从正极产业趋势看新能车未来发展[Table_CoverStock]—2022年度中期新能源策略报告[Table_ReportDate]2022年04月30日武浩电力设备与新能源行业首席分析师张鹏电力设备与新能源行业分析师S1500520090001S1500522020001010-8332671118373169614wuhao@cindasc.comzhangpeng1@cindasc.com[Table_CoverReportList]请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com2证券研究报告行业研究[Table_ReportType]行业投资策略[Table_StockAndRank]电力设备与新能源行业投资评级看好[Table_Chart]信达证券股份有限公司CINDASECURITIESCO.,LTD北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031[Table_Title]从正极产业趋势看新能车未来发展[Table_ReportDate]2022年04月30日本期内容提要:[Table_Summ新能源车发展如火如荼，正极材料是产业链涨价的关键。碳中和在2019年以来成为全球范围内的共识，并进入加速发展期。交通行业的碳减排对国内3060双碳政策有重大意义，新能源车市场空间广阔。2020年下半年以来供需错配导致产业链涨价明显，其中正极材料环节对电池成本影响最大。三元正极行业长坡厚雪，技术不断迭代升级。我们预计2026年全球三元电池装机量将达1079Gwh，三元正极材料需求将达173万吨，2021-2026年年复合增速为31%。三元正极技术升级总体为两大方向：1）能量密度的提升：通过高镍、高电压提升能量密度。当前国内三元高镍渗透率接近四成，在热扩散技术、大圆柱电池技术、欧美市场的爆发等推动下，有望助推高镍渗透率继续提升。2）稳定性、循环性、安全性等方向的提升：主要通过掺杂、包覆、单晶等技术进行改性。三元正极材料行业进入一体化时代。1）纵向，通过前驱体-正极材料一体化提升企业盈利深度。同时向上游镍资源延伸也成为趋势。2）横向，三元正极企业具备客户渠道和技术研发优势，逐步扩张至磷酸铁锂材料领域，打造锂电正极材料平台企业。截至2022年3月，三元正极企业已公布至少106万吨磷酸铁锂扩产计划。三元正极材料市场格局持续优化。1）当前原材料价格上涨背景下，三元材料成本传导相对顺利，部分企业低价库存效益得到发挥，吨利润水平有所提升。2）随着海外市场的逐步崛起，国内企业逐步进入海外供应链，开启全球化的竞争之路。3）以往国内三元正极集中度不高，2021年TOP3市占率为37%。未来在高镍化、产业一体化趋势下，行业集中度有望提升。投资建议：碳中和已成为全球共识，新能源汽车产业链中长期成长性明确，三元正极材料对电池技术路线选择与成本的影响较大，在高镍、一体化等趋势下行业格局持续优化。重点推荐宁德时代、蔚蓝锂芯、长远锂科、当升科技、中伟股份，建议关注容百科技。风险提示：公司产能扩张不及预期的风险；行业竞争加剧导致盈利下降的风险，原材料价格大幅波动风险。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com3目录一、新能源车发展如火如荼，带动正极材料发展......................................................................61.1新能源车对碳中和有重要意义................................................................................................61.2产业链涨价引发对需求的担忧，正极环节是关键.................................................................7二、三元正极行业长坡厚雪，技术不断迭代升级......................................................................82.1需求高增，带动行业大扩张....................................................................................................82.2三元正极产业链普遍采用高温固相烧结工艺.......................................................................102.3三元正极材料技术不断迭代..................................................................................................122.3.1单晶等改性技术可提升材料性能.........................................................................132.3.2高电压逐步普及.....................................................................................................172.3.3高镍化进程有望加速.............................................................................................172.3.4新型正极材料体系——三元材料体系不断升级..................................................23三、三元正极材料行业进入一体化时代....................................................................................273.1全球材料巨头成长之路的启发..............................................................................................273.2纵向一体化增厚利润深度......................................................................................................303.2.1前驱体对于正极材料性能至关重要......................................................................303.2.2前驱体行业上游资源依赖重，向上游镍矿延伸成为趋势..................................333.2.3三元正极企业积极上游布局，摆脱单纯加工行业的属性..................................383.3横向一体化打造锂电正极综合平台......................................................................................383.3.1磷酸铁锂和三元路线有望齐头并进......................................................................383.3.2三元正极材料逐步扩张至磷酸铁锂材料领域......................................................42四、三元正极材料市场迎格局变化............................................................................................434.1三元材料顺利传导原材料价格压力......................................................................................434.2三元正极产业供应链全球化..................................................................................................454.3格局持续优化，集中度有望提升..........................................................................................474.3.1三元正极材料行业以往集中度不高......................................................................474.3.2高镍和产业链一体化趋势下，集中度有望提升..................................................49五、重点标的...............................................................................................................................505.1宁德时代：龙头地位稳固，海外市场及储能业务爆发.......................................................505.2蔚蓝锂芯：电动工具电池龙头企业，业绩快速增长..........................................................515.3长远锂科：三元龙头，铁锂新贵.........................................................................................525.4当升科技：高镍趋势明确，海外扩产加码..........................................................................525.5中伟股份：布局产业一体化，前驱体龙头加速成长..........................................................525.6容百科技：高镍三元龙头，加码产能建设及一体化布局...................................................53六、风险因素...............................................................................................................................53图表目录图表1：重要经济体碳中和政策..............................................................................................6图表2：全球新能源车销量占比（2020年）..........................................................................7图表3：全球新能源车销量（万辆）.......................................................................................7图表4：全球动力电池装机量（Gwh）...................................................................................7图表5：新能源汽车电池上游资源价格...................................................................................8图表6：2021年三元电芯成本（元/wh，NCM622)与磷酸铁锂电池成本（元/wh)..................8图表7：全球电动汽车（纯电+混动）销量趋势......................................................................9图表8：全球储能装机趋势.....................................................................................................9图表9：正极材料需求测算.....................................................................................................9图表10：正极企业扩产计划...................................................................................................9图表11：三元正极材料月度产能变化（吨）........................................................................10图表12：国内主要厂商三元正极材料产能与远期规划（不完全统计）（单位：万吨）.........10图表13：主流正极材料介绍.................................................................................................11图表14：三元正极材料产业链示意图...................................................................................12图表15：不同的三元NCM正极材料制备工艺.....................................................................12图表16：一种NCA产品制备工艺........................................................................................12图表17：三元正极材料技术升级路径...................................................................................13图表18：一种包覆Li2SiO3的电极材料...............................................................................13图表19：一种包覆层后的电池循环性能...............................................................................13图表20：一种不同含量的Al掺杂后电极的循环性能............................................................14图表21：一种单晶材料（SC-NCM）和普通材料循环性对比..............................................14请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com4图表22：部分企业涉及掺杂、包覆的核心技术....................................................................14图表23：单晶技术应用历程.................................................................................................15图表24：单晶和常规三元正极材料价格（万元/吨）............................................................15图表25：一次颗粒大单晶产品.............................................................................................15图表26：二次颗粒团聚体产品.............................................................................................15图表27：单晶和多晶颗粒破碎对比......................................................................................15图表28：单晶与多晶循环稳定性对比...................................................................................15图表29：不同晶型的三元正极材料对比...............................................................................15图表30：2021H1国内三元单晶前驱体出货量结构..............................................................16图表31：2021年1-11月国内单晶三元材料市场.................................................................16图表32：国内各型号单晶材料占比......................................................................................16图表33：国内三元单晶前驱体出货量情况............................................................................16图表34：不同企业的单晶技术梳理......................................................................................16图表35：不同三元正极材料企业的高电压技术情况.............................................................17图表36：不同镍含量三元体系放电容量...............................................................................18图表37：国内三元前驱体结构占比......................................................................................18图表38：2021年国内三元材料型号占比格局......................................................................18图表39：2021年1-10月国内高镍市场竞争格局.................................................................19图表40：2021年全球低、中、高镍三元正极分布..............................................................19图表41：不同材料体系全电池热流随温度的变化.................................................................19图表42：不同材料体系产品在氩气的升温过程中的物理参数...............................................19图表43：国内正极材料企业高镍三元工业化进展.................................................................19图表44：部分电池企业的NCM811产品进展.......................................................................20图表45：三元锂电池逸出气体分析......................................................................................21图表46：宁德时代客户对热扩散要求比例...........................................................................21图表47：电池等企业无热扩散技术发展情况........................................................................21图表48：镍和