2022年锂电正极行业报告(附下载)
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行研君说导语
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%。
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来源:英大证券 作者:刘杰
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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%。
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。
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。
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。
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、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1419.1亿元,同比增长123.1%,超过2017年产值的增幅。
根据EVTank数据显示,2021年,中国锂离子电池正极材料出货量为109.4万吨,同比大幅增长98.5%。其中磷酸铁锂正极材料出货量45.5万吨,占比41.6%,三元正极材料出货量42.2万吨,占比38.6%,磷酸铁锂出货量反超三元正极材料。GGII预测,到2025年中国正极材料出货量将达471万吨,市场增长空间大。
根据鑫椤锂电数据,国内正极材料2022年上半年总产量达72.02万吨,同比增长54.6%,其中磷酸铁锂材料累计产量为38.47万吨,同比增长高达119.1%,占比53%;三元正极材料累计产量为26.38万吨,同比增长45.9%,占比37%。我国磷酸铁锂和三元正极主材2022上半年的出货量分别达到41.1和28万吨,同比上涨136%和48%。
磷酸铁锂电池凭成本低廉、安全性强等优势,在产量、装车量方面已超三元电池。
2022年1-7月,我国动力电池累计装车量134.3GWh,累计同比增长110.6%。其中三元电池累计装车量55.4GWh,占总装车量41.3%,累计同比增长55.7%;磷酸铁锂电池累计装车量78.7GWh,占总装车量58.6%,累计同比增长180.9%,呈现快速增长发展势头。
2、正极材料竞争格局
正极在四大材料中竞争最激烈,行业集中度较为分散。2020年正极材料CR6达38%,行业集中度仅为隔膜、电解液和负极的一半。
从行业总体竞争格局来看,磷酸铁锂正极材料出货量的快速增长使得湖南裕能和德方纳米在2021年分别成为整个正极材料行业的第一名和第二名。未来随着电池企业、大化工企业、上游矿产企业跨界进入到正极材料领域,整个行业的竞争或将更加激烈,总体行业格局仍有可能发生较大改变。
三元正极材料行业竞争格局分散但稳定。目前全球三元材料产能主要位于中国、韩国、日本。
其中,2021年中国三元材料出货量占全球三元材料出货量的比例为58.77%,占比超过一半,产品以NCM为主,日本三元材料以NCA为主,韩国则兼有NCM和NCA。2021年我国三元正极材料市占率前三分别为容百科技、当升科技、天津巴莫,各自市占率差距较小,未出现绝对领先的企业。
3、正极产能建设快速扩张
据不完全统计,目前磷酸铁锂扩产规模已达到800万吨,三元材料扩产规模接近180万吨,正极材料合计扩产规模达到980万吨。磷酸铁锂正极材料的扩产周期相对较短,在技术成熟的条件下,扩产周期在6-10个月。随着新能源汽车、储能等终端需求的加大,磷酸铁锂正极材料企业将不断加大自身产能投建,寻找合适标的进行投资扩产。
根据产业统计,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,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。
三元正极材料企业产能扩建相对容易,1万吨三元正极材料扩产时间(产线建设时间)约为1-1.5年,不存在产能投产的核心限制因素。外加三元电池在新能源乘用车市场是确定的趋势之一,市场对上游三元正极材料需求未来仍会持续增加,为满足下游电池企业需求,头部材料企业将更倾向到贴近客户、贴近资源或要素成本较低的地区扩产。
2022年,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年三元正极材料产能将超过195.91万吨。
4、正极材料需求测算
根据我们测算,2022-2025年全球锂电池需求预计分别为675.84、1025.69、1455.07、2065.73GWh,对应正极材料(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。2021-2025年锂电池正极材料需求量年复合增长率48.9%,其中磷酸铁锂、三元材料年均复合增速分别为53.9%、37.1%。预计现有正极材料产能可以满足未来5年锂电池装机需求。
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