锂电正极材料全景解析（锂电正极材料专题报告）

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1、 三元正极材料渗透加速，高镍化已成既定趋势

1.1 新能源汽车化“危”为“机”，动力电池装机量持续提升

新能源汽车产销量猛增。由于全球化节能与减排的压力和汽车动力总成电气化的 必然趋势，新能源汽车化“危”为“机”，发展态势十分强劲。2014 到 2018 年， 中国新能源汽车产量逐年上升，年均复合增速高达 72%以上。据工信部预测，2019 年新能源汽车产量将超 150 万辆。2014 年至2018年中国新能源汽车销量保持稳 健增长，2018 年销量达到 125.6 万辆，同比增长 61.6%，近 5 年复合增速为 75.7%， 伴随电动化浪潮加速推进，新能车的市场空间巨大。

新能源汽车装机量逐年提升。2015 年中国新能源汽车装机量为 17.8GWh，2018 年 装机量攀升至 56.4GWh，3 年CAGR达到 33%以上。根据真锂研究预测，2019 年 和 2020 年国内新能源汽车装机量有望达到67.1GWh和 84.8GWh。此外，伴随新能 车渗透率的快速提升，国内动力电池装机量仍将持续走高。

1.2 多项政策激活新能车市场，长续航与高能量密度是大势所趋

多项政策促新能车发展进入快车道。近十年间，国家密集出台多项扶持新能源汽 车发展的相关政策，从宏观综合、行业管理、税收优惠、科技创新、推广应用、 基础设施等方面制定了全面的政策体系，促使我国的新能源汽车产业驶入快车 道。2010 年，国务院将新能源汽车作为“国家战略性新兴产业”;2012 年，《节能 与新能源汽车产业发展规划(2012–2020)》正式出台，并做为2020年以前我国 新能源汽车产业的发展导向标;2016 年出台《节能与新能源汽车技术路线图》， 提出在 2028 年新能源汽车逐渐成为主流产品，汽车产业初步实现电动化转型， 智能网联汽车技术产生一系列原创性科技成果;2017 年出台《汽车产业中长期发 展规划》为新能源汽车的发展进一步指明了前路和目标，包括继续完善创新体系， 加强核心技术攻关能力，突破重点领域引领汽车产业转型升级，提升质量打造本 土国际领军企业等。

补贴政策额度收紧，技术标准要求渐高。从 2009 年开始新能源汽车推广试点以 来，我国接连推行补贴政策支持新能源汽车快速、稳定、健康的发展，此后并不 断对补贴政策进行调整。总体来看，国家坚持促进新能源汽车产业优胜劣汰，淘 汰落后产能，支持行业龙头快速发展。补贴政策呈现额度收紧，技术标准要求逐 渐提高，更加注重安全性的长久趋势。

新能车补贴退坡加速，驱使动力电池高能量密度化。2019 年补贴标准在2018年 基础上平均退坡 50%以上，地方补贴也被取消，主机厂将面临着巨大的降本压力， 进而对动力电池等中上游材料端提出大幅降价要求，三元电池和三元正极材料将 首当其冲。在新能源乘用车方面，补贴标准设置两档，相较于 2018 年，续航250km以下的车型无补贴;250≤R<300km的车型补贴 1.8 万，补贴下滑 47%;300≤R<400km 的车型补贴 1.8 万元，补贴下滑60%;R≥400km 的车型补贴 2.5万元，补贴下滑 50%。新能源乘用车能量密度低于 120Wh/kg 无补贴;120≤E<140Wh/kg 拿到 0.8 倍 补贴;140≤E<160Wh/kg 拿到 0.9 倍补贴;高于 160Wh/kg 才能拿到 1倍补贴。

新能车整体续航突飞猛进。2018 年上市的新能车中，短续航里程新能车的比例缩 小，长续航里程的新能车比例迅速增加，而且长续航车型扎推聚集。2017 年市场 上新能车主流续航里程 300 公里以上占比仅 15%左右，2018 年续航里程在 300 公 里以上的占比已超过了 60%，预计 2019 年将有更多续航超过500km甚至 600km 的 新能车面市。

动力电池系统能量密度大幅提升。在整车布置空间有限的前提下，提升续航里程 一个有效的解决方案是提高电池系统的能量密度。市场需求驱动动力电池体系能 量密度不断的提升，2017年新能车市场体系能量密度小于 120Wh/kg 的占 70%以上， 到 2018年电池系统能量密度大于 120Wh/kg 占市场份额 85%以上，而且已经有体 系能量密度 160Wh/kg以上的电池系统面世。