电解钴价格走势.............................................................................................21图表49：三元材料高镍化会降低原材料成本........................................................................22图表50：中低镍与高镍正极材料的利润空间........................................................................22图表51：大圆柱电池对续航和成本的影响............................................................................23图表52：特斯拉4680电池..................................................................................................23图表53：亿纬锂能大圆柱电池性能......................................................................................23图表54：大圆柱电池的高效率制造......................................................................................23图表55：国内外4680电池企业进展....................................................................................23图表56：锂离子电池的发展.................................................................................................24图表57：国内三元和磷酸铁锂电池装机量............................................................................24图表58：锂离子电池未来的发展..........................................................................................24图表59：CATL的技术路线..................................................................................................24图表60：宁德时代第一代钠离子电池方案............................................................................25图表61：宁德时代AB电池方案..........................................................................................25图表62：不同电池体系指标.................................................................................................25图表63：国内企业钠离子正极材料以及钠离子电池进展.....................................................25图表64：LiMO2结构（a）和Li2MnO3（b）结构的晶体学模型.........................................26图表65：国内企业富锂锰基材料进展...................................................................................26图表66：国内固态电池专利数量..........................................................................................27图表67：卫蓝新能源固态锂电池电芯参数（27Ah）............................................................27图表68：国内固态电池材料进展..........................................................................................27图表69：万华化学发展历程.................................................................................................28图表70：优美科发展历程.....................................................................................................28图表71：锂电池四大材料企业毛利率情况（%）.................................................................29图表72：锂电池四大材料企业净利率情况（%）.................................................................29图表73：正极产业链企业毛利率情况（%）........................................................................29图表74：正极产业链企业净利率情况（%）........................................................................29图表75：前驱体企业的售价情况（万元/吨）......................................................................30图表76：前驱体企业的单吨毛利情况（万元/吨）................................................................30图表77：前驱体自供可节省的单吨成本（万元/吨）............................................................30图表78：前驱体生产工艺路线.............................................................................................31图表79：共沉淀法生产前驱体过程......................................................................................31图表80：不同氨浓度NCM811前驱体SEM（自上而下浓度越来越高）..............................32图表81：不同PH值高镍前驱体产品的SEM图（从上到下PH依次增大）........................32请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com5图表82：不同反应时间下高镍前驱体产品的SEM图（自上到下时间增大）.......................33图表83：不同搅拌速度下高镍前驱体产品的SEM图（从左到右的搅拌速度越来越大）.....33图表84：镍生产流程图........................................................................................................34图表85：各来源生产硫酸镍的比例......................................................................................34图表86：各原料生产硫酸镍的优缺点...................................................................................34图表87：MHP湿法冶炼硫酸镍............................................................................................34图表88：MSP湿法冶炼硫酸捏............................................................................................34图表89：红土镍矿湿法冶炼工艺特点...................................................................................35图表90：全球镍矿供应分类.................................................................................................35图表91：硫化镍项目开采复杂性日益提升............................................................................35图表92：新开采硫化镍矿项目成本竞争力下降....................................................................35图表93：硫化镍矿冶炼高冰镍流程......................................................................................36图表94：硫酸镍-镍铁价差...................................................................................................36图表95：正极产业链公司向上游延伸布局镍资源.................................................................37图表96：完全一体化带来的盈利空间...................................................................................37图表97：正极企业产业链布局.............................................................................................38图表98：磷酸铁锂和三元正极材料出货量情况....................................................................39图表99：镍钴锰酸锂与磷酸铁锂体系参数对比....................................................................39图表100：2022年3月磷酸铁锂装机比例超过60%............................................................40图表101：磷酸铁锂产能与产量情况....................................................................................40图表102：磷酸铁锂正极材料价格........................................................................................40图表103：2020年磷酸铁锂正极市场集中度........................................................................41图表104：2021年磷酸铁锂正极市场集中度........................................................................41图表105：磷酸铁锂正极企业扩产计划.................................................................................41图表106：化工企业磷酸铁/磷酸铁锂扩产进度.....................................................................41图表107：三元正极产业链企业不断进军磷酸铁锂材料市场.................................................42图表108：全球主要动力电池企业磷酸铁锂进度..................................................................43图表109：三元正极企业毛利率情况...................................................................................44图表110：三元正极企业净利率情况.....................................................................................44图表111：三元正极材料成本压力传导顺畅..........................................................................44图表112：分年度三元企业新增原材料库存（单位：亿元）................................................44图表113：分半年度三元企业新增原材料库存（单位：亿元）.............................................44图表114：三元企业单季度毛利率情况（单位：亿元）.......................................................45图表115：三元正极企业单季度净利率情况（单位：亿元）.................................................45图表116：三元正极材料企业单吨毛利（万元/吨）.............................................................45图表117：三元正极材料企业单吨净利（万元/吨）..............................................................45图表118：正极企业上下游供应链关系.................................................................................45图表119：正极企业逐步拓展全球市场.................................................................................46图表120：国内动力电池企业海外扩张情况..........................................................................46图表121：全球动力电池装机量格局图（2021）..................................................................46图表122：正极材料企业海外直接营收占比..........................................................................46图表123：2015年-2020年中国三元前驱体企业数量（家）................................................47图表124：国内三元正极材料出货量（2017-2020年）........................................................47图表125：2021年国内三元正极材料市场竞争格局............................................................47图表126：国内三元正极材料市场格局（2017年）.............................................................47图表127：2021年国内锂电隔膜市场格局............................................................................47图表128：2021年中国负极材料企业市占率........................................................................47图表129：2021年中国电解液市场格局...............................................................................48图表130：高镍三元正极材料渗透率变化.............................................................................48图表131：锂电池材料环节的成本拆分.................................................................................48图表132：锂电池成本拆分...................................................................................................49图表133：锂电池主要材料资本开支情况对比......................................................................49图表134：部分电池企业投资正极环节.................................................................................49图表135：各类型三元正极材料产量....................................................................................50图表136：正极企业与前驱体企业的合作模式......................................................................50请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com6一、新能源车发展如火如荼，带动正极材料发展1.1新能源车对碳中和有重要意义碳中和成为全球共识，并进入加速发展期。碳中和在2019年以来成为全球范围内的共识，并进入加速发展期。中国成立了高规格的碳达峰、碳中和领导小组，正在构建1+N的政策体系；欧盟承诺2030年底，温室气体排放量较1990年减少55%，并发布了一揽子计划，涉及能源、运输、制造、航空、航运、农业等众多产业，其中汽车行业2035年碳排放要降低100%，也就是实现零排放；美国宣布重返巴黎协定，并提出2030年零排放汽车占比将达到50%。目前全球GDP中占比75%的国家、碳排放中占比65%的国家都宣布了碳中和目标。从能源结构转型的角度看，全球主要经济体试图构建新能源经济链，发展供给侧的光伏、风电和需求侧的新能源车、以及存储侧的储能具有重大意义。据国际可再生能源署预测，面向1.5度温控目标，未来三十年，全球在能源领域、交通领域的投资额，将从平均每年五六千亿美元，提高到每年约两万亿美元。图表1：重要经济体碳中和政策国家时间协议名称具体内容178个国家2016年巴黎协定长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。