成本，錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極迎來(lái)發(fā)展。雖然在理論比容量上，錳酸鋰和磷酸鐵鋰均低于鈷酸鋰，但一方面其制備的電池能量密度能基本滿(mǎn)足下游要求，另一方面，兩者原材料來(lái)源豐富、成本低廉、安全性出色，對(duì)續(xù)航要求低、成本敏感的下游應(yīng)用較為友好。其中錳酸鋰循環(huán)壽命較短，主要用于電動(dòng)工具、混動(dòng)電動(dòng)車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)等領(lǐng)域；而磷酸鐵鋰綜合性能優(yōu)于錳酸鋰，因此在新能源商用車(chē)動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

（3）三元材料階段：容量提高，成本抬升。為了降低鈷酸鋰的成本，用鎳代替鈷的“鎳酸鋰”正極憑借更低的成本、更高的比容量開(kāi)始得到應(yīng)用，但其存在制備困難、材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、電池循環(huán)性能差等較難解決的問(wèn)題，于是鈷和錳摻雜的NCM三元材料得到應(yīng)用。另一方面，隨著消費(fèi)者對(duì)于新能源車(chē)?yán)m(xù)航里程的要求日益提升，理論比容量更高的三元材料滲透率快速提升。與鈷酸鋰相比，由于鈷元素用量較少，三元材料成本較低；而與錳酸鋰、磷酸鐵鋰相比，其具有更高的比容量，逐漸成為新能源乘用車(chē)主流選擇，但其具有成本較高的劣勢(shì)。

2.2、三元材料與磷酸鐵鋰是主流，兩者各有優(yōu)勢(shì)將長(zhǎng)期共存

目前動(dòng)力電池主流正極材料為磷酸鐵鋰和三元材料。隨著下游新能源車(chē)滲透率的提升，過(guò)去幾年正極材料的出貨量保持快速增長(zhǎng)。2020年國(guó)內(nèi)正極材料的出貨量達(dá)到51萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)26.2%，近5年的復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到35.2%。由于成本與比容量兼顧，磷酸鐵鋰和三元材料是目前主流正極材料。

三元材料憑高比容量占據(jù)主流，磷酸鐵鋰依托成本優(yōu)勢(shì)出貨量回升。由于前期政策補(bǔ)貼傾向長(zhǎng)續(xù)航里程的新能源車(chē)，比容量更有優(yōu)勢(shì)的三元材料出貨量從2015年的3.65萬(wàn)噸（占比32%）躍升至2020年的23.6萬(wàn)噸（占比46%）。但隨著新能源車(chē)補(bǔ)貼退坡、電池企業(yè)降本壓力增大，以及儲(chǔ)能等領(lǐng)域的需求快速上升，2019-2020年低成本的磷酸鐵鋰出貨量占比在下跌三年后迎來(lái)持續(xù)回升，2020年出貨量達(dá)12.4萬(wàn)噸（同比+40.9%），占比提升3pcts到25%。

2020年正極材料均價(jià)處下滑態(tài)勢(shì)，需求向好帶動(dòng)當(dāng)前價(jià)格回升。由于正極材料生產(chǎn)成本下降，同時(shí)補(bǔ)貼退坡導(dǎo)致的新能源車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈面臨降本壓力向上游傳導(dǎo)；另一方面，正極材料集中度較低，與下游議價(jià)能力相對(duì)較弱，2020年全年正極材料均價(jià)呈現(xiàn)下滑態(tài)勢(shì)。2020年Q4以來(lái)，受終端新能源車(chē)旺盛的需求驅(qū)動(dòng)，正極材料供需趨緊，價(jià)格從底部回升。

2.2.1磷酸鐵鋰：成本低廉、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性較高

磷酸鐵鋰具有成本低廉、安全性高、循環(huán)壽命可以達(dá)到與車(chē)輛運(yùn)行生命周期相當(dāng)?shù)戎T多優(yōu)勢(shì)，一度被認(rèn)為是理想的電動(dòng)車(chē)正極材料，但其能量密度的上限較低，導(dǎo)致其應(yīng)用受到一定程度的限制。

磷酸鐵鋰制備工藝主要采用高溫固相法合成。從制備工藝來(lái)看，磷酸鐵鋰的制備有高溫固相反應(yīng)法、碳熱還原法、噴霧熱解法、水熱法等，其中高溫固相反應(yīng)法是目前發(fā)展最為成熟也是使用最廣泛的方法。通過(guò)將磷酸鐵、鋰源和包覆劑混合研磨并在氮?dú)庵袩坪螅?jīng)后處理得到產(chǎn)物磷酸鐵鋰。高溫固相法合成工藝簡(jiǎn)單，制備條件易控制，但存在晶體尺寸較大、粒徑不易控制、分布不均勻、形貌不規(guī)則等缺點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品倍率特性較差。

磷酸鐵鋰的原材料成本大幅低于三元材料。正極材料的產(chǎn)品定價(jià)模式較為成熟，一般采用“原材料成本＋其他制造成本＋正極材料企業(yè)毛利”的定價(jià)模式，其中原材料的成本占比約90%，因此原材料成本很大程度決定了正極材料的成本。