1.3 三元大规模应用于乘用车，高镍化势不可挡

三元装机占比过半，乘用车应用广泛。2016 到 2018 三年时间，新能源乘用车产 量逐年增加，三元动力电池装机量也一路攀升，2018 年动力电池装机量达到56.4GWh，三元装机量为 33.5GWh，占比达到近 60%，首次超越磷酸铁锂成为市占 率第一的动力锂电池。乘用车市场是三元电池主要应用领域，2017 年NCM三元 动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和EV专用车实现装机量分别达 9.2GWh、 1.5GWh 和 4.2GWh。2018 年NCM三元动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和EV专用车分别实现装机量达 26.6GWh、3.7GWh 和 3.0GWh，三元 NCM 在EV乘用车的 装机量占比远远超过其他车型。

三元正极需求旺盛，市场规模巨大。2017 年和 2018 年三元NCM装机量呈逐月上 升趋势。 2017 年全年 NCM 正极材料的需求量约为2.7万吨，2018 年需求量攀升 至 6 万吨，同比增幅达到 121.4%。预计随着新能源乘用车产销量持续走高，三元 电池装机量的提升将带动三元正极材料市场进一步扩大，未来 5 年三元正极材料 市场规模年均复合增长率达到 21.2%，2023 年市场规模有望突破800亿元。

2、 高镍三元正极:技术更迭下的产业化必经之路

2.1 三元正极材料产业链

三元正极材料产业链包括上游的金属矿(钴矿、镍矿、锰矿、锂矿)原材料、下 游三元电池和 3C 电子、新能源汽车和储能等领域的应用。

锂电池材料主要分为四大块:正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中正极材 料又决定着整个电池的综合能量密度，是锂离子电池最为关键的材料。当前锂离 子正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元等正极材料。

l钴酸锂:3C 应用广泛，生产成本较高

钴酸锂材料作为第一代商品化的锂电池正极材料，具有较好的电化学性能和加工性能，电池体积比能量相对较高，但成本高，循环寿命低，安全性差，主要作为 制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池的正极材料。

l锰酸锂:成本优势明显，高温性能较差

锰酸锂材料具有资源丰富、成本低、无污染、电池安全性好等优点，但比容量低、 循环性能差，特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制。锰酸锂电池主要 应用在电动大巴，特种车辆，电动工具以及注重成本、对续航里程要求相对低的 微型乘用车和电动自行车领域。

l磷酸铁锂:安全性能较好，广泛应用于客车和储能领域

磷酸铁锂材料具有价格低廉，环境友好、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能等优势，但其能量密度较低、低温性能较差，目前主要应用于商用车(客 车)和储能领域。

l三元材料:多维优势结合，新能源乘用车主要正极材料

三元正极材料的一般分子式为 Li(NiaCobXc)O2，其中 a b c=1，具体材料的命名通常根据三种元素的相对含量而定。其中，当 X 为 Mn时，指的是镍钴锰(NCM) 三元材料;当 X 为Al时，指的是镍钴铝(NCA)三元材料。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，三元材料的应用可以有效提高电池单体能量密度， 提升电动汽车续航里程，是目前乘用车动力电池的主要正极材料。

2.2 三元高镍化进程加快，中长期产业化趋势明显

镍含量的增加可以提升三元材料比容量，但降低了热稳定性。常规三元材料一般 指 NCM111，NCM333，NCM523等正极材料，高镍三元正极材料是指材料中镍的摩 尔分数大于 0.6 的三元材料，常见的如 NCM622，NCM811，NCA等。所谓高镍体 系的 NCM811，化学式为 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，镍、钴、锰的配比为8:1:1。三元正极 材料随着镍含量的增加，比容量也逐渐增加，但镍含量的增加也会带来三元材料 的循环性能下降，热稳定性减弱。

NCM523、NCM622 占据主流市场份额，高镍化进程加快。从行业趋势看，目前市 场上主流的三元电池为 NCM523 和 NCM622，其中 NCM523 在 2017年占据市场份 额的 74%，2018 年市场占比被压缩至57%。由于主流电池厂商对高能量密度电池 需求增大，从 2017 年到 2018 年，NCM622的市场占比由 12%提升到 30%，NCM811占比也有所提升。随着补贴的持续退坡，动力电池市场将出现分化，倒逼车企和 动力电池企业的技术朝高能量密度发展，高镍化趋势明显，预计后续将会以正极 材料 NCM811及 NCA 为主流发展方向。“811 电池梦想”也将随着各家企业对高镍 三元电池技术的研发突破而变成现实，NCM811将开启大规模应用元年，动力电 池格局迎来竞争性拐点。

高镍三元正极材料中长期产业化趋势明显。目前，磷酸铁锂正极材料在技术研究 上能量密度和重要技术指标已接近应用极限。富锂锰基正极材料的技术还尚待突 破，商业化进程需要解决诸如首次充放电效率低，循环过程中的容量衰减严重， 倍率性能差等关键技术问题，而距离固态锂电池产业化也还有很长一段时间。随 着新能源汽车逐渐向高端市场倾斜，国家补贴政策的持续退坡倒逼车企采用高比 容量动力电池，高镍三元正极材料集高能量密度、较长循环寿命和较高毛利等优 点于一体，逐渐成为动力锂电池正极材料的主流。