全球温室气体排放要在2030年前降低到比1990年水平至少低40%，并在2050年前达到净零排放，然后实现负排放欧盟2019年12月欧洲绿色新政1）上调了欧盟2030年和2050年减排目标，将欧盟2030年温气体减排目标从1990年减排40%上调至50%并力争到55%，到2050年欧盟温室气体达到净零放，并且实现经济增长与资源消耗脱钩；2）是初步明确了重点领域实现目标的政策路径与资金渠道，实施“可持续欧洲投资计划”，以绿色投融资来确保公正合理的转型；3）明确施新政的主要保障措施，集中在支持研究和创新、激活教育和培训、国际合作以及公众参与四个方面2020年12月欧盟峰会27个成员国领导人就更高减排目标达成一致，即到2030年其温室气体净排放量将从此前设立的目标——比1990年的水平减排40%，提升到至少55%2021年7月Fitfor55提出了包括能源、工业、交通、建筑等在内的12项更为积极的系列举措，承诺在2030年底温室气体排放量较1990年减少55%的目标。中国2020年9月联合国大会中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和2021年3月十四五规划与2035年远景目标纲要十四五期间单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%，落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标，努力争取2060年前实现碳中和2021年10月碳达峰碳中和工作意见到2030年，单位国内生产总值能耗大幅下降，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上；非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上；森林覆盖率达到25%左右，森林蓄积量达到190亿立方米，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降。到2060年，碳中和目标实现，非化石能源消费比重达到80%以上美国2021年1月重返巴黎协定后的新政拿出2万亿美元，用于基础设施、清洁能源等重点领域的投资，目标为到2035年，通过向可再生能源过渡实现无碳发电，到2050年，让美国实现碳中和2021年12月全面计划十年内温室气体排放减少65%，2032年减少50%碳排放，2045年实现“净零”排放目标，在2050年达到完全的碳中和资料来源：新华网，生态环境部，信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com7图表2：全球新能源车销量占比（2020年）资料来源：EVsales，前瞻产业研究院，信达证券研发中心图表3：全球新能源车销量（万辆）资料来源：EVsales，前瞻产业研究院，信达证券研发中心交通行业减排对于国内的3060政策有重大意义。2020年9月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，“中国将力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。在世界各国政府为实现净零排放制定目标的浪潮中，中国是重要的组成部分，中国是世界上最大的能源消费者和碳排放国，其二氧化碳排放量占全球总量的三分之一。2019年，中国交通运输领域的二氧化碳排放量占全国能源体系排放总量的10%左右，其中道路交通在交通全行业碳排放中的占比约80%，交通行业减排对国内的3060政策有重大意义。在“电能统一”的共识下，各国从发、输、配、用、储等环节发力，以实现碳中和目标。主要围绕两方面，一是在发电侧使用风电、光电等清洁电能，二是在用能侧实现电气化替代，因此现阶段交通行业电动化成为节能减排的主要途径。动力电池是新能源车产业核心环节，即将进入Twh时代。根据工信部统计数据，纯电动车成本主要源自电池、电机与电控三电系统。下游新能源汽车需求带来动力电池的需求增加，2021年全球动力电池装机296.8Gwh，同比增长88.7%，2014-2021年CAGR达到31.8%。我们预计2022-2026年CAGR将达30.1%，到2025年全球动力电池将进入Twh时代。图表4：全球动力电池装机量（Gwh）资料来源：EVTank，信达证券研发中心测算1.2产业链涨价引发对需求的担忧，正极环节是关键2020年下半年以来新能源车需求快速爆发，产业链在供需错配下，涨价明显。2020年7月中国美国欧洲其他0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%02004006008001000120014001600201420152016201720182019202020212022E2023E2024E2025E2026E动力电池装机量（Gwh）同比增速请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com8至2021年年底，新能源车产业链原材料碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰的单吨价格分别上涨587.5%、123.0%、53.8%、78.6%。电池环节涨价明显，正极环节影响最大。以NCM622电池为例，我们测算2021年12月价格相比2021年1月增长0.3元/wh，其中正极贡献0.17元/wh，占比57%，电解液贡献0.09元/wh，占比30%。考虑到六氟磷酸锂为代表的电解液产业链未来的供给释放充足，价格有望逐步回归；但是碳酸锂为代表的正极产业链原材料价格仍有望维持在高位，正极依然是对成本影响最大的环节。图表5：新能源汽车电池上游资源价格资料来源：SMM，信达证券研发中心图表6：2021年三元电芯成本（元/wh，NCM622)与磷酸铁锂电池成本（元/wh)2021年三元电池成本（元/wh，NCM622)1月7月12月2021年磷酸铁锂电池成本（元/wh)1月7月12月正极0.260.310.43正极0.110.160.28负极0.090.120.12负极0.110.130.14隔膜0.030.030.04隔膜0.020.020.02电解液0.040.080.13电解液0.060.140.17其他0.040.040.04其他0.050.050.05合计0.460.580.76合计0.360.500.66资料来源：Wind，信达证券研发中心正极为代表的产业链价格高企引发对需求的担忧。在产业链价格的逐步走高下，电池企业陆续传导价格，且车企也在21年底开始逐步涨价。在21年底和22年初的车企涨价之后，2022年3月以来再次出现密集的涨价潮，特斯拉连续3次上调部分国产Model3、ModelY车型售价；小鹏汽车涨价幅度为1.01-2万元不等；理想汽车将理想ONE的价格上调1.18万元。此外，比亚迪、广汽埃安等车企也有不同程度的涨价。在新能源车终端价格的上涨下，引发了市场对于需求增速的担忧，而其中的关键在于对正极产业链的判断。二、三元正极行业长坡厚雪，技术不断迭代升级2.1需求高增，带动行业大扩张下游新能源汽车与电化学储能的蓬勃发展带动正极材料市场发展。在全球倡导碳中和的背景下，1）2015-2021年全球电动车销量由54.3万台增长至675.0万台，年复合增速达到52.2%。2）可再生能源的发展助推全球储能发展，2015-2020年全球电化学储能新增装机规模由0.38GW增长至4.73GW，年复合增速达到65.7%。01000020000300004000050000600007000001000002000003000004000005000006000002019/4/222019/9/222020/2/222020/7/222020/12/222021/5/222021/10/222022/3/22碳酸锂(99.5%电池级/国产)-平均价(元/吨)（右轴）硫酸钴(≥20.5%/国产)-平均价(元/吨)（右轴）电池级硫酸镍-平均价(元/吨)（左轴）电池级硫酸锰（出厂价）-平均价(元/吨)（左轴）请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com9图表7：全球电动汽车（纯电+混动）销量趋势资料来源：EVVolumes，信达证券研发中心图表8：全球储能装机趋势资料来源：CNESA，前瞻产业研究院，信达证券研发中心三元正极需求将达百万吨级别以上，未来需求复合增速超30%。除动力电池与储能电池外，三元正极应用领域还包括消费电池、电动工具、电动两轮车等。未来三元仍将是锂电池的主流技术路线，据我们测算，2026年三元电池装机量将达1079Gwh，占锂电池总装机的51%，三元正极需求将达173万吨，2021-2026年年复合增速为31.3%。图表9：正极材料需求测算2021E2022E2023E2024E2025E2026E全球电动车销量万辆63510171316163719962352单车带电量KWh/辆4850535659601）动力电池装机GWh30550869891711781411全球三元装机Gwh183287393517663795市占率60%56%56%56%56%56%2）全球电化学储能Gwh70105158228331480三元GWh29355275109158占比42%33%33%33%33%33%3）全球消费电池规模GWh8794102110119129全球消费电池_三元出货GWh535964717784占比61%62%63%64%65%65%4）全球电动工具电池规模GWh131722273441其中：三元电池规模GWh1014182227335）全球电动两轮车规模GWh162127344249其中：三元电池规模GWh345689三元电池合计装机规模GWh2793985326918861079占比57%53%53%52%52%51%三元正极需求万吨456485111142173同比42.5%33.9%29.8%28.2%21.8%资料来源：信达证券研发中心测算下游需求旺盛，三元正极企业积极部署扩产计划。根据SMM数据，截至2021年底国内三元正极产能已达76万吨。国内厂商中容百科技扩产力度较大，2025年前累计新增产能将达37万吨，长远锂科、当升科技、杉杉股份、贝特瑞新增产能合计将达24万吨，2025年主要厂商三元正极产能将达137万吨。图表10：正极企业扩产计划公司高镍在建设产能投产时间长远锂科：高新基地规划建设4万吨预计2022年末建成投产当升科技：常州当升二期5万吨预计建设期36个月0%20%40%60%80%100%120%01002003004005006007008002012201320142015201620172018201920202021销量（万台）同比增速-50%0%50%100%150%200%250%300%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0201520162017201820192020全球电化学储能新增装机规模（GW）同比增速请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com10欧洲新材料产业基地10万吨首期第一阶段年产5万吨高镍正极材料产能预计2024年建成投产容百科技：容百韩国产业基地一期2万吨，总产能7万吨/年2021年4月份开工，一期建设24个月，所有产能到2025年12月投产浙江余姚6万吨前驱体已获得环评批复贵州容百二期1.5万吨及后续7万吨二期于2021年内完成，2-2期建设3.4万吨，全部项目建设期48个月湖北容百五期年产8万吨正极材料2022年建成投产一期(年产能10万吨)和二期(年产能10万吨)，三期(年产能20万吨)，合计40万吨一期与二期计划于2025年建成，三期计划于2030年建成美国&欧洲容百建设制造基地-杉杉股份：长沙基地10万吨正极材料一期一二阶段（1.44万吨+1.26万吨）已投产，2025年前将全部建成贝特瑞：江苏贝特瑞5万吨高镍正极材料建设期24个月华友钴业：浦华公司2.9万吨2024年6月起正极材料19,000吨达产，2025年6月正极材料10,000吨达产成都巴莫5万吨1阶段全线贯通，2阶段厂房土建工程进入收尾阶段广西巴莫5万吨高镍正极材料与10万吨前驱体建设期2年资料来源：各公司公告，信达证券研发中心图表11：三元正极材料月度产能变化（吨）资料来源：SMM，信达证券研发中心图表12：国内主要厂商三元正极材料产能与远期规划（不完全统计）（单位：万吨）资料来源：各公司公告，信达证券研发中心2.2三元正极产业链普遍采用高温固相烧结工艺正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其占锂离子电池总成本比例最高，性能直接影响锂离子电池的能量密度、安全性、循环寿命等各项核心性能指标。目前主流正极材料主要包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）以及三元正极材料（NCM及NCA）。1）钴酸锂LCO：电压平台高、压实密度高，在正极材料中具备最高的体积能量密度，因此在电子设备等3C应用领域得到广泛的应用。2）锰酸锂：具有价格低廉、安全性好、原料锰资源丰富及无毒性等优点。3）磷酸铁锂：具备良好的结构稳定性，同时由于铁元素储量丰富导致其价格低廉，因此主要在新能源商用车、部分价格敏感的新能源乘用车及储能领域应用。4）NCM：由于其具备较高的质量能量密度、较好的循环稳定性、较好的安全性能以及较高的性价比，成为目前主流的动力电池正极材料之一。5）NCA：和NCM较为接近，日韩企业应用较多。0%10%20%30%40%50%60%010000200003000040000500006000070000800009000001020304050602021年2025年长远锂科容百科技当升科技振华新材杉杉股份华友钴业请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com11图表13：主流正极材料介绍项目钴酸锂（LCO）锰酸锂（LMO）磷酸铁锂（LFP）镍钴铝酸锂（NCA）镍钴锰酸锂（NCM）中镍、中高镍（5、6系）高镍三元（8、9系）工作电压3.7V3.8V3.2V3.7-3.8V3.6-3.8V3.7-3.8V比容量（mAh/g）140-200100-120135-145190-220150-205190-220循环性能中低高中高中成本高低低较高中较高安全性能差良好好较差较好较差综合回收价值高较低低高高高优点体积能量密度高、回收价值高价格低廉安全性高、价格较低能量密度高、回收价值高能量密度高、循环寿命长、安全性较好、回收价值高高能量密度、回收价值高缺点成本高、安全性较差能量密度低、循环寿命短能量密度低、回收价值低成本较高、安全及循环性能有待提升成本较高成本较高、安全及循环性能有待提升主要应用领域3C小动力及新能源专用车新能源商用车、价格敏感的新能源乘用车及储能领域新能源乘用车，目前日本电池企业应用居多新能源乘用车及3C、小动力（电动工具、二轮车等）新能源乘用车及3C资料来源：振华新材招股说明书，信达证券研发中心NCM三元正极材料产业链主要分为上游的三元前驱体、碳酸锂/氢氧化锂，中游三元正极材料制造商、下游锂电池生产厂商以及应用层面的新能源汽车、3C及小动力（电动工具、二轮车等）、储能等领域。当前三元正极材料行业呈现规模化、材料体系技术迭代化、产业一体化、供应链全球化的特点。1）规模化：产业链企业着眼于未来庞大的市场空间进行了大规模的扩张，同时有巴斯夫、陶氏化学、湖北宜化等众多化工企业进入了行业，化工企业资金优势大，有望提供巨量的、稳定的供给。2）材料体系技术迭代化：在材料体系迭代上，三元高镍化渗透率不断提升，扩大其高能量密度的优势；在材料改性上，有掺杂、包覆、单晶化等化学改性，以及4680等物理改性。3）产业一体化：在2021年以来由于供需周期不匹配带动了产业链部分商品价格的大幅上涨，正极产业链是涨价的重点环节。产业通过整合镍冶炼-前驱体-正极材料等环节来降低成本。同时涉足磷酸铁锂材料生产，从技术路线的单压转变为双压，打造综合的锂电正极材料供应平台。4）供应链全球化：三元正极企业向海外扩张其供应链，参与全球化竞争，有望受益于欧美等海外市场的发展。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com12图表14：三元正极材料产业链示意图资料来源：振华新材招股书，信达证券研发中心三元正极材料制备技术普遍采用高温固相烧结法，但烧结次数、烧结温度选择、窑炉设计、气氛控制等对最终产品性质有重要影响。尤其是高镍三元材料，其对工艺要求更高。NCM811和NCA等高镍三元正极材料的工艺流程对于窑炉设备、匣钵、反应气氛等均有特殊的要求，且往往涉及二次烧结甚至更多次数的烧结。1）比如业内的振华新材有采用三次烧结，与二次烧结工艺相比，三次烧结工艺在三元前驱体选择的宽泛性、工艺兼容性以及产品的晶体结构完整性等方面具有一定优势，并可以改善镍含量不断提升对高镍三元正极材料结构稳定性、安全性和循环性能带来的负面影响。2）普通的三元材料一般只需要碳酸锂原料，空气氛围烧结，无需去离子水洗涤等，而高镍三元需要氢氧化锂原料、氧气氛围烧结，需要去离子水洗涤。图表15：不同的三元NCM正极材料制备工艺资料来源：振华新材招股书，信达证券研发中心图表16：一种NCA产品制备工艺资料来源：芳源股份招股书，信达证券研发中心2.3三元正极材料技术不断迭代三元正极材料的技术升级总体主要是两大方向，1）能量密度的提升，根据W=QU公式，演变为两大方向，一个是提升Q的高镍方向以及未来其余的高能量的材料体系，另外一个请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com13是提升电压U。2）稳定性、循环性、安全性等的提升，主要有掺杂、包覆、单晶等技术。图表17：三元正极材料技术升级路径资料来源：信达证券研发中心2.3.1单晶等改性技术可提升材料性能高镍三元材料往往存在阳离子混排现象、表面不稳定、不可逆相转变微裂纹等缺陷问题。随着三元正极材料中镍元素含量的增长，越来越多小缺陷问题也随之显露，其中主要包括：1）阳离子混排现象。Ni2+半径与Li+十分接近，晶格中Ni2+与Li+容易互换位置，即发生Li+/Ni2+混排，此时半径略大的Li+进入Ni2+位点将会增大过渡金属层间距，从而压缩Li+层间距，降低Li+扩散系数，使材料表现出较差的倍率性能；Ni2+进入Li+层后能够阻断Li+的传输路径，减少参与充放电循环的Li+的数量，导致材料比容量降低。随着Ni含量提高，不稳定Ni3+还原为Ni2+的概率也随之提高，则发生阳离子混排的机率更大。2）表面不稳定。高价镍离子具有强氧化性、碱性，容易使表面Li+与环境中及电解液残余的H2O，CO2反应生成LiOH，Li2CO3等锂化物，降低材料表面稳定性。而副产物Li2CO3又易在高压下进一步分解产生CO2气体，加剧电芯产气，引发安全问题。3）不可逆相转变微裂纹。三元材料主要由Ni2+/Ni3+和Ni3+/Ni4+氧化还原电对提供容量，因此在充放电过程中，Ni通常处于不稳定的高价态（Ni3+，Ni4+），容易通过失氧的方式向稳定的低价态转变，这一相变引起的各向异性体积变化及深度脱锂时晶胞体积变化将导致正极材料的颗粒内部产生微裂纹。同时微裂纹加速电解质渗透到颗粒内部，从而与沿微裂纹暴露的内部初级颗粒上的不稳定Ni4+反应并生成类似NiO的杂质层，同时也加速了Ni，Co和Mn元素的溶解，导致活性物质损失。为了解决和缓解这些问题，往往行业内会采取掺杂、表面包覆、单晶化等进行改性。1）掺杂：通过掺入其他元素使材料的层状结构得以稳定，从微观结构上增强了热稳定性，进而改善材料长期循环及大电流密度下的电化学性能，掺杂方式可分为阳离子、阴离子及阴-阳离子协同掺杂3种类型。2）表面包覆：在材料的表面涂覆非电化学或电化学材料涂层以稳定正极材料-电解质界面，以此减少副反应。一般有金属氧化物、非金属氧化物、锂盐的包覆等。3）单晶化：不同于传统的若干直径约几百纳米的一次颗粒团聚而形成直径约十微米的二次颗粒，通过控制反应条件得到一次粒径约几微米且呈现单分散状态的颗粒即为单晶。图表18：一种包覆Li2SiO3的电极材料资料来源：《前驱体对单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的控制合成与性能影响研究》，信达证券研发中心图表19：一种包覆层后的电池循环性能资料来源：《锂离子电池高镍三元材料不足与改性研究综述》，信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com14图表20：一种不同含量的Al掺杂后电极的循环性能资料来源：《Al掺杂对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料性能的影响》，信达证券研发中心图表21：一种单晶材料（SC-NCM）和普通材料循环性对比资料来源：《锂离子电池高镍三元材料不足与改性研究综述》，信达证券研发中心图表22：部分企业涉及掺杂、包覆的核心技术企业内容长远锂科包覆：该技术可以改善材料导电性，同时抑制材料表面与电解液的反应，减缓循环或高温存储过程中材料性能的劣化；对高镍材料可降低其表面碱性物质含量，改善其电极片加工性能，提升材料的热稳定性。容百科技掺杂：通过掺杂工艺优化，改变正极材料晶体表面能，在电池充放电过程中，有效减少结构由层状向尖晶石进而向岩盐状的转变，从而减少活性氧和热的释放，功率特性和高温循环寿命较常规产品显著提升。2015年，公司开发完成单晶正极材料掺杂技术，并应用到单晶NCM523中；2016年，将该公司该项技术改进后应用到NCM622产品中；2017年，公司持续进行改进升级，形成新的掺杂技术，并应用到NCM811产品中，产品功率特性和高温循环寿命得到显著提升；2018年，公司将新的掺杂技术进一步应用到了NCA和单晶NCM811产品。包覆：一种表面包覆处理的锂离子电池正极材料及其制备方法、镍锰基包钴锂离子正极材料的制备方法等。2015年，公司开发完成正极材料表面处理技术，并应用到NCM523产品中；2016年，公司将该项技术改进后应用到NCM622产品中；2017和2018年，公司开发完成水洗、干燥、包覆一体化表面处理技术，分别应用到NCM811和NCA，使高镍层状正极材料的残留锂、硫等杂质在原有基础上大幅降低，提升了材料表面稳定性、电极加工性能和循环寿命。