正極材料行業市場分析第一節正極材料行業市場規模及概述一、正極材料行業概述鋰離子電池是一種常用的二次電池，其工作原理是依靠鋰離子（Li+）在正負極之間移動來實現充放電。相較于其他二次電池（如鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池），鋰離子電池的工作電壓高、能力密度大、循環壽命長且無重金屬污染，廣泛應用于消費電子和新能源汽車領域。鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜、電解質和電池外殼幾部分組成。正極材料是鋰離子電池最為關鍵的原材料，鋰電池正極材料上游為鋰、鈷、鎳等礦物原材料，結合導電劑、粘結劑等制成前驅體。前驅體經過一定工藝合成后制得正極材料，應用于不同的領域。鋰電池正極材料是鋰電池電化學性能的決定性因素，對電池的能量密度及安全性能起主導作用，且正極材料的成本占比也較高。目前，全球主流的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰與三元材料等四種。下游鋰電池制造領域主要分為動力鋰電池、消費鋰電池與儲能鋰電池，最終應用于新能源汽車、手機、便捷式電腦與儲電站等領域。圖表1：各種正極材料對比1、鈷酸鋰技術水平及特點鈷酸鋰主要應用于消費電子產品領域，隨著5G技術的推廣應用以及新型電子產品的不斷涌現，出于對鋰電池長續航的需求與電池體積的限制，智能手機、平板電腦等消費電子產品對電池能量密度的要求進一步提升。正極材料是鋰電池鋰源的提供者，從根本上決定了電池的比容量和能量密度。未來鈷酸鋰產品的技術路線將向高電壓、高壓實等方向發展，4.45V以上的高電壓鈷酸鋰逐漸成為鋰電池正極材料企業重點開發的主流產品。2、三元正極材料技術水平及特點三元材料主要應用于新能源汽車電池市場，隨著2017年以來新能源汽車補貼政策額度收緊、技術標準要求逐漸提高，動力電池生產企業對提高鋰電池能量密度的訴求上升。在三元材料中，三種元素的功能定位不同，鎳在三元材料中起提高材料能量密度的作用，增加三元材料中鎳的相對含量是提高電池能量密度的關鍵。從成本角度考慮，提高三元材料的鎳含量、降低鈷含量也是降低三元材料整體成本的必要途徑。高鎳化是三元材料未來發展的主流技術路線。高鎳三元材料主要包括鎳鈷錳和鎳鈷鋁兩個系列，未來三元材料的發展趨勢是不斷提高鎳的含量（鎳的摩爾含量≥80%），以提高其比容量，同時通過摻雜、包覆和表面處理等技術手段，提高其循環性能。二、正極材料行業市場規模分析根據GGII的數據，2016－2019年，中國鋰電池正極材料行業產值規模持續上升，但增長率呈下降趨勢。2019年，我國鋰電池正極材料產值規模達到593億元，同比增長10.8％。受益于疫情的逐步控制和下游鋰電池領域的廣闊需求，結合正極材料的出貨量增幅和價格的上漲情況，2020年，中國鋰電池正極材料產值約為760億元，同比上升28.16％。圖表2：2016-2020年國內正極材料產值規模情況從出貨量來看，2020年中國鋰電正極材料出貨量51萬噸，同比增長27%。其中，三元正極材料出貨量23.46萬噸，同比增幅為22.19%;磷酸鐵鋰材料出貨量12.75萬噸，同比增長44.89%;鈷酸鋰材料出貨量8.16萬噸，同比增長23.26%;錳酸鋰材料出貨量6.63萬噸，同比增長16.32%。從正極材料細分類型占比趨勢來看，2020年，三元正極材料和錳酸鋰材料出貨量占比較上年有所下降，占正極材料出貨量比重分別為46%和13%;磷酸鐵鋰材料出貨量占比較上年有所增加，占比為25%;鈷酸鋰材料出貨量占比保持不變，占16%。圖表3：2016-2020年國內正極材料出貨量情況從需求端來看，根據GGII公布的銷量數據，結合中國正極材料企業的平均價格測算，2016－2020年，中國鋰電池正極材料行業銷售規模持續上升，增長率穩定在較高水平。2020年，我國鋰電池正極材料銷售規模約為631億元，同比增長26.55％。第二節正極材料行業產業鏈分析正極材料是鋰離子電池最為關鍵的原材料，鋰電池正極材料上游為鋰、鈷、鎳等礦物原材料，結合導電劑、粘結劑等制成前驅體。前驅體經過一定工藝合成后制得正極材料，應用于不同的領域。鋰電池正極材料是鋰電池電化學性能的決定性因素，對電池的能量密度及安全性能起主導作用，且正極材料的成本占比也較高。