国内动力电池龙头企业宁德时代 2019 年将推出单体能量密度达到 280Wh/kg 以上 的 NCM811 电池，并计划在 2020 年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。根据宁 德时代电池能量密度发展路线图，我们预计未来至少 6 年新能源电动汽车将主要 依托高镍正极技术路线，且高镍正极技术路线有望长期与其他高能量密度正极材 料技术并存，中长期产业化趋势明显。

3、NCM811 优势尽显，厂商扩产能欲夺市场先锋

3.1 实现比能量300Wh/kg，NCM811 地位凸显

镍钴锰三元正极材料是由镍、钴、锰 3 种过渡金属元素组成的前驱体，与锂源(如碳酸锂、氢氧化锂等)在高温下烧结而成。目前三元材料主要有 NCM111， NCM333，NCM523，NCM622，NCM811，NCA 等，NCM811的能量密度可达到 190mAh/g， 相较于当前市场主流三元 NCM523，能量密度提升 18%左右，相较于NCM622，能 量密度提升近 12%。

NCM811是实现系统比能量 350Wh/kg的材料端最佳选择。随着补贴退坡幅度加大， 且新能源汽车补贴政策关联能量密度，高能量密度的高镍三元电池将是今后发展的主要方向。根据汽车工程学会公布的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2020年，动力电池单体质量能量密度达到 350Wh/kg，成本降至 0.6 元/ Wh 以下;到 2025 年，动力电池单体比能量达到 400Wh/kg，成本降至 0.5 元/Wh，到 2030 年，动力 电池单体比能量达到 500Wh/kg，成本降至 0.4 元/Wh。目前磷酸铁锂受到材料自身 性能和技术的限制，电芯的能量密度无法达到 2020 年 300Wh/kg 甚至 350Wh/kg的 要求。目前市场上主流的三元 523 材料电池能量密度可以达到 160-200Wh/kg，三 元 622 材料可以达到220-230wh/kg，而 NCM811 能量密度可达到 280 wh/kg 以上，若 要实现 2020年的目标，正极材料端选择高能量密度的 NCM811技术路线是大多数 车企的最佳选择。

3.2 增镍降钴，NCM811 成本优势明显

2018年以来，电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂、硫酸钴等三元正极原材料的价格 呈下行趋势，硫酸镍和硫酸锰价格保持平稳，811 前驱体价格也处低位。目前 811 前驱体价格在 9.3 万元/吨左右，622 前驱体均价9.2万元/吨左右，523 前驱体均价8.7万元/吨左右，111 前驱体均价9.7万元/吨左右。三元正极材料 811 均价在 19.5 万元/吨左右，523 和622均价在 17 和 15 万元/吨，我们认为短期内造成 811 价格 稍高于主流的三元材料 523 和 622，一是由于NCM811量产厂家数量较少，工艺技 术的成熟度不高;二是高镍三元材料还未大范围进入各大电池厂商和车企，使得 厂商前期资金大量投入而回报率偏低。预计短期 811 价格仍处于高位，长期NCM811规模化生产带来成本下降，售价也会逐步回落。

已探明钴储量少、钴价高，增镍降钴是降本必经之路。根据数据统计，目前已探 明的地壳钴金属储量只有 710 万吨左右，年产量仅为 12 万吨左右，因此难以满 足高速发展的新能源汽车对锂电池供应的需求。此外，钴价波动明显，2018 年 4 月份最高达到60万元/吨以上，镍的价格始终维持在 10 万元/吨左右，而锰的价 格更低。因此降低钴含量，提升镍和锰元素的比例，高镍化是降本提质的必经之 路。

我们做以下测算，NCM811 电池正极材料的镍钴锰比例为 8:1:1，其中镍的比例 达到了 8成，NCM811 相比 NCM523 的钴含量由 12.2%降至 6.1%，折算到动力电池 每 kWh用钴量从 0.22kg 降至 0.09kg，降幅达 59%。根据目前钴单价 27.75 万元/吨 折算，单位 kWh的 NCM811 所需 Co 成本为24.98元，NCM622 每 kWh 所需Co成本为 58.27 元，NCM523 每 kWh所需 Co 成本为 61.05 元，当钴价越高时，NCM811 的 材料成本优势将越明显。而且当采用高镍正极材料后，携带相同容量的电池，电 池个数和重量也将下降，对应隔膜、电解液、铜箔等成本也将有所下降。在钴价 压力和成本优势双重驱动下，三元电池企业或将加快从 NCM523/622向 NCM811 迈 进。