振华新材掺杂：公司完成全系列正极材料掺杂技术的积累，针对不同的正极材料体系，优选出不同的掺杂方案，以达到稳定材料结构及表面特性的目的，从而得到更高的循环性能、安全性能及能量密度。包覆：公司通过乳化包覆、液相沉积及固相混合等多种工艺技术对材料的表面进行改性，从而得到更低的材料游离锂、更好的加工稳定性以及电化学性能。本技术在公司生产的各系列产品中均得到广泛应用，公司正极材料的游离锂控制具有一定优势，产品游离锂含量较低，尤其在高镍领域具有明显优势帕瓦股份掺杂：通过金属元素特性分析和工艺优化，合成出掺杂元素均匀分布且掺杂量精确的三元前驱体。包覆：采用独特的工艺设计（多元素多重原位包覆，疏密交替轮胎式多层核壳结构，金属元素浓度半/全梯度分布等），实现产品结构的精准调控，其经烧结后的三元正极材料具有良好的结构继承性。资料来源：各公司公告，信达证券研发中心单晶的发展目前更成体系，我们主要介绍单晶技术情况。单晶正极材料循环性、稳定性更优。单晶和多晶是按照晶体结构进行的划分，单晶三元正极材料一次粒径约几微米且呈现单分散状态，而与之对应的多晶三元正极材料则是若干直径约几百纳米的一次颗粒团聚而形成直径约十微米的二次颗粒。以往的三元材料大多是细小晶粒团聚而成的颗粒，1）其二次球形结构容易使其“骨架”结构牢固性差，在循环过程中，尤其是高电压充放电下，由于颗粒不断膨胀收缩，会导致材料开裂、破碎。2）同时，由于晶体颗粒之间的连接较为脆弱，在极片冷压过程中，易导致颗粒破碎，引起电池性能恶化。3）二次球颗粒容易导致气胀等问题。单晶三元正极材料在压实和高温循环过程中，不易发生破碎，从而高温循环稳定性优于多晶三元正极材料，即具有更好的结构稳定性和耐高温性能。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com15图表23：单晶技术应用历程资料来源：振华新材招股书，信达证券研发中心图表24：单晶和常规三元正极材料价格（万元/吨）资料来源：wind，信达证券研发中心图表25：一次颗粒大单晶产品资料来源：振华新材招股书，信达证券研发中心图表26：二次颗粒团聚体产品资料来源：振华新材招股书，信达证券研发中心图表27：单晶和多晶颗粒破碎对比资料来源：上海交大化学化工学院公众号，信达证券研发中心图表28：单晶与多晶循环稳定性对比资料来源：上海交大化学化工学院公众号，信达证券研发中心图表29：不同晶型的三元正极材料对比项目单晶三元正极材料多晶三元正极材料形貌单个分散颗粒一次颗粒团聚的二次颗粒结构结构稳定，不易出现微裂纹；表面较为光滑，与包覆导电剂可以较好的接触，同时晶体内部晶格缺陷少，均有利于锂离子的传输加工性能相对较差，辊压更容易发生二次颗粒变形和破碎热稳定性材料热失控温度更高、高电压下产气少，热稳定性较好多次循环充电后，内部产生细小裂纹，热稳定性较弱能量密度能量密度稍逊于多晶型三元正极材料；但可以通过提高电压提升一定的能量密度能量密度较高倍率性能略低略高安全性安全性更佳安全性相对较低生产工艺对生产工艺控制精度要求较高生产工艺控制精度要求相对较低外请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com16循环寿命热稳定性较好，循环寿命较长热稳定性较弱，循环寿命较短产品价格材料价格相对较高价格相对较高价格相对较低资料来源：帕瓦股份招股说明书，信达证券研发中心国内单晶材料市占率超4成，市场集中度较高。国内外一直有对单晶三元材料的研究，但国内进入大规模应用阶段，此前海外日韩系电池厂的主流三元材料基本以多晶三元材料为主。国内单晶材料原先是少量应用于消费市场，在宁德时代等电池龙头的带领下，逐步在动力电池领域放量，目前比例维持在40-50%左右。1）从单晶的市场率上看，根据GGII数据，2019年至2021年上半年，我国三元单晶前驱体出货量分别为8.40万吨、9.80万吨和13.10万吨，占三元前驱体国内出货量比例分别为44%、41%和44%。2）从市场格局上看，国内的贵州振华、长远锂科等企业行业领先。据鑫椤资讯，2021年1-11月，国内单晶三元材料产量CR3集中度接近60%，CR5集中度为79.5%。3）从单晶的应用范围看，国内单晶三元材料占比最高的还是5系产品，6系次之，具体型号多为Ni55、NCM613、Ni65等偏组分三元材料居多。对于8系的产品，目前有长远锂科等少数公司等实现了量产。图表30：2021H1国内三元单晶前驱体出货量结构资料来源：帕瓦股份招股书，GGII，信达证券研发中心图表31：2021年1-11月国内单晶三元材料市场资料来源：鑫椤资讯，信达证券研发中心图表32：国内各型号单晶材料占比资料来源：鑫椤资讯，信达证券研发中心图表33：国内三元单晶前驱体出货量情况资料来源：帕瓦股份招股书，GGII，信达证券研发中心图表34：不同企业的单晶技术梳理公司基本情况长远锂科公司单晶产品覆盖NCM523、NCM622、NCM811等类型。NCM523领域，公司已实现单晶镍含量50%-58%系列产品的量产；NCM622领域，公司已实现单晶镍含量60%~65%系列产品的量产。行业内NCM811领域单晶技术刚刚起步，公司即已实现单晶NCM811材料的量产。公司在此基础上进行技术迭代，第二代单晶NCM811产品已完成中试开发验证请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com17振华新材公司已实现涵盖中镍、中高镍及高镍全系列一次颗粒大单晶镍钴锰酸锂三元正极材料的产业化生产及销售。公司2009年推出第一代一次颗粒大单晶NCM523产品，2014年较早在新能源汽车上批量应用，2016、2017年分别推出第二代、第三代大单晶NCM523产品。截至2021年9月8日，公司已形成高镍（Ni≥80mol.%）三元正极材料生产能力1.3万吨/年。容百科技2015-2016年实现单晶高电压523产品大规模量产，2017-2018年单晶高电压622产品销售快速增长，2018年末实现了单晶高电压NCM811产品小规模量产厦钨新能公司于2017年实现Ni6系和Ni5系NCM三元单晶产品量产，是行业最早实现将单晶Ni6系NCM三元材料大批量应用于新能源汽车动力电池量产的正极材料企业之一。2018年实现Ni8系多晶及单晶产品量产，2019年公司Ni6系高电压单晶NCM三元材料大批量稳定量产，Ni7系单晶NCM三元材料通过多家客户样品认证资料来源：各公司公告，信达证券研发中心2.3.2高电压逐步普及三元正极材料的高电压化是提升材料能量密度的途径之一，是行业研发的重点方向。常规电压一般指4.2V，高电压指能够在高于4.3V的充电电压下发挥出较好电化学性能的正极材料。根据能量密度公式，能量=QU，提升电压U可以提升能量密度。比如Ni5系、Ni6系NCM三元材料的充电电压从4.2V提升至4.35V，其能量密度能提升约15%，接近NCM811水平。产业链企业厦钨新能、容百科技等均布局了高电压三元材料技术。消费电池中钴酸锂材料是较早应用高电压技术。钴酸锂是最早商业化应用的正极材料，业内普遍采用掺杂、包覆等方式提升钴酸锂正极材料的耐高压特性，或者优化锂钴比和烧结工艺，从而优化材料结构稳定性和包覆层。当前提高充电截止电压已成为提升钴酸锂能量密度的主要手段。图表35：不同三元正极材料企业的高电压技术情况公司基本情况长远锂科长远锂科结合基体体相掺杂和材料表面包覆方法，解决产品高电压下结构稳定性和表面化学稳定性问题，减缓循环和存储过程中电极材料界面副反应，抑制高温高电压下产气。公司高电压4.3V和4.35V三元正极材料已批量用于动力电池领域振华新材一次颗粒大单晶三元正极材料在高温高电压循环稳定性、结构稳定性、安全性能等方面具有优势容百科技公司2015年实现单晶高电压NCM523材料大规模量产，目前可以制备分散性能良好的单晶高电压NCM523\622\811正极材料厦钨新能公司具有高电压NCM技术资料来源：各公司公告，信达证券研发中心2.3.3高镍化进程有望加速正极高镍化具有重要的意义。钴的作用在于稳定材料层状结构，提升循环与倍率性能，价格波动较大，锰具有良好的电化学惰性，起到降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性的作用，镍是锂电材料重要活性物质，掺镍比例提高可提升正极材料能量密度。高镍化是指提升三元材料中镍的含量，从而提升能量密度，并通过降钴降低原材料成本。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com18图表36：不同镍含量三元体系放电容量资料来源：《高镍三元层状锂离子电池正极材料：研究进展、挑战及改善策略》，信达证券研发中心国内高镍渗透率不断提升，占比接近4成。根据GGII的数据，国内三元前驱体NCM811和NCA占比从2015年7.8%提升至32.7%，年均市占率提升约6.3pct。根据ICC鑫椤资讯统计数据显示，2021年国内高镍材料（811及NCA型）总产量达到15.23万吨，同比增长222.4%。从结构上看，5系三元材料尽管占据主流地位，全年市占率已下滑至47.7%，反观高镍材料（811型及NCA）占比提升明显，达到38.3%。图表37：国内三元前驱体结构占比资料来源：帕瓦股份招股书，GGII，信达证券研发中心图表38：2021年国内三元材料型号占比格局资料来源：ICC鑫椤资讯，信达证券研发中心高镍三元材料市场集中度较好，21年1-10月CR5为83.5%。根据鑫椤咨讯，2021年国内批量化生产高镍三元材料的企业数目有所增多，全年产量超过1000吨的企业达到了10家以上，其中容百科技、天津巴莫、贝特瑞等在产能规模、客户结构方面领先优势明显。从市场集中度看，CR5集中度为84%，行业格局优于三元正极材料，2018年-2021年三元正极材料市场集中度较低，主要有高镍技术门槛较高的影响。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com19图表39：2021年1-10月国内高镍市场竞争格局资料来源：ICC鑫椤资讯，信达证券研发中心图表40：2021年全球低、中、高镍三元正极分布资料来源：AdamasIntelligence，信达证券研发中心注：高镍即NCM6、7、8系列、NCA、NCMA，低镍即NCM5系列及更低，无镍主要是LFP高镍三元有望继续加速。高镍具备能量密度高的显著优势，未来高镍三元应用是否会加速，我们认为需要从高镍三元当前的应用痛点找寻答案，主要有：1）高镍化技术上，前几年产业企业技术储备相对较少，且材料的安全性和热稳定性不好解决。从固有属性上看，随着镍的含量提升，体系的热稳定性变差。且高镍的热稳定性问题是一个系统问题，往往需要正极厂商和电池企业协同攻克。2）高镍三元电池电池的物理结构改性尚未大规模普及；3）不同市场地区对技术路线的选择。图表41：不同材料体系全电池热流随温度的变化资料来源：《镍钴锰锂电池的热安全性及改性研究》，信达证券研发中心图表42：不同材料体系产品在氩气的升温过程中的物理参数资料来源：《镍钴锰锂电池的热安全性及改性研究》，信达证券研发中心一、高镍技术应用逐步普及。1）一个是高镍技术在上市公司中的储备和应用问题，高镍三元目前在动力电池龙头企业中已相对普遍，容百科技、长远锂科、当升科技等均已形成万吨级出货，具备大规模应用的技术条件，宁德时代、LG化学、SKI均已实现811电池批量交付，三星SDI开始规划生产镍含量为88%的动力电池。图表43：国内正极材料企业高镍三元工业化进展企业20142015201620172018201920202021当升科技完成811和NCA中试开发推出动力NCM811和NCA产品，其中NCM811已实现量产完成动力型高镍料研发NCM811和NCANCM811的开发;二代高镍NCM811和NCA产品顺利完成中试工艺定型实现第二代高镍NCM811量产：开展第三代高镍NCM811研发开展NCMA高镍四元材料研发N83、N88、N90型向海外大批量出口;N95产品已完成国际客户验证;开展超高镍多元材料N98产品的开发请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com20容百科技完成第一代NCM811产品实验室开发形成NCM811第一产品完成第二代、第三代NCM811小试和中试国内首家实现NCM811大规模量产开发完成并小规模量产单晶高电压型NCM811、NCA产品实现小规模量产推出第三代高镍NCM811产品低成本NCM811、N90及N90系超高镍系列新品开发完成并推向市场：NCAM中试N90系超高镍正极材料在产线大规模稳定制备上取得突破，N95及以上超高镍材料实现小试工艺定型振华新材推出第一代高镍一次颗粒大单晶产品高镍8系材料客户送样高镍8系材料批量供货公司中高镍、高镍低钴/无钴正极材料已完成下游主流客户送样检测、认证并小批量销售长远锂科NCA小批量生产NCM811小批量生产第二代单多晶NCM811已经完成中试开发验证杉杉股份NCM811研发NCM811研发实现NCM811量产实现高镍单晶三元材料量产NCMA多元材料中试；高镍无钴正极材料中试高镍单晶三元材料进入车厂B轮送样∶高镍NCA进入车厂C样测试资料来源：各公司公告、信达证券研发中心图表44：部分电池企业的NCM811产品进展企业进展情况宁德时代2019公司在业界率先量产811体系产品，2020年811体系产品在海外实现大批量交付LG2019年，公司南京工厂生产的NCM811电池供应特斯拉，Model3是第一款使用LG制造的该种电池的电动轿车三星SDI三星SDI已计划在2021年大规模生产镍含量为88%的电动汽车电池。SKI2019年三季度正式生产MNCM811电池，2019年12月，其常州工厂NCM811电池投产资料来源：各公司公告，同花顺财经，信达证券研发中心2）无热扩散技术在2020年以来逐步突破。高镍电池热稳定性比中低镍差，根据国家的政策，2020年5月12日，工信部组织制定，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布GB18384-2020《电动汽车安全要求》、GB38032-2020《电动客车安全要求》和GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准，于2021年1月1日起开始实施。其中要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。在高镍材料的热扩散上，以宁德时代为代表的企业率先突破，2020年9月，其率先在811产品上实现了无热扩散，宁德时代首席科学家吴凯预计1000km更高比能的无热扩散技术也将会在2023年实现量产。欣旺达、广汽、长城等其余企业也陆续在2021年发布无热扩散技术，未来均有望满足国家要求的5分钟不起火的要求，促进高镍的渗透率提升。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com21图表45：三元锂电池逸出气体分析资料来源：宁德时代公众号，信达证券研发中心图表46：宁德时代客户对热扩散要求比例资料来源：宁德时代公众号，信达证券研发中心图表47：电池等企业无热扩散技术发展情况资料来源：宁德时代公众号，信达证券研发中心二、高镍三元正极相比中低镍的或有原材料成本优势，整体盈利性占优。当前产业链原材料涨价明显，随着三元材料逐步高镍化，高价位的钴用量逐步减少，低价位的镍用量逐步提升，高镍三元物料成本相比中低镍三元几无差距，在镍价格较低时或成本更低，这意味着对于同样质量的材料，高镍三元的主要物料成本并不贵。以2021H1为例，2021上半年在硫酸镍持续上涨情况下，三元811原材料成本仍低于622正极材料，和523相差无几。高镍价回归正常水平后，高镍正极的原材料优势将进一步凸显。在原材料成本相差不大的情况下，高镍三元正极价格较高，吨盈利水平较高。以长远锂科、容百科技等企业为参照，我们测算2020年高镍正极材料（以8系为代表）比中低镍正极（以5系为代表）单吨毛利高约1.5万元/吨。图表48：镍和电解钴价格走势资料来源：SMM，信达证券研发中心0200004000060000800001000001200002016/1/42017/1/42018/1/42019/1/42020/1/42021/1/42022/1/4现货官方报价:LME钴(美元/吨)现货官方报价:LME镍(美元/吨)请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com22图表49：三元材料高镍化会降低原材料成本正极材料物料衡算表产品NCM523NCM622NCM811分子式LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2Co质量占比12.2%12.2%6.1%Mn质量占比17.1%11.3%5.7%Li质量占比7.2%7.2%7.1%Ni质量占比30.4%36.3%48.3%一吨产品需要的镍（吨）0.300.360.48一吨产品需要的硫酸镍NiSO46H2O（吨）1.311.632.16一吨产品需要的金属钴（吨）0.120.120.06一吨产品需要的硫酸钴CoSO47H2O（吨）0.580.580.29一吨产品需要的锰（吨）0.170.110.06一吨产品需要的硫酸锰MnSO4H2O（吨）0.530.350.17一吨产品需要的碳酸锂Li2CO3（吨）0.380.38—一吨产品需要的氢氧化锂LiOHH2O（吨）—0.430.432020H1主要原材料成本（万元/吨）12.3313.2412.73资料来源：Wind，信达证券研发中心注：主要原材料包含碳酸锂、氢氧化锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰图表50：中低镍与高镍正极材料的利润空间单位（万元/吨）产品单吨价格单吨原材料成本单吨人工制造费用能源动力单吨成本吨毛利2020年度中低镍（以5系为代表）10.087.360.130.340.258.082.008系NCM正极材料12.888.240.130.340.689.393.49资料来源：长远锂科招股说明书，长远锂科、容百科技、广西时代汇能环评报告，信达证券研发中心注：单吨能耗参考容百科技环评报告三、大圆柱等电池结构的发展有望带动高镍三元发展。电池物理层面的封装也可以带来成本的降低、效率的提升。首先应用的是磷酸铁锂材料，典型代表是比亚迪在20年首次将刀片电池技术应用在“汉EV”车型，其电池系统零部件数量减少40%，体积利用率提升50%，成本下降30%。刀片电池第一代产品能量密度可达到140Wh/kg，体积能量密度达到230Wh/L，比亚迪深圳开发中心副总监鲁志佩预计2025年可以实现能量密度大于180Wh/kg，体积能量密度达到300Wh/L。磷酸铁锂通过结构创新提升了能量密度，侵占了中低镍三元市场份额。三元电池同样有结构创新来提升能量密度，从而和磷酸铁锂材料拉开差距，较为典型的是4680大圆柱电池，首次在2020年9月份特斯拉电池日提及，可以续航提升16%，能量是此前的6倍。大圆柱电池可以较好匹配高镍三元。圆柱是锂离子电池最开始的封装形式，具有成熟度和自动化程度高的特点，同时圆柱电池因为受力更加均匀分散，入壳比能达到98%以上，比方形电池等的大。对于高镍三元电池，其有热稳定性弱、易产气等劣势，大圆柱电池受力均匀、自动化程度高等特点可以有效缓解高镍三元的劣势。随着4680大圆柱电池的逐步应用，有望提升三元电池的能量密度，从而在该指标上和铁电池拉开差距。2022年是国内外企业大圆柱电池产业元年。国内外电池企业加速大圆柱电池的产业化，比如亿纬锂能推出的4680电池具备两大优势：1）经济性：主要是在制造工序上精减了30%以上，生产效率提升40倍以上。2）安全性：电芯层面的高效泄压结构设计保证零热蔓延，刚性结构设计保证无膨胀，在系统层面也有双腔设计、主动疏散的气道等。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com23图表51：大圆柱电池对续航和成本的影响资料来源：特斯拉电池日材料，信达证券研发中心图表52：特斯拉4680电池资料来源：特斯拉电池日材料，信达证券研发中心图表53：亿纬锂能大圆柱电池性能资料来源：亿纬动力公众号，信达证券研发中心图表54：大圆柱电池的高效率制造资料来源：亿纬动力公众号，信达证券研发中心图表55：国内外4680电池企业进展企业进展特斯拉1)2022年1月19日，特斯拉宣布已经生产了100万颗4680电池。2）首批搭载4680电池的ModelY车型预计将于2022年开始交付。3）特斯拉计划4680电池的年产量将在2022年达到100GWh。亿纬锂能1）2021年4月份，公司大圆柱电池亮相；2）2021年11月，公司与荆门高新区管委会签订《合同书》，涉及建设20GWh乘用车用大圆柱电池生产线。松下2022年2月，松下宣布将在2023财年开始为特斯拉量产4680电池。日经新闻报道称，松下计划向日本和歌山工厂投资800亿日元（约合7亿美元），预计年产能为10GWh，约占松下产能的20%，足够为约15万辆电动汽车供能。LG公司已经生产了4680圆柱形电池样品，目标是从2023年开始为特斯拉的电动汽车制造新的电池资料来源：信达证券研发中心整理四、欧美市场倾向于高镍三元，有望从结构上带动其发展。从车企和电池企业的选择上看，国外电池厂商三星、LGC、松下等较多采用三元高镍电池。海外三元正极材料高镍化趋势明显，根据GGII的报道，2021年4月份的上海车展上，包括自主品牌、造车新势力、外资/合资、传统品牌等车企亮相了近80款新能源车型。据不完全统计，当中43款中高端新能源车型已经搭载或者设计搭载高镍电池。同时外资品牌车企对高镍电池的接受度高，未来随着欧洲新能源车市场继续增长以及美国新能源车市场的爆发，高镍三元材料的需求有望增长。