對(duì)比來(lái)看，磷酸鐵鋰的原材料主要由鋰源（碳酸鋰）、鐵源（亞鐵鹽）和磷源（磷酸鹽）構(gòu)成，主要原材料價(jià)格均較低。常規(guī)三元材料（如NCM111，NCM523和NCM622）的鋰源也是碳酸鋰，而高鎳三元材料（NCM811）的鋰源則是一水合氫氧化鋰；三元材料的其他原材料主要包括鎳鹽、鈷鹽和錳鹽,其中硫酸鎳和硫酸錳價(jià)格較低且波動(dòng)穩(wěn)定，但硫酸鈷的價(jià)格較高且波動(dòng)大，對(duì)三元材料成本影響較大，直接導(dǎo)致使用三元材料成本大幅高于磷酸鐵鋰。

自燃溫度較高，燃燒速度緩慢，磷酸鐵鋰安全性能領(lǐng)先。一般而言，磷酸鐵鋰自燃溫度高達(dá)800℃，除極端情況外，發(fā)生自燃概率相對(duì)較低。此外，磷酸鐵鋰高溫分解不會(huì)釋放氧氣，因此即使發(fā)生自燃，燃燒速度也較緩慢。而三元電池的自燃溫度為200℃，且分解時(shí)會(huì)釋放氧氣，與電池里可燃的電解液、碳材料一同被點(diǎn)燃，加劇材料燃燒，甚至引發(fā)爆炸。對(duì)比來(lái)看，磷酸鐵鋰電池的自燃像是“煤”的燃燒，三元電池的自燃像是“火藥”的爆炸，磷酸鐵鋰安全性能更高。

磷酸鐵鋰材料穩(wěn)定，理論循環(huán)壽命較長(zhǎng)。由于磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)定性好，鋰離子的嵌入和脫出對(duì)晶格的影響不大，故而具有良好的可逆性，理論循環(huán)壽命較長(zhǎng)。另一方面，國(guó)內(nèi)的磷酸鐵鋰廠商已擁有成熟的制造工藝，可最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電池在實(shí)際使用中也具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

2.2.2三元材料：高理論比容量帶來(lái)相關(guān)電池能量密度優(yōu)勢(shì)明顯

三元正極材料分為NCM（鎳鈷錳）和NCA（鎳鈷鋁）兩個(gè)體系，其中國(guó)內(nèi)三元材料以NCM為主，日韓以NCA為主。NCM材料中，根據(jù)鎳鈷錳三種金屬含量的比例不同，主要分為NCM333、NCM523、NCM622和NCM811，其中NCM811與NCA屬于高鎳三元材料。理論上，材料中鎳的含量越高，材料比容量越大，相同條件下，對(duì)應(yīng)電池的能量密度也越高。

從制備工藝來(lái)看，三元前驅(qū)體的制備技術(shù)壁壘相對(duì)較高。三元正極材料的生產(chǎn)主要包括前驅(qū)體制備、燒結(jié)、包裝等工序，其中前驅(qū)體的性能直接決定了燒結(jié)后三元材料的理化指標(biāo)。目前三元前驅(qū)體的制備主要采用氫氧化物共沉淀法，通過(guò)將硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸錳、氫氧化鈉、氨水等原料按一定比例置于反應(yīng)釜中，使鹽、堿發(fā)生中和反應(yīng)生成三元前驅(qū)體晶核并長(zhǎng)大。由于在反應(yīng)過(guò)程中需控制鹽、堿、氨水的濃度、原料加入速率、反應(yīng)溫度、PH、攪拌速率、反應(yīng)時(shí)間、漿料固含量等多個(gè)指標(biāo)，因此前驅(qū)體制備是三元材料制備過(guò)程中壁壘較高的環(huán)節(jié)。

三元材料理論比容量較大，對(duì)應(yīng)電池體系能量密度更高。一般而言，三元材料NCM的理論比容量在278mAh·g-1左右，實(shí)際比容量根據(jù)Ni含量不同在150-220mAh·g-1之間，且受限技術(shù)成熟度的限制，國(guó)內(nèi)三元材料出貨仍以NCM523為主，因此其理論性能極限遠(yuǎn)未到達(dá)。磷酸鐵鋰?yán)碚摫热萘繛?70mAh·g-1，實(shí)際比容量在140-160mAh·g-1，對(duì)應(yīng)電池的能量密度在130-150Wh·kg-1，提升空間相對(duì)有限。

2.2.3三元與磷酸鐵鋰將并存，長(zhǎng)期來(lái)看三元能量密度潛力更大

優(yōu)勢(shì)各顯，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰和三元材料將并存發(fā)展。當(dāng)前動(dòng)力電池正極材料的應(yīng)用來(lái)看，在商用車(chē)和專(zhuān)用車(chē)動(dòng)力電池領(lǐng)域，磷酸鐵鋰憑借成本優(yōu)勢(shì)與安全性牢牢占據(jù)主流；三元材料電池的能量密度更高，對(duì)應(yīng)電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程更長(zhǎng)，但其成本高于磷酸鐵鋰，安全性與電池壽命也遜色于磷酸鐵鋰，因此在對(duì)續(xù)航要求較高、價(jià)格敏感度相對(duì)較低的乘用車(chē)領(lǐng)域占比較高。