目前，全球主流的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰與三元材料等四種。下游鋰電池制造領域主要分為動力鋰電池、消費鋰電池與儲能鋰電池，最終應用于新能源汽車、手機、便捷式電腦與儲電站等領域。圖表4：正極材料行業產業鏈分析一、正極材料產業鏈上游正極材料是鋰離子電池最為關鍵的原材料，鋰電池正極材料上游為鋰、鈷、鎳等礦物原材料，結合導電劑、粘結劑等制成前驅體。前驅體經過一定工藝合成后制得正極材料，應用于不同的領域。1、鈷鈷最早的應用領域是著色劑，受益于鋰電池等下游產業的快速發展，2000年以來鈷礦的產量迅速攀升。2020年世界鈷礦產量14萬噸，與2000年3.33萬噸相比增長了3.2倍。2020年中國鈷產量為2300噸，較2019年減少了200噸，同比下降8%。目前，鋰電池是鈷產品的最主要的下游應用領域，占全球鈷應用市場占比超過60%，在我國這一比例更高。數據顯示，2020年我國鋰電池的鈷產品應用占比達84.4%，隨著鋰電池產業向中國轉移，這一比例還將進一步提高。2、鎳世界鎳資源儲量豐富。2020年全球探明鎳基礎儲量約9400萬公噸。2020年全球鎳礦產量出現下滑，為250萬噸，同比下滑7.4%。中商產業研究院預計2021年全球鎳礦的產量將達275.8萬噸。3、碳酸鋰碳酸鋰是鋰離子電池的重要生產原料。2017年中國碳酸鋰產量約8.3萬噸，到2020年中國碳酸鋰的產量達到了17.1萬噸，相比增加了8.8萬噸。中商產業研究院預計2021年中國碳酸鋰的產量將達20.6萬噸。二、正極材料產業鏈中游正極材料的性能是制約鋰電池容量的重要因素。主要的正極材料有：鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。1、鈷酸鋰鈷酸鋰正極材料是傳統鋰電池正極材料，具有振實密度大、充放電穩定、工作電壓高等優勢。目前鈷酸鋰電池材料主要用于數碼電池中。數據顯示，2020年我國鈷酸鋰產量達8.2萬噸，相比2016年產量增加了4.7萬噸，預計2021年我國鈷酸鋰產量可達9.1萬噸。2、錳酸鋰錳酸鋰具有價格低廉、安全性好、耐過充性好、原料錳資源豐富及無毒性等優點。2020年中國錳酸鋰產量達9.3萬噸，同比增加22.3%。預計2021年我國錳酸鋰產量可達10.9萬噸。3、磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰正極材料是傳統鋰電池正極材料，具有成本低、高循環次數、安全性好、環境友好等優勢。數據顯示，2020年我國磷酸鐵鋰材料出貨量達12.8萬噸，相比上年增加4萬噸，增長45.4%。預計2021年我國磷酸鐵鋰材料出貨量可達14.4萬噸。4、三元材料三元材料為近年來崛起的技術路線，其原理在于結合鎳、鈷、錳三種元素的特性，取長補短，有效提升了材料的綜合性能，在動力型電池市場中占據了重要的地位。數據顯示，2020年我國三元材料出貨量達23.5萬噸，預計2021年我國三元材料出貨量分別可達28.1萬噸。三、正極材料產業鏈下游1、鋰電池在電動汽車產量高速增長的帶動下，我國鋰電池產業繼續保持快速增長態勢。數據顯示，我國的鋰電池出貨量從2016年的64GWh增長至2019年的120GWh，中商產業研究院預測2021年我國鋰電池出貨量達157GWh。2、動力鋰電池動力鋰離子電池是指容量在3AH以上的鋰離子電池，目前則泛指能夠通過放電給設備、器械、模型、車輛等驅動的鋰離子電池。數據顯示，我國動力鋰電池由2016年31GWh增至2020年80GWh，年均復合增長率為26.7%。中商產業研究院預測，2021年我國動力鋰電池出貨量可達96GWh。3、儲能鋰電池數據顯示，我國儲能鋰電池出貨量由2017年3.5Gwh增至2020年16.2GWh，年均復合增長率為66.0%。中商產業研究院預測，2021年我國儲能鋰電池出貨量可達19.0GWh。第三節正極材料行業發展趨勢分析一、新能源汽車與儲能行業雙雙助推鋰電池產業鏈需求增長從鋰電池正極材料的政策環境來看，近年來，我國出臺多部政策鼓勵鋰電池行業的發展，行業相關標準陸續出臺。未來我國鋰電池正極材料行業發展將逐漸規范化、標準化，隨著新能源汽車、儲能等領域鼓勵政策的陸續實施，我國鋰電池產業鏈需求將進一步提高，鋰電池正極材料行業發展前景廣闊。