2.3.4新型正极材料体系——三元材料体系不断升级锂电池正极材料经历了消费和动力电池时代的变迁。1）从1990年代开始，经历了LiCoO₂为代表的消费电池时代，彼时是松下的18650电池时代；2）2010-2015年：新能源车市场请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com24兴起，三元正极作为新兴技术路线，发展与推广尚不成熟，磷酸铁锂正极技术已十分完善并成为主流选择。3）2016-2020年，三元正极技术日益成熟，且与磷酸铁锂正极相比，具备更高能量密度。与此同时，新能源汽车补贴政策以续航里程为标准，补贴金额与续航里程密切挂钩，进一步推动三元正极材料市场占有率的快速提升。截至2019-2020年，三元正极材料占比均已超过60%。4）2020Q3开始，随着新能源汽车补贴政策逐步退坡以及磷酸铁锂电池能量密度的持续提高（如刀片电池、CTP技术的应用等），以及热门车型助推下，磷酸铁锂电池装机量持续回升，根据中国汽车动力电池产业创新联盟统计，2022年1-3月，三元正极与磷酸铁锂正极材料的装机市占率分别达到58%、42%。图表56：锂离子电池的发展资料来源：科路得，信达证券研发中心图表57：国内三元和磷酸铁锂电池装机量资料来源：Wind，信达证券研发中心三元正极材料体系仍有较大的进步空间。电池行业本质是技术驱动的行业，技术是最大的机遇，也同时是最大的风险。从企业的长期发展角度，未来正极材料的发展是我们关注的焦点。除了当前的三元和磷酸铁锂材正极材料体系，还有富锂锰基、钠离子、固态电池等体系，钠离子电池正极材料产业化刚起步，富锂锰基产业化仍需时日，固态电池时代仍需三元材料，三元正极材料体系仍有较大的进步空间。图表58：锂离子电池未来的发展资料来源：EMIRI，信达证券研发中心图表59：CATL的技术路线资料来源：CATL，信达证券研发中心钠离子电池正极材料产业化刚起步钠离子电池具有和锂离子电池相似的电化学特征，对其的研究起源于20世纪80年代，近年来才逐步有一定的工业化。其安全性较高，循环寿命、自放电率与锂离子相差不大，适用于对成本敏感、对能量密度要求不高的储能场景。4000250500750100012001500175037501234560.005,000.0010,000.0015,000.0020,000.0025,000.0030,000.002019-022019-102020-062021-022021-10三元装机量（Mwh）磷酸铁锂装机量（Mwh）请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com25图表60：宁德时代第一代钠离子电池方案资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图表61：宁德时代AB电池方案资料来源：宁德时代官方公众号，信达证券研发中心图表62：不同电池体系指标项目钠离子电池锂离子电池铅酸电池能量密度（wh/kg）100-150150-25030-50电压（V）2.8-3.53.0-4.52.1寿命（次）20003000300资料来源：中科海钠公司官网，信达证券研发中心从钠离子正极材料体系上看，主流的钠离子电池正极材料有普鲁士蓝、多层过渡金属氧化物等，宁德时代发布的第一代钠离子电池体系即采用的是普鲁士白材料。目前钠离子电池正极材料工业化涉及较多的是中科海钠、钠创新能源等，均已经布局千吨或万吨级别的生产线。图表63：国内企业钠离子正极材料以及钠离子电池进展企业进展情况容百科技21年报：公司积极开展钠离子电池锰铁普鲁士白及层状氧化物正极材料的技术迭代与产线建设，预计2022年实现吨级产出，长远锂科21年报：在全固态电池、钠离子电池材料等新一代材料领域，布局前瞻研究，巩固行业领先地位。宁德时代1）20年报：公司在建的21C创新实验室将对标国际一流实验室，研究方向包括金属锂电池、全固态电池、钠离子电池等下一代电池研发。2）21年7月，发布第一代钠离子电池，其中正极采用克容量较高的普鲁士白材料。宁德时代预计2023年将形成钠离子电池基本产业链。华阳股份2022年1月，华阳集团联手中科海纳，采用中科院的碳基负极材料生产技术和正极廉价原料加工工艺，打造了全球首套1兆瓦钠离子电池储能系统，共建钠离子电池2000吨正极、2000吨负极材料生产基地。浙江钠创新能源1）铁酸钠正极体系，电芯能量密度可达130-160Wh/kg，循环寿命超5000次。2）2021年11月，年产8万吨钠离子电池正极材料项目在绍兴签约中科海钠1）公司与华阳新材料科技集团合作，共建年产能2000吨的钠离子电池正负极材料生产线；2）2021年9月，公司钠离子电池首次应用于长江航道航标。资料来源：各公司公告，各公司官网，新华网，信达证券研发中心富锂锰基产业化仍需时日富锂锰基xLi2MnO3·（1-x）LiMO2可以看作是Li2MnO3和LiMO2（M代表过渡金属）的连续固溶体形成的，因其能量密度高、成本低和环境友好等特点，成为未来可能的一种正极材料发展方向。其比容量高达300mAh/g，远高于当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量，是动力锂电池能量密度突破400Wh/kg的技术关键。富锂锰基的首次库伦效率低、倍率性能差、电压衰减问题等限制了工业化进程。富锂锰基请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com26主要有首圈库存效率较低（4.5V以上电压区间相变不可逆）、循环和倍率性低的缺点，限制了工业化的进展。2018年7月，第310批新能源汽车公示中富锂锰基电池首现配套名单，由浙江遨优动力提供配套，分别配套了江苏陆地方舟新能源车辆公司纯电动厢式运输车和新日发公司生产的纯电动厢式运输车。从各个企业的年报来看，容百科技、当升科技等有所涉及，但是仍处于中试工艺开发等阶段，距离工业化相对较远。图表64：LiMO2结构（a）和Li2MnO3（b）结构的晶体学模型资料来源：《富锂锰基正极材料的电压衰减机理及其改性策略》，信达证券研发中心图表65：国内企业富锂锰基材料进展企业进展情况容百科技21年报：推进高电压镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂正极材料等中试工艺开发，加速前沿正极材料的产业化进程。当升科技20年报：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。资料来源：各公司公告、信达证券研发中心固态电池时代仍需三元材料固态电池具有热稳定性高、能量密度高的优点，但是有成本较高、界面阻力等问题尚待解决。得益于其采用固态电解质，固态电解质可以抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应等，具备热稳定性高的优点。能量密度高主要是由于全固态电解质后，电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，可以减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。固态电池能量密度可达300-400Wh/kg。在产业化阻碍上，固态电解质与电极材料之间的界面是固-固状态，因此电极与电解质之间的有效接触较弱，离子在固体物质中传输动力学低。完全的固态电池产业化仍需时间。2022年3月，中国电动汽车百人会论坛上，中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高表示，我国动力电池产业化的目标为，到2025年，液态体系电池单体能量密度将达到350Wh/kg；2030年，液态电池向固态电池过渡的固液混合体系电池单体能量密度为400Wh/kg；2035年，准/全固态体系电池单体能量密度将达500Wh/kg，2030年应该是转向全固态电池发展的一个关键节点。目前更多的是混合固液态电池。2022年3月的电动汽车百人会论坛上，卫蓝新能源首席科学家、创始人李泓透露，卫蓝新能源正与蔚来汽车展开合作，计划基于ET7车型，推出单次充电续航1000公里的混合固液电池。这款混合固液电池预计在22年底或23年上半年开始量产，电池包容量达到150kWh，能量密度为360Wh/kg。在正极材料体系上，容百科技、当升科技、赣峰锂业等涉及较多，固态时代的正极材料体系仍是三元高镍。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com27图表66：国内固态电池专利数量资料来源：佰腾网，华经产业研究院，信达证券研发中心图表67：卫蓝新能源固态锂电池电芯参数（27Ah）资料来源：卫蓝新能源官网，信达证券研发中心图表68：国内固态电池材料进展企业进展情况宁德时代截至2021年9月30日，公司及其子公司共拥有3,566项境内专利及589项境外专利，正在申请的境内和境外专利合计4,310项，此外，公司21C创新实验室将对标国际一流实验室，研究方向包括金属锂电池、全固态电池、钠离子电池等下一代电池研发。比亚迪全固态锂金属叠片电池的配方和制备工艺已经开发完毕，并在持续优化中。同时在国内固态电池专利数量方面，比亚迪以76项专利居于首位。容百科技21年报：公司设立全固态电池正极材料在研项目，预计总投资规模为1629万元，2021年度已投入704.62万元，拟通过固态电池技术的研究开发，掌握适用于固态电池体系的正极材料及固态电解质生产技术，开发出至少一款适用于固态电池的高镍三元正极材料。长远锂科21年报：公司将加速推进重点项目，实现产销加快增长，盈利能力进一步提高。同时也将持续推动新产品设计及工艺路线优化升级，在全固态电池、钠离子电池材料等新一代材料领域，布局前瞻研究，巩固行业领先地位。当升科技21年报：成为在国内首批实现车用高镍多元材料及固态锂电正极材料的批量生产并配套适用于多款国内外著名品牌新能源汽车的正极材料企业。同时，公司与固态锂电先行者卫蓝新能源加强战略合作，实现了批量销售，并获得了卫蓝新能源总量不低于2.5万吨固态锂电材料的意向订单。厦钨新能21年报：公司设立固态电池用正极材料开发研究项目，目前处于小试阶段，预计总投资规模为1372.06万元，2021年已投417.18万元，公司固态电解质技术已实现吨级生产。赣锋锂业21年报：赣锋锂电全资子公司浙江锋锂在固态电池及相关材料领域已经布局专利150余项，国际专利5项，获授权专利近80项，在国内固态电池领域位列前茅。已投资建成了年产国内3亿瓦时的第一代固态电池研发中试生产线，第二代固态电池采用三元正极、固态隔膜和含金属锂负极材料。2021年，首批搭载赣锋固态电池的东风E70电动车正式完成交付，率先实现了固态锂电池产业化，并与东方首次实现装车运行。卫蓝新能源2021年实现1GWh产能，2026年预计达到20GWh。清陶能源2020年，搭载清陶能源固态电池的新能源样车在北汽成功下线，同时清陶一期1GWh固态动力电池项目已投产；资料来源：各公司公告，全国能源信息平台，信达证券研发中心三、三元正极材料行业进入一体化时代3.1全球材料巨头成长之路的启发万华化学是领先的化工新材料企业，以异氰酸酯（MDI）业务起家，为解决原材料短缺问题，转而向上游聚醚、环氧丙烷发展，随着MDI市场逐渐饱和，公司开始向上游原料苯胺与下游精细化学品扩张，同时横向延伸TDI与聚醚等业务，现已成长为市值2500亿的化工巨头企业。优美科以采矿与金属冶炼业务起家，后逐步将业务重心放在清洁技术上，并切入电池、催化剂、汽车等下游领域，并打通金属回收渠道，目前已成长为全球领先的材料科技与回收集团。通过上述发展之路可发现，全球材料巨头通过横向和纵向一体化，不断扩张业务范围，实现利润最大化的同时开拓新的增长点。借古鉴今，正极材料的一体化发展具有历史必然性。0501001502002503003502010201120122013201420152016201720182019公开专利量（件）申请专利量（件）请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com28图表69：万华化学发展历程年份事件1978年中国引进300万平方米/年的合成革生产线，并同时配套引进年产1万吨的异氰酸酯（MDI）装置。1993年万华开始自主改造之路。1995年，MDI装置年产量首次突破1万吨。1997年万华开启国有企业改革之路。2002年通过对老装置改造，MDI产能达到10万吨/年。2014年万华烟台工业园老厂搬迁60万吨/年异氰酸酯一体化项目全线一次性投产成功并生产出合格的MDI产品。2015年PO/AE一体化项目全线投产并生产出合格产品，涂料和特种化学品装置陆续投产，万华烟台工业园一期工程全线竣工，万华搭建起聚氨酯、石化、精细化学品三大产业平台。2017年万华珠海项目整体一次性试车成功。同期，万华烟台工业园二期项目涵盖百万吨乙烯项目、PC等20余项高附加值化工新材料项目开始建设。2019年万华化学全资收购ChematurTechnologiesAB(瑞典国际化工)。2020年乙烯裂解装置一次性开车成功并产出合格产品，万华乙烯产业链关键装置全部开车成功。资料来源：万华化学官网，信达证券研发中心图表70：优美科发展历程年份事件1837年拿破仑·波拿巴授权珍·东尼掌管位于今天比利时和德国边界莫尼斯特的古山矿山，演变成于1837年成立的SociétéAnonymedesMinesetFonderiesdeZincdelaVieille-Montagn，是公司前身1906年优美科的另一条历史主线是于1906年成立的UMHK，位于刚果，主要业务是生产铜和其它金属1989年UMHK与其他子公司合并为综合性工业集团UnionMinière1990年20世纪90年代后期，UnionMinière逐渐转型成一家特殊材料公司2003年公司开辟了新的领域汽车催化剂行业2005年将公司的锌精炼和合金业务与Zinifex公司的同类业务合并，联合组建了一家名为Nyrstar的新公司2007年将业务重心放在清洁技术上，包括开发新的汽车催化剂、新一代可充电电池材料、燃料电池催化剂和隔膜以及回收工艺。2010年在比利时的全新可充电电池研发设施也步入了新的阶段2015年设定新战略计划，目标为成为清洁移动材料和回收领域的领导者2017年新的收购项目包括固定催化剂和位于芬兰科科拉的第二个钴冶炼厂2021年稀缺资源、清洁空气和汽车电气化成为公司业务发展三大驱动资料来源：优美科官网，信达证券研发中心锂电池四大主材盈利性，隔膜>负极材料>电解液>正极材料。我们以容百科技、璞泰来、星源材质、天赐材料为代表，2017-2021年毛利率平均为14.4%、32.7%、41.8%、30.2%，净利率平均为5.0%、17.3%、20.1%、13.7%。四大主材中，正极材料盈利性最低，成本差异较小，终端价格主要受上游原材料影响。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com29图表71：锂电池四大材料企业毛利率情况（%）图表72：锂电池四大材料企业净利率情况（%）资料来源：wind，信达证券研发中心资料来源：wind，信达证券研发中心正极材料产业链盈利性：上游资源>下游正极材料>中游前驱体。三元前驱体与三元正极材料行业处于正极产业链的中下游环节，采用成本加成的盈利模式，原材料成本占总成本的90%以上。从2018-2021H1毛利率、净利率情况看，这两个环节基本可以完成原材料成本的顺利传导，但盈利性仍低于上游资源环节。一体化可以帮助正极材料企业提升盈利深度，是做大做强的方式。图表73：正极产业链企业毛利率情况（%）图表74：正极产业链企业净利率情况（%）资料来源：wind，信达证券研发中心资料来源：wind，信达证券研发中心他山之石可攻玉：前驱体向产业链上游延伸，盈利性有所提升。前驱体企业中华友钴业、格林美具备原材料自供能力，两者单吨售价与中伟股份相近，但单吨毛利平均分别比中伟股份高0.5、0.7万元（采用2017-2021H1吨毛利均值计算），中伟股份单吨毛利平均为1.05万元/吨，向上游拓展是前驱体企业提升盈利能力的重要方式。0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%20172018201920202021容百科技璞泰来星源材质天赐材料-5.00%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%20172018201920202021容百科技璞泰来星源材质天赐材料05101520253035402018201920202021H1-15-10-505101520253035402018201920202021H1请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com30图表75：前驱体企业的售价情况（万元/吨）图表76：前驱体企业的单吨毛利情况（万元/吨）资料来源：wind，信达证券研发中心资料来源：wind，信达证券研发中心前驱体-正极材料一体化有助于提升正极企业盈利深度、发挥产业协同优势。自供前驱体一方面可节省成本，另一方面前驱体对正极材料性有关键作用，自供前驱体能充分发挥产业链上下游协同效用，提高生产与研发效率。出于对原材料价格稳定性的考虑，我们选取2020H1数据作参考，2020H1自供523、622、811系列正极材料分别较外购节省0.5、0.3、1.5万元/吨。图表77：前驱体自供可节省的单吨成本（万元/吨）选取2020H1数据5236228.11三元前驱体直接材料成本6.316.956.67三元前驱体成本7.117.757.97三元前驱体外购价格（税后）7.618.069.00节省多少钱0.500.301.03资料来源：华友钴业年报，Wind，信达证券研发中心注：直接材料指镍钴等金属原材料3.2纵向一体化增厚利润深度3.2.1前驱体对于正极材料性能至关重要三元前驱体直接决定三元正极材料的核心理化性能。三元前驱体是通过湿法过程制备的，三元材料是通过火法烧结制备的，三元前驱体很大程度上决定三元正极材料的核心理化性能。1）前驱体粒径大小、粒径分布直接决定三元正极的粒径大小、粒径分布；2）三元前驱体比表面积和形貌直接决定三元正极的比表面积和形貌；3）三元前驱体元素配比直接决定三元正极元素配比等。而三元正极材料的粒径、形貌、元素配比、杂质含量等理化性能都将影响锂电池能量密度、倍率性能、循环寿命等核心电化学性能。此外，新型正极材料如梯度、核壳结构三元正极的应用推广，也取决于相应前驱体的研发突破。前驱体非标属性强，大多采用共沉淀法制备三元前驱体是镍钴锰（铝）三元复合氢氧化物，化学式为NixCoyMn(1-x-y)(OH)2、NixCoyAl(1-x-y)(OH)3-x-y，按照镍、钴、锰（铝）的构成比例不同，主要可以细分为NCM811前驱体、NCM622前驱体、NCM523前驱体以及NCA前驱体等。三元前驱体作为正极材料的原料，很大程度上决定着三元材料的性能。前驱体的制备技术主要有溶胶凝胶法、喷雾热解法、共沉淀法、水热法、高温固相法等。0246810122018201920202021H1华友钴业（三元业务）中伟股份（三元前驱体业务）格林美（三元材料业务）00.511.522.520172018201920202021H1华友钴业（三元业务）中伟股份（三元前驱体业务）格林美（三元材料业务）请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com31图表78：前驱体生产工艺路线前驱体生产工艺工艺特点缺点溶胶凝胶法将镍、钴、锰金属盐均匀的分散在溶剂中，再加入络合剂后形成溶胶，再通过加热搅拌使得溶胶变成凝胶。具有较高的放电比容量和优良的循环性能。合成方法耗费的周期较长，并且操作过程复杂，很难实现大规模商业化应用。喷雾干燥器将原料金属盐完全溶解在溶剂中，得到均匀的镍钴锰盐溶液后,在高温条件下将其喷雾，得到目标材料的合成方法。喷雾干燥法具有合成工艺简单，生产周期较短的优点。在制备三元正极材料的过程中耗能严重和成本较高的缺点突出，导致在工业上的应用较为困难。水热法以一定比例配制镍钴锰水溶液,并用氨水调节pH至8~10后转移至高温反应釜中，得到前驱体。需要特殊的反应条件,不利于工业化。高温固相法按设定比例将镍、钴、锰盐与锂源通过机械搅拌均匀混合，经高温烧结后直接得到产物的方法。高温固相法是一种操作简便，成本低廉的合成方法。制备过程中仅是通过机械搅拌将合成原料分散，因此极易出现元素分布不均匀的情况，继而导致制备的正极材料品质严重下降，会对电池电化学性能造成巨大损失。共沉淀法可以精确控制各组分的含量，并且实现组分的原子级混合;通过调整溶液浓度、pH值、反应时间、反应温度、搅拌转速等合成工艺参数，可以制备不同粒度、形貌、密度、结晶程度的材料;生产过程中影响因素众多，需要控制工艺。资料来源：《前驱体对单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的控制合成与性能影响研究》、信达证券研发中心由于共沉淀法原理简单，可操作性强，便于工业化生产使用，因此较多前驱体生产企业均选择共沉淀法作为主要的合成工艺。图表79：共沉淀法生产前驱体过程资料来源：中伟股份招股说明书，信达证券研发中心前驱体性能工艺参数的控制非标属性强，存在大量的KNOW-HOW。共沉淀法以硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、氢氧化钠为原料，氨水作为络合剂。共沉淀法生产过程中氨水浓度、pH、离子浓度、温度、反应时间、搅拌速度、反应釜结构等均对产品成分、形貌、粒度及分布、振实密度等性能产生影响，因此在实际生产中，工艺过程的把控需要扎实的理论基础和丰富的经验积累。氨水作为反应过程的络合剂，作用为络合金属离子。氨水浓度越高，络合金属能力越强，金属离子释放越缓慢，倾向于在已有一次晶粒上生长，导致一次晶粒不断增厚增大，且前驱体堆积更致密。