由于目前國(guó)內(nèi)三元材料的主要出貨產(chǎn)品為NCM523，能量密度優(yōu)勢(shì)相對(duì)磷酸鐵鋰較小；且部分電池廠商通過(guò)改進(jìn)電池設(shè)計(jì)方案等方式提升磷酸鐵鋰電池實(shí)際能量密度，如比亞迪的刀片電池技術(shù)、寧德時(shí)代的CTP技術(shù)、國(guó)軒高科的JTM技術(shù)等，有效縮小了磷酸鐵鋰電池三元電池在能量密度上的差距。我們認(rèn)為，在動(dòng)力電池領(lǐng)域，在當(dāng)前下游補(bǔ)貼退坡成本敏感度提升、高鎳三元技術(shù)尚未完全成熟的情況下，磷酸鐵鋰將與三元材料并存發(fā)展。

長(zhǎng)期看，三元材料理論性能更優(yōu)，高鎳無(wú)鈷化趨勢(shì)下，未來(lái)發(fā)展空間更大。由于磷酸鐵鋰的理論比容量上限較低，目前實(shí)際比容量已經(jīng)接近理論上限，未來(lái)提升有限。而近年來(lái)三元材料高鎳無(wú)鈷化技術(shù)不斷優(yōu)化，高鎳化通過(guò)增加鎳元素含量提升材料的比容量，以提升電池能量密度（如寧德時(shí)代的第二代NCM811電池能量密度已到達(dá)304Wh·kg-1）；無(wú)鈷化通過(guò)降低鈷含量，有效降低材料成本。隨著三元材料高鎳無(wú)鈷化，電池能量密度及生產(chǎn)成本將持續(xù)優(yōu)化，我們認(rèn)為長(zhǎng)期來(lái)看三元材料在動(dòng)力電池領(lǐng)域發(fā)展空間更大。

2.3、正極材料當(dāng)下格局分散，領(lǐng)先企業(yè)有望脫穎而出

正極材料進(jìn)入門(mén)檻較低導(dǎo)致行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈、集中度分散。一方面，由于正極材料在鋰電池中的成本占比較高，是四大電池材料中市場(chǎng)空間最大的品種；另一方面，低端正極材料的工藝成熟，進(jìn)入門(mén)檻較低，因此國(guó)內(nèi)正極材料行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，行業(yè)內(nèi)企業(yè)較多，上游鋰、鈷企業(yè)和下游的電池企業(yè)等新進(jìn)入者也在競(jìng)相布局，導(dǎo)致行業(yè)集中度較低。2018年整體正極市場(chǎng)的CR5為34%，CR10為57%。

磷酸鐵鋰行業(yè)格局好于三元材料。正極材料中，磷酸鐵鋰由于先前供給過(guò)剩價(jià)格下跌，行業(yè)經(jīng)歷洗牌，行業(yè)內(nèi)企業(yè)數(shù)量較少，頭部企業(yè)在技術(shù)、規(guī)模、成本和客戶(hù)粘性上均更具優(yōu)勢(shì)。2019年磷酸鐵鋰行業(yè)出貨量CR5已達(dá)到83%。相比于磷酸鐵鋰，三元材料行業(yè)的集中度較低，領(lǐng)先企業(yè)優(yōu)勢(shì)不明顯，2019年的出貨量CR5為44%，行業(yè)主要企業(yè)超過(guò)15家。

正極材料產(chǎn)品差異化，行業(yè)格局優(yōu)化。一方面，由于正極材料對(duì)于鋰電池性能的影響巨大，隨著國(guó)內(nèi)鋰電池技術(shù)的發(fā)展，下游客戶(hù)對(duì)正極材料的性能要求越來(lái)越高，高電壓、高倍率等技術(shù)領(lǐng)先的產(chǎn)品需求持續(xù)增長(zhǎng)。另一方面，隨著高鎳無(wú)鈷化趨勢(shì)以及領(lǐng)先企業(yè)的高電壓、高倍率等產(chǎn)品逐步成熟，正極材料的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局正在逐步分化，高低端產(chǎn)能的產(chǎn)能利用率差距拉大。

具體來(lái)看，領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)更有保障，其依托技術(shù)優(yōu)勢(shì)綁定寧德時(shí)代、比亞迪、LG、松下等下游電池大客戶(hù)，市占率也隨著電池行業(yè)的馬太效應(yīng)而逐步提升。技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)與大客戶(hù)優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)高端正極材料產(chǎn)能接近滿(mǎn)產(chǎn)滿(mǎn)銷(xiāo)，而同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的低端產(chǎn)能則出現(xiàn)過(guò)剩情況，產(chǎn)能利用率相對(duì)較低，頭部企業(yè)有望脫穎而出。