二、行業技術更新迭代快從鋰電池正極材料的制作技術上來看，2006年以前，中國主要采用高溫相固法進行正極材料的大規模生產，2006年之后，中國研制出了控制結晶／固相反應工藝，以控制結晶制備前驅體為技術核心，從4個層面對材料結構的性能進行優化，目前，該技術已經成為了國際上正極材料行業的主流生產技術工藝。三、正極材料產業鏈一體化趨勢越發明顯一體化布局成為電池材料企業發展的共識。下游車企和動力電池企業繞過中間環節，直接采購電池金屬原料的穿透式采購模式近年來愈發明顯。這一模式下，中間環節材料企業的盈利將主要來自加工費，且存在逐年下降的風險。若材料企業擁有原料布局，一方面可以更好地滿足下游客戶對穩定供應的要求，實現優質客戶導入，另一方面也能獲得產業鏈上游利潤，實現盈利能力的提升。從金屬原料到精煉產品再到電池材料的垂直一體化業務布局成為企業發展的共識，也更加符合下游車企和動力電池企業對供應商的要求。四、三元材料成為純電動乘用車領域主流的正極材料之一在正極材料的選擇方面，低成本、高安全性一直是動力電池企業考慮的重要因素，因此，中國新能源純電動汽車行業發展初期，具備成本和成熟度優勢的磷酸鐵鋰是動力電池的主要正極材料。在新能源純電動汽車商業化加速的背景下，純電動乘用車在中國純電動汽車市場中逐漸占據主導地位，引領新能源純電動汽車行業的發展。相對于大巴、物流車等其他類型純電動汽車，純電動乘用車對續航和充電效率的要求更高，使用高比容量和高倍率動力電池及相應正極材料的必要性凸顯。相比于磷酸鐵鋰，三元材料具備高比容量、高能量密度和高倍率等優勢，可滿足純電動乘用車動力電池的要求。此外，隨著三元材料技術逐漸成熟，三元材料的市場價格逐漸降低，磷酸鐵鋰相對于三元材料的成本優勢隨之減弱。出于成本和性能的綜合考慮，動力電池企業選擇三元材料作為電池正極材料的意愿加強，三元材料成為純電動乘用車領域主流的正極材料之一。未來在動力電池領域，由于磷酸鐵鋰和三元材料的不同性能特點，兩大技術路線將同時得到支持，并應用于不同場景中。磷酸鐵鋰電池具有高安全性及長循環壽命的優點，可以滿足對安全性、運營頻率要求更高的純電動商用車領域需求；而在對空間和重量要求更高的純電動乘用車領域，高能量密度的三元電池可以實現更長的續航里程，更加貼合個人消費者需求。五、新能源汽車補貼退步及成本下降需求推動三元材料向高鎳路線發展從2009年國家開始新能源汽車推廣試點以來，我國一直推行新能源汽車補貼政策，隨著新能源汽車市場的發展，國家對補貼政策也有所調整?？傮w來看，補貼政策呈現額度收緊、技術標準要求逐漸提高的趨勢，從2017年開始補貼政策與能量密度掛鉤。2017年，我國政府陸續發布《促進汽車動力電池產業發展行動方案》和《汽車產業中長期發展規劃》，制定了高能量密度動力電池的發展目標。2018年，補貼政策鼓勵高續航里程、高能量密度、低能耗的車型，續航里程和能量密度雙高的車型補貼不降反升，補貼政策開始向扶強扶優轉變，有利于淘汰行業內落后產能，提高行業集中度。2019年補貼政策出臺，續航250公里、能量密度125Wh/kg以下的純電動汽車不再享受補貼。2020年補貼政策中，動力電池系統能量密度等技術指標不作調整，適度提高了新能源汽車整車能耗、純電動乘用車純電續駛里程門檻。2021年補貼政策保持現行購置補貼技術指標體系框架及門檻要求不變，新能源汽車補貼標準在2020年基礎上退坡20%，但公共交通等領域符合要求的電動車輛，補貼標準退坡10%。由于純電動汽車對續航里程的要求不斷提高，動力電池生產企業對提高鋰電池能量密度的訴求上升。在三元材料中，三種元素的功能定位不同，鎳在三元材料中起提高材料能量密度的作用。動力電池能量密度是影響純電動乘用車續航的主要因素，而增加三元材料中鎳的相對含量是提高電池能量密度的關鍵，因此提高三元材料中鎳的相對含量，從而提高純電動汽車續航里程，是純電動乘用車向高續航里程發展的必要選擇。此外，從成本角度而言，提高三元材料鎳含量也是降低三元材料整體成本的必要途徑。在三元材料的整體成本中，原材料成本占比超過80%。相比鎳資源，中國鈷資源更為匱乏，作為三元材料的原材料，鈷金屬鹽化合物與鎳金屬鹽化合物之間的價差明顯，鈷原材料的價格高企是制約三元材料成本下降的關鍵因素之一。在三元材料中，鎳的使用量增加，鈷用量則可大幅減少，使得三元材料單位成本獲得