当氨浓度较低时，颗粒形貌疏松多孔，致密性差，一次粒子为薄片状；氨浓度升高后，颗粒形貌致密，一次粒子为细板块状。而络合剂过高时，溶液中被络合的镍钴例子过多，会造成反应不完全，使前驱体镍、钴、锰三元素的比例偏离设计值。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com32图表80：不同氨浓度NCM811前驱体SEM（自上而下浓度越来越高）资料来源：《LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2富镍三元正极材料的制备及结构优化》，信达证券研发中心PH值主要影响共沉淀反应的成核和晶体生长速度，进而影响材料的微观形貌和振实密度以及最终产品的电化学性能。PH较低时，平衡向络合方向移动，晶粒的生长速度远大于成核速度，因此结晶粗大，反映在粒径上就是样品的粒径大，且由于晶体生长过快，材料形貌难于控制。随着PH的增大，平衡向沉淀方向移动，有利于晶粒的成核，晶粒的成核速度远大于生长速度，因此晶粒难以长大，形成较多的小颗粒，导致前驱体的球形度较差，使粒径分布范围变宽。只有PH适中时，晶粒的生长速度和成核速度处于较优状态，使晶粒有序生长，结晶致密，材料粒径适中，粒度分布窄。图表81：不同PH值高镍前驱体产品的SEM图（从上到下PH依次增大）资料来源：《LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2富镍三元正极材料的制备及结构优化》，信达证券研发中心反应时间影响前驱体的粒度和振实密度等。当反应时间短时，颗粒较小，沉淀颗粒结晶性不好，或者球形度较差，粒度分布较宽，不同颗粒粒径相差悬殊。随着反应的进行，初始生成的较小的不规则颗粒会出现反溶现象，然后在较大且规则的颗粒表面继续均匀的堆叠，请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com33进而二次颗粒表面的形貌愈来愈光滑、致密但时间过长，对粒度分布而言，则向不好的趋势发展。图表82：不同反应时间下高镍前驱体产品的SEM图（自上到下时间增大）资料来源：《LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2富镍三元正极材料的制备及结构优化》，信达证券研发中心搅拌速率影响沉淀产物的振实密度等。强烈搅拌能使加入反应器中的镍、钴、锰离子与氢氧根离子迅速散开，避免加料过程中体系局部过饱和度过大而引起大量成核;搅拌速率的提高还可加快反应离子在体系内的传质，单位时间内有更多的反应物达到晶体的表面结晶，有利于晶体生长；另外还可以加速小颗粒的溶解然后在大颗粒表面重新结晶析出，使得沉淀产物粒径分布窄，形貌单一，振实密度随之增大。但当搅拌强度到达一定极值后，二次颗粒的球形结构会发生破坏，导致颗粒尺寸减少。图表83：不同搅拌速度下高镍前驱体产品的SEM图（从左到右的搅拌速度越来越大）资料来源：《前驱体对单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的控制合成与性能影响研究》，信达证券研发中心现阶段前驱体产品需要根据客户产品的参数指标进行研发与生产，正极材料镍钴锰的不同配比及性能指标需求都需要在实际的生产过程中严格控制环境和工艺。非标属性强的生产过程存在大量的know-how，因此三元前驱体的生产对企业的技术能力、研发实力和实际生产经验都提出了较高的要求，公司的研发实力和技术水平仍是前驱体行业的重要壁垒。在设备这块，反应釜是主要的湿法接近过程的设备，往往通过对反应釜的结构改进提升反应效率、降低成本。3.2.2前驱体行业上游资源依赖重，向上游镍矿延伸成为趋势硫酸镍是生产电池的重要原料。硫酸镍可通过湿法中间品MSP/MHP、镍豆、废料四种原料加工而成。其中废料的供应较为分散，供应量不稳定，生产路线主要为三种，使用镍豆/粉等精炼镍、高冰镍或者通过湿法中间品MHP/MSP冶炼硫酸镍，冶炼方法主要分为湿法与火法冶炼两种路线。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com34图表84：镍生产流程图图表85：各来源生产硫酸镍的比例资料来源：SMM，信达证券研发中心资料来源：安泰科，《2021-2035年全球硫酸镍供需形式分析》，信达证券研发中心图表86：各原料生产硫酸镍的优缺点原料优势劣势镍豆/粉1、可直接投入前驱体生产线，无需蒸发结晶，节省结晶成本；2、设备投资小，施工周期短；3、无需处理废渣，环保要求相对较低，工艺流程简单1、镍豆粉为精炼镍，成本较高；2、原料供应不稳定；3、需现金结算，且面临汇率波动风险MHP1、原料供应相对稳定；2、生产过程较安全，无高温高压生产环境；3、可使用银行承兑汇票结算，现金成本较低副产品消耗量大、能耗较高MSP-1、生产过程需要氧化剂；2、需要高温高压，安全性较低；3、工艺壁垒较高废料1、现金成本较低；2、生产过程较安全1、供应量不稳定；2、供应商分布较为零散资料来源：SMM，信达证券研发中心1）湿法冶炼：湿法冶炼是将红土镍矿转化为镍中间品，进而冶炼硫酸镍的工艺。湿法工艺主要分为氨浸工艺（RRAL）与加压硫酸浸出工艺（HPAL），HPAL工艺金属回收率较高，全球在产红土镍矿主要是用HPAL工艺。湿法冶炼原材料供应相对稳定，但具备投资高、投产慢、污染大等缺陷。湿法冶炼优势在于镍、钴回收率较高，主要缺点其一在于，固废与污染气体排放较大。红土镍矿含有较高的Fe与少量Cr，且湿法冶炼采用液态酸、氨浸出剂，生产过程中还会会产生大量二氧化碳气体排放。其二在于，由于基础设施与技术开发成本较高，湿法冶炼投资较高，且达产时间较长。图表87：MHP湿法冶炼硫酸镍图表88：MSP湿法冶炼硫酸捏资料来源：SMM，信达证券研发中心资料来源：SMM，信达证券研发中心镍矿红土镍矿硫化镍矿镍铁/NPI高冰镍镍中间品MHP/MSP不锈钢（67%）硫酸镍电池及电镀（13%）电解镍合金（18%）火法冶炼湿法冶炼（HPAL）火法冶炼火法冶炼（RKEF）火法冶炼（还原硫化熔炼）MHP溶解后的(NiSO4CoSO4)P204萃取除杂（30%盐酸）P507萃取镍钴分离硫酸镍（液体）酸溶（50-60℃）酸溶性残渣（27.5%过氧化氢）堆浸场硫酸（99%）阳极电解液过程中的废水MSP除杂中和蒸发结晶酸浸硫酸高温高压碱性物质硫酸镍液体请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com35图表89：红土镍矿湿法冶炼工艺特点项目湿法工艺加压酸浸（HPAL）氨浸（Caron）能耗中等高镍回收率88-92%75-80%钴回收率88-90%40-60%工艺复杂程度复杂复杂最终产品镍钴硫化物，金属或氧化物镍钴硫化物，镍粉、钴粉资料来源：SMM，信达证券研发中心2）火法冶炼：火法冶炼来源包括红土镍矿与硫化镍矿，其中硫化镍矿冶炼硫酸镍的火法冶炼方式是将硫化镍矿冶炼成低镍锍，再将低镍锍用转炉吹炼成高镍锍，进而冶炼为硫酸镍。硫化镍矿储量较小，且面临资源品位降低、生产成本提高等问题。根据Mysteel数据，全球仅36%的镍矿以硫化矿的形式存在。2000-2020年，新建硫化镍项目中，高品位镍矿减少了44%。矿石回收率下降了15%，开采复杂度日益提升，同时由于品位降低与复杂性提高，新建硫化镍项目投资成本也有所提升，成本竞争力下降。图表90：全球镍矿供应分类资料来源：Mysteel，信达证券研发中心图表91：硫化镍项目开采复杂性日益提升图表92：新开采硫化镍矿项目成本竞争力下降资料来源：CRU，信达证券研发中心资料来源：CRU，信达证券研发中心红土镍矿制高冰镍此前已有公司涉足，技术已成熟。国外，印尼淡水河谷在Sorowako地区、埃赫曼在SLN地区都曾建有红土镍矿制备高冰镍的产线。红土镍矿制备高冰镍主要分为两种工艺流程：1）红土镍矿加入含硫料（黄铁矿、石膏）—1500-1600℃鼓风炉吹炼（或者电炉熔炼）—低镍锍—转炉吹炼—高镍锍（高冰镍）；2）红土镍矿—RKEF工艺—高镍铁—加入含硫料后在转炉吹炼—高冰镍。国内青山实业已与客户签订供货协议。2021年3月1日，青山实业与华友钴业、中伟股份签订高冰镍供应协议。三方共同约定青山实51%13%36%红土镍矿（镍铁）红土镍矿（镍中间品）硫化矿请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com36业于2021年10月开始一年内向华友钴业供应6万吨高冰镍，向中伟股份供应4万吨高冰镍。青山打通红土镍矿-镍铁-高冰镍供应链，将有助于缓解硫酸镍原料紧张局面。1）镍铁是含镍量为20%-60%的镍铁合金，是冶炼不锈钢的重要原料，根据Mysteel数据，全球51%的镍矿用于供应镍铁，镍铁-高冰镍-硫酸镍工艺路径打通，将使得较快增长的硫酸镍需求与储量较大的红土镍矿的供应实现匹配；2）2021年青山控股镍当量产量达到60万吨，2022年达到85万吨，2023年将跃升至110万吨，公司启用镍铁-高冰镍-硫酸镍生产流程，将进一步推动解决镍资源结构性短缺的问题。图表93：硫化镍矿冶炼高冰镍流程资料来源：SMM，信达证券研发中心2022年1-4月硫酸镍呈明显溢价，为镍铁转产提供窗口期。当硫酸镍-镍铁价差大于1.7万元/镍金属吨左右，企业具备镍生铁转产高冰镍的动力。2022年1-4月，电池级硫酸镍的均价为4.30万元/吨，折算成镍金属量为19.52万元/镍金属吨；镍铁的均价为1482.1元/吨，折算成镍金属量为14.82万元/镍金属吨，硫酸镍和镍铁之间的价差约为4.70万元/吨。图表94：硫酸镍-镍铁价差资料来源：SMM，信达证券研发中心前驱体行业成本依赖于原材料，盈利处于产业链的末端。三元前驱体和四氧化三钴的主要原材料包括硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰（硫酸铝）、氯化钴等，原材料占比达90%以上，且对上游资源议价能力较弱，致使行业内公司毛利率普遍不高，通常采用原材料成本加价模式，企业仅通过加工费谋取利润。从产业链各个环节的盈利性上看，前驱体企业的毛利率和净利率处于较低水平，实质上是处于产业曲线的下端。纵向发展上游是前驱体企业扩展盈利的重要方式。硫化镍矿鼓风炉熔炼反射炉熔炼闪速熔炼电炉熔炼低冰镍高冰镍转炉吹炼0500001000001500002000002500003000002019/4/262019/10/262020/4/262020/10/262021/4/262021/10/26硫酸镍-硫酸铁价差（元/镍金属吨）电池级硫酸镍（22%以上）价格(元/镍金属吨）镍铁（10-15%）价格(元/镍金属吨）请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com37正极产业链公司已布局红土镍矿开发项目。中伟股份、伟明环保、格林美、华友钴业等先后与诸如青山股份等国内外企业成立合资公司，其中中伟股份、格林美、伟明环保技术路线为使用红土镍矿生产高冰镍，华友钴业以红土镍矿湿法冶炼为主。除正极企业外，上游有色矿产企业与下游动力电池企业也开始布局红土镍矿的开发利用，宁德时代与ANTAM等在印尼建立动力电池产业链项目。图表95：正极产业链公司向上游延伸布局镍资源企业内容投资额（亿美元）进度公告日期中伟股份与RIGQUEZA成立合资公司，在青山工业园开发红土镍矿冶炼年产高冰镍项目，一期含镍金属3万吨，二期3万吨6.59一期已有2条产线启动建设，剩余1条产线与二期同步实施2021年11月与厦门象屿签署协议，2022年-2027年，实现约8万吨镍金属量和1.5万吨钴金属量的镍、钴原材料供应合作--2021年12月格林美与新展国际（青山实业旗下）、广东邦普等合资成立青美邦，建设印尼红土镍矿生产电池级镍化学品（硫酸镍晶体）项目，产能5万吨镍/年-公司持有青美邦股权增加至72%2018年9月伟明环保与Merit成立合资公司，在印尼规划开发红土镍矿冶炼4万吨高冰镍项目，公司占70%3.9-2022年1月华友钴业成立合资公司华越公司，建设印尼Morowali红土镍矿湿法冶炼项目，年产6万吨镍金属12.8产线已完成设备安装调试工作，并于近日投料试生产,成功产出第一批产品2019年11月成立合资公司华宇公司，在WedaBay工业园区建设红土镍矿湿法冶炼项目，年产约12万吨镍金属量和约1.5万吨钴金属量20.8-2021年5月盛屯矿业合资公司友山镍业实施建设年产3.4万吨镍金属量高冰镍项目4.071号电炉于2020年9月5日顺利出产第一批镍2020年9月与ExtensionInvestmentPte.Ltd签订合资协议，在印度尼西亚设立盛迈镍业，公司持股70%。盛迈镍业拟在印度尼西亚纬达贝工业园（IWIP）投建年产4万吨镍金属量高冰镍项目3.5-2021年12月宁德时代与ANTAM等在印尼FHT工业园区投建印尼动力电池产业链项目，包括从红土镍矿开发、火法冶炼、湿法冶炼、三元电池材料到电池回收及三元电池等产业集成化的电池全产业链项目59.68-2022年4月资料来源：各公司公告，信达证券研发中心实现镍产业链一体化可提高公司盈利深度。硫酸镍价格2021年年初为3.2万元/吨，截至2022年4月22日已上涨至5.1万元/吨，涨幅达到59%，一体化对盈利能力的影响持续加强。参考2018-2020年镍价相对平稳时期的价格，我们测算，高冰镍前端（红土矿-高冰镍）一体化，可贡献2.28万元/镍金属吨毛利，后端（高冰镍-硫酸镍）一体化，可贡献3.40万元/镍金属吨毛利，以三元622正极材料为例，完全一体化下吨毛利水平提升约1.48万元/吨。图表96：完全一体化带来的盈利空间高冰镍项目（前端红土矿到高冰镍）含税价低价中性高价镍价美金/金属吨130001700021000单吨成本美金/金属吨950095009501单吨毛利万元/金属吨2.284.887.47高冰镍到硫酸镍（后端冶炼）含税价低价中性高价硫酸镍价格万元/吨2.803.103.90镍铁价格元/镍10001100.001330.00单吨价差万元/镍金属吨2.733.094.43高冰镍到硫酸镍成本万元/镍金属吨1.601.601.60单吨毛利万元/镍金属吨1.131.492.83单吨毛利合计万元/镍金属吨3.406.3710.30一吨前驱体单吨毛利可以提升多少（以622为例）万元/吨1.482.774.48资料来源：信达证券研发中心请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com383.2.3三元正极企业积极上游布局，摆脱单纯加工行业的属性三元材料企业均积极布局上游，摆脱纯加工行业的属性。中长期视角来看，容百科技、当升科技选择合作、参股等形式推进一体化布局，长远锂科背靠集团上游资源优势，华友钴业收购巴莫科技后一体化进度进一步加快。资源端，正极企业主要通过参股、战略合作、集团公司支持保障原材料供应，其中容百、当升通过参股可获得镍资源保障，长远锂科集团公司中国五矿可为公司提供锂、镍等资源，厦钨新能引入盛屯矿业、天齐锂业作为股东，可提供钴、锂等资源；前驱体端，正极企业前驱体自供比率有待提升，长远锂科前驱体产能达3万吨/年，目前位于行业领先水平；回收端，正极企业通过参股、自建产线实现废旧电池的回收利用，目前长远锂科建有5000吨处理能力的回收产线，容百科技、厦钨新能也在陆续部署回收基地。图表97：正极企业产业链布局企业环节方式具体内容容百科技资源端战略合作与格林美建立“资本+业务”合作模式参股参股8%印尼青美邦前驱体产能建设2025动力锂电材料综合项目一期，年产6万吨三元正极前驱体，建设期16个月技术研究高镍8系、9系三元前驱体开发回收新能源回收利用基地2023年3月签署建设协议参股参股动力再生18%股权技术研究布局多项回收循环再利用技术当升资源端参股参股红土镍矿开发利用项目，首期拟合作建设年产6万金吨镍产线参股磷资源开发、磷化工、湿法磷酸、磷酸铁产业投资战略合作与华友钴业、中伟股份签订合作协议前驱体产能建设当前前驱体产能5000吨，主要依靠外购回收参股持有蓝谷智慧2.54%股权长远锂科资源端集团支持中国五矿旗下五矿盐湖年产1万吨碳酸锂，1万吨碳酸锂技改扩建一期项目正在进行、中冶集团有巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目等前驱体产能建设前驱体产能3万吨回收自有产线5000吨（处理能力）回收产线，子公司金驰能源符合工信部回收条件振华新材资源端外采主要供应商为雅化集团、赣锋锂业和盐湖方向的供应商前驱体产能建设主要外购回收参股持有红星电子34%的股权厦钨新能资源端战略合作与格林美、中伟股份、帕瓦股份合作开发资源股东支持盛屯矿业（钴资源）、天齐锂业（锂资源）为公司股东前驱体产能建设主要外采回收集团支持集团公司厦门钨业旗下子公司赣州豪鹏从事电池回收自有产线拟建设1万吨镍钴冶炼车间资料来源：各公司公告，信达证券研发中心3.3横向一体化打造锂电正极综合平台3.3.1磷酸铁锂和三元路线有望齐头并进磷酸铁锂材料起源于20世纪90年代。1996年日本NTT公司（电信电话株式会社）首次披露AyMPO4（A为碱金属,M为CoFe两者之组合）橄榄石结构的锂电池正极材料，1997年美国德克萨斯州立大学教授GOODENOUGH等报道了磷酸铁锂的可逆嵌脱锂特性后，该材料得到了极大重视，推动了磷酸铁锂材料走出实验室。在此之后，如火如荼的相关研究席卷全球。2001年，photech公司首先实现了磷酸铁锂材料的批量生产；Velence公司发现了碳包覆和碳热还原技术，使磷酸铁锂材料的性能进一步提高；美国的A123请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com39SYSTEMS公司技术团队发现了离子掺杂和纳米化技术可以大幅提高磷酸铁锂的导电性。至此，磷酸铁锂材料进了大规模工业化应用阶段。在新能源汽车市场发展早期，磷酸铁锂伴随着客车的发展出现爆发式增长，在18年之后新能源车市场补贴逐步退坡，且三元材料在乘用车市场的发展下大幅增长。图表98：磷酸铁锂和三元正极材料出货量情况资料来源：赛迪顾问，GGII，EVTank，信达证券研发中心磷酸铁锂与三元有望齐头并进。对于新能源车，实现单位成本更大的续航是永恒的发展方向，在指标上体现为需要更高的质量能量密度和更低的质量成本。在质量能量密度指标上，三元相比铁电池有较大的优势；在质量成本上看，磷酸铁锂具有一定的优势，预计未来将形成中低端车型用铁锂、中高端车型用三元的差异化竞争局面。图表99：镍钴锰酸锂与磷酸铁锂体系参数对比项目磷酸铁锂（LFP）镍钴锰酸锂（NCM）晶体结构橄榄石结构层状理论比容量（mAh/g）170273-285实际比容量（mAh/g）130-140155-220振实密度（g/㎝³）0.8-1.12.6-2.8压实密度（g/cm³）2.20-2.603.40-3.80循环寿命（次）2,000-6,000800-2,000电压范围（v）3.2-3.72.8-4.5热稳定性优秀一般随Ni含量变高而变差材料成本低中资料来源：厦钨新能招股说明书，信达证券研发中心2020年下半年开始，磷酸铁锂电池占有率持续回升，2022Q1已达到58.2%。2020Q3磷酸铁锂装机比例为33.6%，2022Q1这一比例已达到58.2%。从新能源汽车推广应用推荐车型目录来看，2022年发布的第1批车型目录共有22款乘用车入选，其中搭载磷酸铁锂的车型有12款，占比达到55%。此番铁锂回潮的主要原因是，原材料价格快速上涨、补贴退坡的影响下，电池材料成本优势的重要性凸显。供需错配下，我们预计上游原材料年内仍将处于供需紧平衡状态，2022年磷酸铁锂将延续高速增长态势。-50%0%50%100%150%200%250%300%010203040506070802015201620172018201920202021三元正极出货量（万吨）磷酸铁锂正极出货量（万吨）三元YoY磷酸铁锂YoY请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com40图表100：2022年3月磷酸铁锂装机比例超过60%资料来源：Wind，信达证券研发中心下游需求高景气，磷酸铁锂迎来高速扩张。在下游需求带动下，磷酸铁锂产线平均开工率由2020Q3的52%上升至2021Q4的93%，供给端短缺叠加原材料价格上涨，2020Q3至今动力型与储能型磷酸铁锂价格分别上涨183.4%与153.1%。由于新建产能释放有一定滞后期，2021Q3开始新增磷酸铁锂产能集中释放，截至2021年末磷酸铁锂产能达48万吨，同比增长50.0%。图表101：磷酸铁锂产能与产量情况资料来源：SMM，信达证券研发中心图表102：磷酸铁锂正极材料价格资料来源：SMM，信达证券研发中心磷酸铁锂正极行业集中度呈现下降趋势。2021年Top2磷酸铁锂正极企业出货占比合计为40%，较为稳定，Top3-5的市场份额由40%大幅压缩至24%，整体仍呈现高集中度特点。新玩家入局，磷酸铁锂市场格局生变。根据电池中国对业内不完全统计，各厂商宣布的磷酸铁锂扩产规模加上现有产能已超500万吨，我们测算2025年全球磷酸铁锂需求181万吨，规划产能显著高于需求。2021年化工企业新增产尚未释放，伴随化工企业进入，市场集中度可能会呈下降趋势，市场新进入者面临机遇。0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%0200040006000800010000120001400016000磷酸铁锂装机量（Mwh）装机占比0%20%40%60%80%100%0123456782019.022019.072019.122020.052020.102021.032021.082022.01磷酸铁锂产能(万吨)磷酸铁锂产量（万吨）铁锂开工率0200004000060000800001000001200001400001600001800002020/3/252020/8/252021/1/252021/6/252021/11/25磷酸铁锂（储能型）-平均价(元/吨)磷酸铁锂(动力型)-平均价(元/吨)请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com41图表103：2020年磷酸铁锂正极市场集中度资料来源：GGII，信达证券研发中心图表104：2021年磷酸铁锂正极市场集中度资料来源：GGII，信达证券研发中心图表105：磷酸铁锂正极企业扩产计划公司名称扩产计划投资金额（亿元）德方纳米拟在云南曲靖投资建设年产10万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目20拟在云南曲靖投资建设年产20万吨磷酸铁锂前驱体项目8拟在四川省宜宾市江安县投资建设“年产8万吨磷酸铁锂项目”18龙蟠科技新能源汽车动力与储能电池正极材料规模化生产项目。25拟通过控股子公司投资新建“10万吨磷酸铁锂正极材料回收利用项目”和“10万吨磷酸铁前驱体项目”8常州锂源5万吨磷酸铁锂正极材料项目8湖南裕能拟在贵州省黔南布依族苗族自治州福泉市投资建设“年产30万吨磷酸铁和30万吨磷酸铁锂”70拟在云南省昆明市安宁市投资建设“年产35万吨磷酸铁和35万吨磷酸铁锂”100湖北万润与上市公司龙佰集团（002601.SZ）的子公司共同设立合资公司，拟投资建设10万吨磷酸铁生产线年产5万吨宏迈高科高性能锂离子电池材料项目，一期投产磷酸铁锂3万吨，二期投产磷酸铁锂2万吨，规划建设期两年8安达科技公司B、C区2万吨/年磷酸铁锂及配套5万吨/年磷酸铁产线技改项目2全资子公司开阳安达5万吨/年磷酸铁锂及配套生产线建设项目7富临精工年产5万吨新能源锂电正极材料项目8年产25万吨新能源锂电正极材料项目40新建年产20万吨新型高压实磷酸铁锂正极材料及配套主材一体化项目20资料来源：各公司公告，信达证券研发中心图表106：化工企业磷酸铁/磷酸铁锂扩产进度分类企业磷酸铁扩产规模（万吨）磷酸铁锂扩产规模（万吨）概要最新进展磷化工兴发股份5050与华友钴业合作投建50万吨/年磷酸铁、50万吨/年磷酸铁锂及相关配套项目出资1.53亿元在宜昌市宜都市投资建设30万吨/年磷酸铁项目，项目将分期建设，项目一期为10万吨/年磷酸铁项目川恒股份10出资6000万元对万鹏增资1.3亿元，万鹏全资子公司宜宾万鹏拟投建10万吨/年磷酸铁锂正极材料项目，增资后持股30%10010拟在福泉市投资“矿化一体“新能源材料循环产业项目，一期包括40万吨/年电池用磷酸铁生产线和20万吨/年电池级磷酸铁生产线，二期包括40万吨/年电池用磷酸铁生产线、10万吨/年电池级磷酸铁锂生产线一期项目（除双龙铁路仓储物流中心外）建设周期为36个月，计划建设期为2021年3月-2024年3月川金诺510拟建设5万吨/年电池级磷酸铁锂正极材料前驱体磷酸铁及配套60万吨/年硫磺制酸项目、10万吨/年电池级磷酸铁锂正极项目二期项目建设周期为24个月，计划建设期为2024年4月-2026年4月43%40%17%Top2Top3-5其他40%24%36%Top2Top3-5其他请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com42川发龙蟒2020拟建设20万吨/年新能源材料项目，包括磷酸铁锂20万吨、磷酸铁20万吨、硫酸30万吨生产线一期建设年产10万吨磷酸铁锂、10万吨磷酸铁、30万吨硫酸生产线，2023年12月建成投产。二期建设年产10万吨磷酸铁锂、10万吨磷酸铁生产线，2025年12月建成投产2020拟投建德阳川发龙蟒锂电新能源材料项目，包括年产20万吨磷酸铁锂、20万吨磷酸铁及配套产品一期项目暂定于2024年12月建成投产，二期项目暂定于2026年12月建成投产司尔特5与融捷控股设立合资公司，规划建设年产5万吨磷酸铁锂项目首期工程目标产量为1万吨/年，二期工程目标产量为2万吨/年，三期工程目标产量为2万吨/年，目前首期工程建设手续完成，18个月内竣工新洋丰20投资25-30亿元建设年产20万吨磷酸铁及上游配套项目预计于2022年8月实现首期（5万吨）项目投产云天化50拟与云南省安宁工业园草铺化工园区投资建设50万吨/年磷酸铁电池新材料前驱体及配套项目10万吨预计与2022年6月建成，其余220万吨与2023年12月建成芭田股份30建设年产30万吨磷酸铁及相关配套工程项目钛白粉中核钛白50拟通过全资子公司甘肃东方钛业有限公司投资建设年产50万吨磷酸铁锂项目。成立新材料研究院开展正极材料研究；一期项目50万吨磷酸铁进入环评审批阶段（分为一阶段10万吨/年磷酸铁建设周期24个月，二阶段40万吨/年磷酸铁建设周期36个月）龙佰集团10出资0.51亿元与湖北万润成立合资公司，建设10万吨磷酸铁生产线营业执照出具后9个月内完成环评、安评等手续，12个月内全面投产20全资子公司龙佰新材料投建20万吨/年磷酸铁锂材料项目，投资金额20亿元一期5万吨生产线已建成，进入试生产1515投资20亿元分两期建成年产15万吨电池级磷酸铁锂项目，包括一期15万吨/年磷酸铁与二期15万吨/年磷酸铁锂安纳达5控股子公司铜陵纳源与湖南裕能共同投资设立合资公司，建设5万吨/年高压实磷酸铁产业化升级改造项目综合化工万华化学55年产5万吨磷酸铁锂锂电正极材料一体化项目，包括5万吨/年磷酸铁、5万吨/年磷酸铁锂其他彩客化学5拟投资新建5万吨/年磷酸铁产品资料来源：各公司公告，信达证券研发中心3.3.2三元正极材料逐步扩张至磷酸铁锂材料领域目前三元正极材料企业除了在自身的纵向一体化之外，在横向逐步扩张至磷酸铁锂材料市场，力图打造锂电正极材料平台企业。2021下半年三元正极企业陆续公布磷酸铁锂扩产计划，其中长远锂科以自建产线为主，容百科技、当升科技与上游前驱体企业合作，厦钨新能、华友钴业、格林美通过与化工企业、锂资源企业合资，共同投资建设磷酸铁锂一体化项目。截至2022年3月，三元正极企业已公布至少106万吨磷酸铁锂扩产计划。图表107：三元正极产业链企业不断进军磷酸铁锂材料市场公司布局情况公告时间长远锂科全资子公司投资建设年产6万吨磷酸铁锂，计划2022年1月开始建设，2023年4月投产，建设期16个月2021年12月当升科技与中伟股份合作，投资建设总产能不低于30万吨/年的磷资源开发、磷化工、磷酸铁、磷酸铁锂、资源循环利用及配套一体化产业项目2021年11月中伟股份拟在贵州开阳建设年产20万吨磷酸铁及磷酸铁锂材料生产线一体化项目，同时在化工园区范围内配套建设磷矿制磷酸或黄磷、磷酸一铵，另配套矿区及磷矿开采，建设期33个月2021年12月厦钨新能与雅化锂业、厦门沧雅投资规划雅安基地年产10万吨磷酸铁锂项目，总投资不低于100亿元，其中首期建设规模年产2万吨，预计投资不低于12亿元，建设周期为2年，预计2023年投产2021年9月请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com43华友钴业与兴发集团共同出资3亿元，投资建设30万吨/年磷酸铁项目，项目将分期建设，项目一期为10万吨/年磷酸铁项目（远期计划50万吨磷酸铁、50万吨磷酸铁锂）2021年11月格林美与新洋丰共同投建15万吨/年磷酸铁项目、10万吨以上磷酸铁锂，投资10亿元（磷酸铁），以5万吨为单位，一期2022年8月前建成投产2022年1月资料来源：各公司公告，信达证券研发中心三元企业在磷酸铁锂领域具备客户渠道与技术积累优势。1）客户渠道方面，2021年主要动力电池厂商中，已实现磷酸铁锂量产的厂商市场份额达到47.8%，在研发的厂商市场份额达到26.5%，大部分厂商兼有三元与磷酸铁锂电池业务，三元正极企业的客户渠道资源可复用于磷酸铁锂。此外，下游整车厂商也在转向应用磷酸铁锂电池，如特斯拉标准续航版Model3和ModerlY将全部改用磷酸铁锂电池。2）技术积累方面，三元正极企业在三元正极材料的开发、量产、品质管控及工程建设方面已积累经验，磷酸铁锂开发进度较快。图表108：全球主要动力电池企业磷酸铁锂进度电池企业2021年装机量（GWh）2021年市场份额磷酸铁锂电池宁德时代93.6832.1%已量产LGES60.2520.6%2020年底开始研发，2022年有望建设试验生产线松下46.6416.0%暂无研发计划比亚迪23.958.2%已量产三星SDI9.663.3%暂无研发计划SKOn14.364.9%正在开发，2022年有望实现盈利中航锂电8.602.9%已量产远景动力4.131.4%已量产国轩高科7.132.4%已量产亿纬锂能2.260.8%已量产孚能科技2.911.0%有技术储备，磷酸铁锂方壳电池已有布局CR5238.8881.8%CR10271.3192.8%资料来源：各公司公告，GGII，信达证券研发中心四、三元正极材料市场迎格局变化4.1三元材料顺利传导原材料价格压力三元正极产业是成本加成定价模式。其原材料占据成本比重大多在90%以上，原材料的价格波动会极大影响正极材料的价格波动。三元材料厂商2021年Q1-Q3毛利率保持相对稳定，能够传导原材料成本的上涨。当前原材料价格上涨下，三元材料传导相对顺利。2020年8月-2021年12月，碳酸锂、氢氧化锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰价格分别上涨19.7、14.9、4.2、1.0、0.4万元/吨，523、622、811原材料成本分别上涨11.40、10.58、11.01万元/吨，售价分别上涨11.28、11.41、10.87万元/吨，基本可以覆盖原材料成本的上涨。从龙头公司看，2021年三元正极企业毛利率、净利率出现回升。请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com44图表109：三元正极企业毛利率情况资料来源：Wind，信达证券研发中心图表110：三元正极企业净利率情况资料来源：Wind，信达证券研发中心图表111：三元正极材料成本压力传导顺畅原材料价格涨幅单位：万元/吨碳酸锂氢氧化锂硫酸钴硫酸镍硫酸锰2020年8月4.04.95.52.60.62021年12月23.619.89.83.51.0涨幅（%）19.714.94.21.00.4正极材料价格涨幅单位：万元/吨5236228112020年8月12.113.715.72021年12月23.425.126.6售价涨幅11.2811.4110.87原材料价格涨幅11.4010.5811.01资料来源：SMM、信达证券研发中心本轮价格上涨下三元正极企业增加原材料储备。从原材料库存情况看，2021年产销两旺背景下，正极企业原材料库存增加值仍达到五年内历史新高，原材料库存多为战略储备。具体来看，正极企业在库存管理节奏上存在差异，但新增库存总额相近，容百科技原材料库存增长贯穿全年，当升科技集中在上半年，长远锂科集中在下半年。图表112：分年度三元企业新增原材料库存（单位：亿元）资料来源：Wind，信达证券研发中心图表113：分半年度三元企业新增原材料库存（单位：亿元）资料来源：Wind，信达证券研发中心低价储备效益得到发挥，三元企业盈利能力提升。从逐季盈利情况看，受益于低价战略储备，2020Q3到2021Q2，容百科技、当升科技、长远锂科等毛利率与净利率有所提升，0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%2018201920202021容百科技当升科技长远锂科振华新材厦钨新能-20.0%-15.0%-10.0%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%2018201920202021容百科技当升科技长远锂科振华新材厦钨新能-1.000.001.002.003.004.005.0020172018201920202021振华新材容百科技当升科技长远锂科-1.00-0.500.000.501.001.502.002.503.002019H12019H22020H12020H22021H12021H2容百科技当升科技长远锂科请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com452021Q3开始原材料价格继续高位上涨，三元企业毛利率开始下滑，总体来看2021年全年三元企业吨盈利水平大幅提升，相较2020年的1.7、0.5万元/吨，吨毛利与吨净利同比平均提升1.1、1.2万元/吨。相较之下，厦钨新能采取低库存、快周转的战略，未能获取库存收益，单季度毛利率略有下滑。考虑到短期内供需错配导致的锂资源短缺难以彻底消除，未来拥有稳定供应商合作体系、足够资源支持与完备回收体系的正极企业仍能继续受益于库存收益。图表114：三元企业单季度毛利率情况（单位：亿元）资料来源：Wind，信达证券研发中心图表115：三元正极企业单季度净利率情况（单位：亿元）资料来源：Wind，信达证券研发中心图表116：三元正极材料企业单吨毛利（万元/吨）资料来源：各公司年报，信达证券研发中心图表117：三元正极材料企业单吨净利（万元/吨）资料来源：各公司年报，信达证券研发中心4.2三元正极产业供应链全球化供应链网络纵横交错，国内厂商全球市场份额有望提升。为分散供应风险，动力电池厂商采取多元化的方式保障正极材料供应，也是造成行业格局较为分散的原因之一。主要三元正极企业中，长远锂科、振华新材、厦钨新能以国内客户为主，容百科技、当升科技、贝特瑞海外客户比重较高，且开始通过自建、合资等形式出海建厂，未来有望进一步提高全球市场占有率。图表118：正极企业上下游供应链关系宁德时代LGESSKOn松下比亚迪中航锂电亿纬锂能孚能科技格林美中伟股份华友钴业邦普道氏技术芳源环保自供✓✓✓✓容百科技✓✓✓✓✓✓✓✓✓长远锂科✓✓✓✓✓✓✓当升科技✓✓✓✓✓✓振华新材✓✓✓✓✓✓✓✓厦钨新能✓✓✓✓✓✓✓贝特瑞✓✓✓资料来源：各公司招股说明书，各公司年报，各公司公告，信达证券研发中心0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%2020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q4容百科技当升科技长远锂科振华新材厦钨新能-15.0%-10.0%-5.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%2020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q4当升科技容百科技振华新材长远锂科厦钨新能00.511.522.533.542018201920202021长远锂科容百科技当升科技-1-0.500.511.522.52018201920202021长远锂科容百科技当升科技请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com46国内三元正极企业逐步进入海外供应链。随着海外市场的逐步崛起，国内企业逐步进入海外供应链，1）伴随着国内电池企业的海外扩张进入海外车企供应链，国内以宁德为代表的动力电池企业陆续在欧美建设电池工厂，其中宁德时代布局最早。2）进入海外电池供应链，继而进入海外车企供应链。从全球动力电池的市占率格局上看，2021年TOP10中海外企业有4家，总体市占率为42.6%，是不可忽视的一部分。国内正极材料企业正不断提升其在海外供应链的占比，不考虑其通过下游电池业务间接供应海外市场，从其海外营收占比这个直接的指标上看，当升科技的海外占比较高，21年在3成左右，未来随着产业链企业逐步出海，海外市场营收占比有望提升。图表119：正极企业逐步拓展全球市场公司地区建设方式产能建设阶段容百科技韩国自建一期2万吨，已建成5000吨，总产能7万吨/年2021年4月份开工，一期建设24个月，预计2022年底完工，所有产能到2025年12月投产当升科技欧洲与SK（持股不超过30%）、芬兰矿业合资首期年产10万吨高镍动力锂电正极材料目前处于可行性研究阶段，首期第一阶段年产5万吨预计2024年建成投产韩国/美国SK合资（持股不低于51%）待定前期立项贝特瑞中国SK（25%）、亿纬锂能（24%）合资年产5万吨锂电池高镍三元正极材料项目签署增资协议，项目建设周期约为24个月资料来源：各公司公告，信达证券研发中心图表120：国内动力电池企业海外扩张情况公司基本情况宁德时代1）18年7月公告，将在德国图林根州埃尔福特市。前两期项目预计投资金额2.4亿欧元，产品主要面向欧洲地区销售，主要目标客户为欧洲地区整车厂。2）19年6月公告，扩大对欧洲生产研发基地项目的投资规模，增加后项目投资总额将不超过18亿欧元。德国工厂在19年10月动工，生产线包括电芯及模组产品，预计到2022年可实现14GWh的电池年产能。3）22年4月，宁德时代位于德国图林根州的首个海外工厂正式获得8Gwh电芯生产许可亿纬锂能2022年3月，公司与匈牙利Debrecen（德布勒森市）政府的子公司签订意向书，公司或其附属实体（以后指定）拟根据本意向书中规定的条款和条件，向卖方购买目标地产，并在匈牙利建立动力电池制造厂比亚迪2021年3月，比亚迪旗下的弗迪电池有限公司正在筹建海外第一个电池工厂。国轩高科1）21年7月公司官网宣布，公司将收购博世集团位于德国哥廷根的工厂，建立国轩高科在欧洲的首个新能源生产运营基地。2）22年12月公告，境外全资孙公司与美国某大型上市汽车公司签署《战略供应和本土化协议》，涉及磷酸铁锂电池的供应和采购。一方面，公司将通过中国内地电池生产基地出口LFP电池；另一方面，双方计划在美国本土化生产和供应LFP电池以及共同探讨未来成立合资公司的可能性。上述LFP电池产品将用于该客户美国及全球市场的电动汽车和其他应用。蜂巢电池2020年11月宣布落户德国萨尔州的电池基地，将建设两个工厂，模组+电池包工厂将于2022年中投产，电芯+模组工厂于2023年底投产。该项目总投资将达到20亿欧元，总规划产能为30GWh。资料来源：各公司公告等，信达证券研发中心整理图表121：全球动力电池装机量格局图（2021）资料来源：和讯网，SNEResearch，信达证券研发中心图表122：正极材料企业海外直接营收占比资料来源：Wind，信达证券研发中心，除了振华新材是20年数据，企业均为21年数据请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com474.3格局持续优化，集中度有望提升4.3.1三元正极材料行业以往集中度不高三元正极材料行业集中度不高。2017-2020年国内三元正极出货量由14.7万吨增长至42万吨，同比增速呈下滑趋势，同时上游三元前驱体行业快速发展，企业总数由2015年的26家增长至2020年的46家，上下游错综复杂的供应网络开始形成。2017年三元正极企业CR3为33%，CR6为57%，2021年CR6为37%，CR8为64%，行业集中度略有提升，但与四大主材其他环节相比仍有差距，2021年国内隔膜、负极、电解液行业CR6分别为80.8%、80%、75%。图表123：2015年-2020年中国三元前驱体企业数量（家）资料来源：帕瓦股份，GGII，信达证券研发中心图表124：国内三元正极材料出货量（2017-2020年）资料来源：振华新材招股书，GGII，信达证券研发中心图表125：2021年国内三元正极材料市场竞争格局资料来源：鑫椤资讯，信达证券研发中心图表126：国内三元正极材料市场格局（2017年）资料来源：振华新材招股书，GGII，信达证券研发中心图表127：2021年国内锂电隔膜市场格局资料来源：GGII，信达证券研发中心图表128：2021年中国负极材料企业市占率资料来源：GGII，信达证券研发中心容百科技长远锂科杉杉能源当升科技振华新材厦钨新能格林美天力能源桑顿能源其他0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%CR6CR3202020210%10%20%30%40%50%60%70%80%90%CR3CR620202021请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com48图表129：2021年中国电解液市场格局资料来源：GGII，信达证券研发中心三元正极材料市场格局集中度不高，主要有以下几个原因。一）技术工艺上看，三元材料高镍渗透率以往不高，各个企业的差距不够大，企业难以通过高镍的技术优势抢占市占率。二）从成本角度看，三元正极材料原材料成本占比往往大于90%，企业难以通过成本优势提升市占率。以往的企业之间的成本差异小，行业成本曲线是扁平化的，企业间差异化较小。图表130：高镍三元正极材料渗透率变化资料来源：GGII，鑫椤资讯，信达证券研发中心图表131：锂电池材料环节的成本拆分资料来源：各公司年报，信达证券研发中心备注：正极、负极、隔膜、电解液分别是容百科技、璞泰来、天赐材料、恩捷股份的2020年数据三）正极材料从产值角度考虑，是兵家必争之地。从成本拆分上看，正极材料占电池总成本的比例最大，发展正极材料产业可以快速形成较大的产值。从四大材料的产值规模考虑，三元正极材料产值最大，企业以及地方政府招商引资相对重视。同时从资本开支角度看，正极材料处于4亿元/万吨的水平，相比负极、电解液更大。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%CR3CR6202020210%20%40%60%80%100%2018年2019年2020年2021年低镍3系中镍5系中高镍6系高镍8系及NCA请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com49图表132：锂电池成本拆分资料来源：华尔街见闻，彭博新能源财经，信达证券研发中心图表133：锂电池主要材料资本开支情况对比企业公司项目总投资额（万元）单位资本开支（亿元/万吨或者亿元/亿平）正极容百科技锂电正极材料扩产项目（仙桃一期年产10万吨，遵义2-2期年产3.4万吨，韩国忠州1-2期年产1.5万吨）591,519.323.97负极中科电气锂电池负极材料生产基地项目-湖南中科星城石墨有限公司年产5万吨80,000.001.60电解液天赐材料年产20万吨锂电池电解液项目81,989.900.41隔膜恩捷股份苏州捷力年产锂离子电池涂覆隔膜2亿平方米项目100,000.005资料来源：各公司公告、信达证券研发中心，恩捷股份的单位资本开支单位是亿元/亿平。四）正极行业参与者众多。正极材料的技术迭代往往决定了电池行业的技术迭代，下游电池企业技术角度考虑，为了提升对整体材料和工艺的理解，往往会投资部分正极材料；同时从供应链角度，电池企业涉及部分正极材料产能可以帮助降低成本，打造一体化优势。比如宁德时代早期通过旗下的邦普布局了正极材料环节，目前也加码了产业一体化。21年12月，宁德时代邦普一体化新能源产业项目开工仪式在宜昌高新区白洋工业园正式举行，项目总投资约320亿元，占地面积约5500亩，规划建设年产36万吨磷酸铁、22万吨磷酸铁锂、18万吨三元前驱体及材料、4万吨钴酸锂、4万吨再生石墨和30万吨电池循环利用的超大规模生产基地。预计2023年实现一期投产，2025年全部投产。图表134：部分电池企业投资正极环节企业布局情况宁德时代控股子公司宁德邦普投资建设正极材料项目，尚在建设中，已累计投入6686.05万元。国轩高科与中冶集团、比亚迪在曹妃甸合资建厂，生产三元正极材料前驱体产品；公司在庐江已建5万吨正极材料项目，2021年上半年，推进20万吨高端正极材料项目和年产3万吨三元正极材料项目落地庐江；年产10000吨高镍三元正极材料项目正在建设中。孚能科技新型正极材料研发项目处于小试阶段，预计总投资4200万元；公司“高比容量正极材料技术”结合锂离子动力电池产品进入产业化阶段。亿维锂能与贝特瑞、SKI设立合资公司，合资公司的年产量以锂电池高镍三元正极材料为准最大50,000吨为标准进行设计及建设。比亚迪委托公司全资子公司建设青海正极材料厂资料来源：各公司公告、宁德时代公众号，信达证券研发中心4.3.2高镍和产业链一体化趋势下，集中度有望提升1）高镍化方面，自2021年年初开始，三元811与523正极材料月度产量差距持续缩小，请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com50截至2022年3月，811已占三元正极材料总产量的41.4%，高镍化趋势明确。高镍正极在工艺流程、客户认证与成本控制等方面存在壁垒，龙头企业率先实现高镍正极量产，获得动力电池厂商认证，未来市场会进一步向产品质量优异、生产成本较低、扩产进度匹配下游需求的正极厂商集中。未来在高镍化带动下，行业集中度有望提升。2）一体化方面，锂、镍等有色金属原材料供应紧张背景下，一体化有助于增强企业供应链管控能力，并稳定原材料成本。以容百、当升为例的大部分正极厂商采用资源循环再利用经营模式，通过投资、合资建厂或供销协议与前驱体供应商建立合作关系，布局锂电回收业务，从而保障原材料供应。也有部分正极厂商如长远锂科，依托于集团公司的矿产资源，并积极向上游前驱体、锂矿、镍矿延伸。锂电正极行业下游需求旺盛，上游有色金属资源紧缺现象短期内难以缓解，未来市场会进一步向具备一体化优势的正极企业倾斜。更重要的是，在一体化之后，不同企业的成本曲线有望陡峭化，产品价格由边际成本决定，成本差异化下行业格局有望向具备一体化优势的企业集中。图表135：各类型三元正极材料产量资料来源：SMM，信达证券研发中心图表136：正极企业与前驱体企业的合作模式正极企业合作企业合作内容当升科技华友钴业资源开发：开展镍、钴、锰、锂等矿产资源的开发利用三元前驱体采购：2022-2025年间，向华友钴业采购三元前驱体30-35万吨电池材料循环回收利用中伟股份镍资源开发：参股红土镍矿开发利用项目，首期拟合作建设年产6万金吨镍产线磷酸铁锂产业投资：规划不低于30万吨/年磷酸铁、磷酸铁锂及相关磷资源开发、磷化工配套项目境外产能布局：共同推进欧洲地区产能建设产品供销：2022年-2024年，预计双方多元前驱体、四氧化三钴、富锂锰基前驱体等供需量达20-30万吨产品开发：合作开发高镍NCM前驱体、高镍NCA前驱体、四氧化三钴、富锂锰基前驱体等容百科技格林美锂电回收：参股动力再生18%股权，其生产不少于26%的材料公允价格供给公司镍资源开发：参股印尼青美邦8%产品供销：2022-2026年，向格林美采购前驱体不超于30万吨厦钨新能格林美资源开发、产品开发、产品供销（15000-35000吨/年）中伟股份资源开发、产品开发、产品供销（15000-35000吨/年）资料来源：各公司公告，信达证券研发中心五、重点标的5.1宁德时代：龙头地位稳固，海外市场及储能业务爆发业绩符合预期，盈利能力优异。公司21年归母净利润在此前业绩预告的140-165亿区间的上限。其中Q4实现营收569.94亿元，同比增长203%，环比增长95%；归母净利润81.80亿元，同比增长267%，环比增长150%。公司业绩的增长主要依赖于下游新能源车需求的增长。利润率方面，2021年毛利率是26.28%，净利率为13.70%。05000100001500020000250002019/3/12019/9/12020/3/12020/9/12021/3/12021/9/12022/3/1三元材料811月度产量(吨)三元材料523月度产量(吨)三元材料622月度产量(吨)三元材料NCA月度产量(吨)请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com51产能持续扩张，打造极限制造体系。1）产能：公司产能从2020年的69.10GWh提升至2021年的170.39Gwh，且在建产能140Gwh，随着产能的持续扩张，有望逐步摊薄制造成本。2）技术研发：2021年研发人员突破万人大关，达到10079人，同比增长80%，其中本科及以上是6246人。3）打造极限制造体系：利用人工智能、先进分析和边缘计算/云计算等技术，公司电池生产良率、一次合格率等指标较上年大幅提升。2021年9月，公司宁德工厂被达沃斯世界经济论坛评选为“灯塔工厂”，成为全球首个获此认可的电池工厂。动力电池销量大增，盈利能力强劲。1）销量：公司21年电池销量133.41GWh，同比增长185%，其中动力电池销量116.71GWh，同比增长163%。2021年公司动力电池全球市占率为32.6%，排名行业第一。2）盈利性：21Q4公司整体毛利率24.70%，环比下滑3.2pct；净利率15.29%，环比上升2.25pct，展现了强大的盈利能力。受原材料价格上涨的影响，22Q1电池行业盈利承压，随着电池产品价格陆续上调以及未来碳酸锂等原材料价格逐步回落，电池板块盈利有望迎来拐点。加强供应链布局，深化产业合作。公司积极加强在正极、锂矿、镍资源、负极等领域的布局。1）2021年12月，宁德时代邦普一体化新能源产业项目投产，总投资约320亿元，规划建设年产36万吨磷酸铁、22万吨磷酸铁锂、18万吨三元前驱体及材料、4万吨钴酸锂、4万吨再生石墨和30万吨电池循环利用的生产基地。预计2023年实现一期投产，2025年全部投产。2）公司控股子公司普勤时代拟与PTAnekaTambangTbk.和PTIndustriBateraiIndonesia在印度尼西亚投资不超过59.68亿美元，建设从红土镍矿开发、火法冶炼、湿法冶炼、三元电池材料到电池回收及三元电池等产业集成化的电池全产业链项目。通过一体化布局，有望保障供应链稳定性的同时降低成本。海外市场及储能业务爆发。公司2021年境外收入278.7亿元，占据总营收比例约21%，相比2020年的16%提升明显，毛利率方面，境外是30.48%，高于境内的25.14%。21年储能板块毛利率是28.52%，高于动力电池的22.00%。未来随着公司海外供货的提升和储能业务的增长，有望提升整体的盈利能力。盈利预测与投资评级。我们预计公司2022-2024年营收分别是2667.2、3556.7、4562.6亿元，同比增长104.6%、33.3%、28.3%；归母净利润分别是276.5、398.0、512.8亿元，同比增长73.5%、43.9%和28.8%。维持“买入”评级。5.2蔚蓝锂芯：电动工具电池龙头企业，业绩快速增长锂电池业务持续扩张，盈利情况良好。2021年公司锂电池业务实现营收约26.74亿元，同比增长84.80%。子公司江苏天鹏实现净利润约5.37亿元，对应净利率为20%。公司锂电池销量为3.90亿只，同比增长65.5%，对应净利润为1.38元/只。在原材料价格的上涨下，公司产品通过提价较好的传导了成本上涨压力，预计22年有望继续顺利传导成本压力。公司充分受益于电动工具电池国产化趋势。近年来，国内电动工具电池企业陆续实现高倍率技术的突破，逐步进入下游TTI、百得等巨头的供应链，行业格局出现国产化趋势，公司作为龙头企业，显著受益。产能方面，淮安工厂一期项目预计2022Q4投产，届时总产能为12.5亿颗，且淮安工厂二期项目也在持续推进，公司产能的快速扩张有望满足电动工具、电踏车、吸尘器等领域增长需求。LED业务转型初见成效，金属物流业务增长较快。1）LED：公司从普通照明领域向背光领域的转型初见成效，2021年背光产品销量同比增长约400%，总营收占比达到20%左右。整个板块营收12.83亿元，同比增长49.3%，产品均价持续提升，板块毛利率为14.67%，实现了业绩的扭亏为盈。2）金属物流：随着上年度金属业务股权架构的调整优化，核心人员的积请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com52极性得到激发，2021年板块实现营收27.14亿元，同比增长41%。板块产品销量48.71万吨，同比增长8.2%。盈利预测与投资评级。我们预计公司2022-2024年营收分别是102.4、117.4、122.9亿元，同比增长53.2%、14.6%、4.7%，归母净利润分别是9.64、14.87、17.92亿元，同比增长43.9%、54.2%和20.5%。维持“买入”评级。5.3长远锂科：三元龙头，铁锂新贵产品结构升级，吨盈利有所提升。2021年公司正极材料销量合计4.54万吨，受益于高镍占比提升以及碳酸锂库存，公司毛利率提升1.9pct，单吨毛利为2.50万元/吨，较2020年提升0.95万元/吨，单吨净利为1.54万元/吨，较2020年提升0.87万元/吨。降本增效持续开展，未来有望为公司带来超额收益。2021年公司推出新一代65系高电压单晶降钴产品与低钴Ni83单晶产品，并在高镍产品收率、降氧以及前驱体单釜产能提升等方面推进降本增效，伴随一期项目满产以及新增产能释放，公司成本优势将进一步放大。产能持续扩张，抢占市场份额。2021年公司三元正极材料国内市占率为10.0%，位列国内前三，较2020年提升3.4pct。到2022年年底，公司将建成车用锂电正极扩产二期（4万吨）与磷酸铁锂正极项目（6万吨），中远期三元正极材料将扩大至20万吨以上，继续保持行业第一梯队水平。盈利预测与投资评级。我们预计公司2022-2024年营收分别是159.3、215.3、232.0亿元，同比增长132.8%、35.2%、7.8%；归母净利润分别是13.73、19.52、25.02亿元，同比增长95.9%、42.2%和28.2%。维持“买入”评级。5.4当升科技：高镍趋势明确，海外扩产加码高镍占比提升，业绩大幅增长。2021年公司正极材料销量合计4.7万吨，同比增长97%，Ni83、Ni88、Ni90型高镍三元批量供应，单吨毛利为3.19万元，同比增长0.64万元。2022年1-2月延续业绩增长态势，实现营收23.48亿元左右，同比增长202.21%左右，归母净利润2.30亿元左右，同比增长113.91%左右。产能加速扩张，进军海外市场。2021年底公司自有产能达4.4万吨，2022年常州当升二期5万吨项目将于下半年投产；江苏当升四期2万吨小型锂电正极材料项目积极推进，同时启动欧洲首期10万吨产业基地项目；协议与SK在韩国或美设立合资工厂，项目进入立项阶段。推进建设一体化产业链，深度绑定资源供应。公司在资源开发、产品供销、产业投资等方面拓展合作，与华友钴业合作开发镍钴资源，22-25年采购三元前驱体30-35万吨；与中伟股份合建6万金吨镍产线，规划年产30万吨以上磷酸铁锂一体化产业项目。公司积极开展前瞻性技术储备，固态电池向卫蓝新能源批量销售，磷酸锰铁锂进入客户认证，富锂锰基开发顺利。盈利预测与投资评级。我们预计公司2022-2024年营收分别是192.36、248.57、335.57亿元，同比增长132.9%、29.2%、35.0%；归母净利润分别是14.84、20.47、27.46亿元，同比增长36.0%、37.9%和34.2%。维持“买入”评级。5.5中伟股份：布局产业一体化，前驱体龙头加速成长2021年业绩处于预期区间内，单吨毛利有所提升。公司业绩处于前期业绩预告中值附近，全请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com53年资产减值约0.62亿元。业务上，三元前驱体业务毛利率12.26%，相比2021H1的12.45%维持稳定，我们预计21年三元前驱体单吨毛利约1.24万元/吨，同比+0.21万元/吨。产能持续扩张。产量方面，2021年公司三元前驱体和四氧化三钴分别为15.8、2.3万吨，市占率分别为26%、24%，保持行业第一。产能方面，截止2021年末有20万吨/三元前驱体、3万吨四氧化三钴产能。公司预计到2023年产能将超过50万吨，将继续保持行业第一梯队水平。横向、纵向扩张，业绩有望高增。公司从横向上积极布局印尼镍资源的矿产冶炼（预计22Q3投产）和南部基地配套矿产冶炼，有望增厚单吨盈利水平；从纵向上涉足磷酸铁锂材料，拟在23年之后贡献业绩，打造第二增长曲线。盈利预测和估值。我们预计公司2022-2024年营收分别是454.1、651.6、792.7亿元，同比增长126.2%、43.5%、21.7%，归母净利润分别是19.12、33.50、41.51亿元，同比增长103.6%、75.2%和23.9%。维持公司“买入”评级。5.6容百科技：高镍三元龙头，加码产能建设及一体化布局产能快速扩张，抢占市场高地。2021年底公司产能合计12万吨，2022年韩国基地一期2万吨产能将于年底建成，贵州遵义基地2-2期3.4万吨扩建稳步推进，湖北仙桃一期10万吨开始建设，2022年公司正极产能预计将达到25万吨，到2025年，公司将扩大高镍正极产能至60万吨以上规模。签订长协锁定优质客户。公司客户包括宁德时代、SKOn、SDI、孚能科技等全球Tier锂电池厂商。公司与宁德时代签订长协，2022年供货10万吨，2023-2025年作为其三元正极粉料第一供应商，与孚能科技签订长协，2022年供货3.10万吨高镍三元正极材料。加速新一体化产业链布局。公司与华友钴业、格林美等达成战略合作，通过设立股权投资基金，在资源端、前驱体与回收端加强部署。公司在仙桃增建一体化产业基地，持续上探盈利边界。六、风险因素公司产能扩张不及预期的风险；行业竞争加剧导致盈利下降的风险，原材料价格大幅波动风险。[Table_Introduction]研究团队简介武浩，新能源与电力设备行业首席分析师，中央财经大学金融硕士，曾任东兴证券基金业务部研究员，2020年加入信达证券研发中心，负责电力设备新能源行业研究。张鹏，新能源与电力设备行业分析师，中南大学电池专业硕士，曾任财信证券资管投资部投资经理助理，2022年加入信达证券研发中心，负责电力设备新能源行业研究。机构销售联系人区域姓名手机邮箱全国销售总监韩秋月13911026534hanqiuyue@cindasc.com华北区销售总监陈明真15601850398chenmingzhen@cindasc.com华北区销售副总监阙嘉程18506960410quejiacheng@cindasc.com华北区销售祁丽媛13051504933qiliyuan@cindasc.com华北区销售陆禹舟17687659919luyuzhou@cindasc.com华北区销售魏冲18340820155weichong@cindasc.com华北区销售樊荣15501091225fanrong@cindasc.com华东区销售总监杨兴13718803208yangxing@cindasc.com华东区销售副总监吴国15800476582wuguo@cindasc.com华东区销售国鹏程15618358383guopengcheng@cindasc.com华东区销售李若琳13122616887liruolin@cindasc.com华东区销售朱尧18702173656zhuyao@cindasc.com华东区销售戴剑箫13524484975daijianxiao@cindasc.com华东区销售方威18721118359fangwei@cindasc.com华东区销售俞晓18717938223yuxiao@cindasc.com华东区销售李贤哲15026867872lixianzhe@cindasc.com华东区销售孙僮18610826885suntong@cindasc.com华东区销售贾力15957705777jiali@cindasc.com华南区销售总监王留阳13530830620wangliuyang@cindasc.com华南区销售副总监陈晨15986679987chenchen3@cindasc.com华南区销售副总监王雨霏17727821880wangyufei@cindasc.com华南区销售刘韵13620005606liuyun@cindasc.com华南区销售许锦川13699765009xujinchuan@cindasc.com请阅读最后一页免责声明及信息披露http://www.cindasc.com55分析师声明负责本报告全部或部分内容的每一位分析师在此申明，本人具有证券投资咨询执业资格，并在中国证券业协会注册登记为证券分析师,以勤勉的职业态度,独立、客观地出具本报告；本报告所表述的所有观点准确反映了分析师本人的研究观点；本人薪酬的任何组成部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体分析意见或观点直接或间接相关。免责声明信达证券股份有限公司(以下简称“信达证券”)具有中国证监会批复的证券投资咨询业务资格。本报告由信达证券制作并发布。本报告是针对与信达证券签署服务协议的签约客户的专属研究产品，为该类客户进行投资决策时提供辅助和参考，双方对权利与义务均有严格约定。本报告仅提供给上述特定客户，并不面向公众发布。信达证券不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。客户应当认识到有关本报告的电话、短信、邮件提示仅为研究观点的简要沟通，对本报告的参考使用须以本报告的完整版本为准。本报告是基于信达证券认为可靠的已公开信息编制，但信达证券不保证所载信息的准确性和完整性。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告最初出具日的观点和判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会出现不同程度的波动，涉及证券或投资标的的历史表现不应作为日后表现的保证。在不同时期，或因使用不同假设和标准，采用不同观点和分析方法，致使信达证券发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告，对此信达证券可不发出特别通知。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议，也没有考虑到客户特殊的投资目标、财务状况或需求。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况，若有必要应寻求专家意见。本报告所载的资料、工具、意见及推测仅供参考，并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向人做出邀请。在法律允许的情况下，信达证券或其关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能会为这些公司正在提供或争取提供投资银行业务服务。本报告版权仅为信达证券所有。未经信达证券书面同意，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发布、转发或引用本报告的任何部分。若信达证券以外的机构向其客户发放本报告，则由该机构独自为此发送行为负责，信达证券对此等行为不承担任何责任。本报告同时不构成信达证券向发送本报告的机构之客户提供的投资建议。如未经信达证券授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。信达证券将保留随时追究其法律责任的权利。评级说明风险提示证券市场是一个风险无时不在的市场。投资者在进行证券交易时存在赢利的可能，也存在亏损的风险。建议投资者应当充分深入地了解证券市场蕴含的各项风险并谨慎行事。本报告中所述证券不一定能在所有的国家和地区向所有类型的投资者销售，投资者应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专业顾问的意见。在任何情况下，信达证券不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任，投资者需自行承担风险。投资建议的比较标准股票投资评级行业投资评级本报告采用的基准指数：沪深300指数（以下简称基准）；时间段：报告发布之日起6个月内。买入：股价相对强于基准20％以上；看好：行业指数超越基准；增持：股价相对强于基准5％～20％；中性：行业指数与基准基本持平；持有：股价相对基准波动在±5%之间；看淡：行业指数弱于基准。卖出：股价相对弱于基准5％以下。