NCM811原材料成本占比大。在整个前驱体和正极材料制备过程中，单吨正极材 料生产过程的原材料成本占总成本的比重最大，NCM523和 NCM811 的原材料成本 分别达到 81.56%和 79.57%，而从售价来看，NCM811 的售价高于 NCM523，主要 原因一是高镍材料生产环境要求较高，需要纯氧烧结，单吨耗氧量在 4 吨以上， 氧气成本占比居高，NCM523 煅烧只需要空气气氛;二是高镍三元正极耗电量高 于普通正极材料，三是由设备要求造成的能耗成本过高等，由此造成加工费偏高。 根据我们测算，在厂家自产前驱体的情况下，NCM523 的毛利率达 22.27%，NCM811 的毛利率达 27.69%， NCM811 的毛利率高于 NCM523 近 5.4 个百分点。

3.3 NCM811 技术门槛偏高，多重方案助力解决安全性问题

NCM811技术门槛偏高。在原材料方面，常规三元正极材料由于碳酸锂成本普遍 低于氢氧化锂，大部分厂商均采用碳酸锂作为锂源材料。高镍三元材料由于Ni3 在高温情况下容易发生歧化反应，烧结温度一般低于 800°C，因此采用低熔点的 氢氧化锂;在工艺和设备方面，高镍三元材料尤其容易产生金属离子混排问题， 需要在纯氧环境中生产，因此高镍产品的烧结需要氧气炉，而常规三元只需使用 空气炉，同时高镍材料制备对烧结窑炉密封性和车间环境(水分、温度)的要求 都比较高。但目前国内的生产设备还无法完全满足高镍三元材料的制备要求。若 后期核心设备国产化提速，掌握核心生产工艺与技术的高镍生产企业会优先受 益。

高镍三元正极材料由于镍含量的增加导致材料的循环和倍率性能都不尽人意，目 前存在的主要问题包括:

• 1 高镍三元材料在合成过程中部分 Ni2 占据 Li 位，形成 Li 、 Ni2 混排;
• 2 热稳定较差，在 4.3V 充电状态下，NCM111分解峰值温度为 306°C，NCM523为 290°C，而 NCM811仅为 232°C，同时伴随着放热量的急剧增加;
• 3 表层结构不稳定，表层出现过度脱锂导致高镍三元材料的层状结构向尖晶石 结构、惰性岩盐结构转变;
• 4 二次粒子中的应变与微裂纹;
• 5 过高的表面碱含量，NCM111 的 pH 为 8~9，而NCM811/NCA的 pH 则高达 11~12。

改善高镍三元材料的综合电化学性能主要围绕包覆、掺杂、电解液和隔膜等方面展开改性研究。

多重方案解决 811 安全问题。镍的含量虽然会使电池容量增加，但是热稳定性的 下降将直接影响到电芯的安全性。随着 811 技术研发进程的加速，国内企业相继 提出解决 NCM811安全问题方案，并实现量产运用到相应的车型上。以宁德时代 为例，公司从电芯环节通过机械设计和化学设计来应对安全和热失控问题，而模 组环节采用多个温度传感器实时监测，电池包环节运用业界首创阻燃技术进一步 解决 NCM811 带来的安全问题。目前，宁德时代 NCM811 电池已经实现量产，蔚 来 ES6 和合众 U 等车型预计将在2019年下半年上市并采用该款 811 电池。

国内 NCA 研发进程缓慢，主要技术被国外垄断。对于正极材料 NCA，国外主流电池企业更加推崇并且能成熟应用，相比之下，国内产业化进度缓慢。一方面，NCA比 811 的生产条件更加苛刻，对环境敏感，电池生产难度大，投入成本过高; 另一方面，由于NCA在高温下容易发生崩塌导致热失控，单体容易胀气，安全 性更加难以控制，目前各大电池车企持谨慎态度，在国内市场上应用程度较小。 此外，NCA在圆柱电池领域应用相对成熟，大多数方形或软包电池企业的 NCA 材料应用仍处于研发阶段，短期内 NCA 电池很难夺得高镍市场较大份额。据 SMM 调研，我国目前实现 NCA 量产的企业主要包括天津巴莫、贝特瑞、长远理科等， 能量产高镍 NCM811的企业主要包括容百科技、天津巴莫、当升科技、湖南杉杉 等。

3.4 NCM811 导入高端乘用车，消除“里程焦虑”迎市场大需求

多款搭载 NCM811 电池的车型面世。NCM811 的导入，使得各款车型能量密度均超 过 160Wh/kg，续航里程基本都在 500km 以上。吉利几何 A 的系统能量密度甚至达 到了 182.44 Wh/kg，高于行业平均水平 30%，高镍 NCM811 车型的出现有望破解消费者对电动汽车里程的的焦虑。

高镍三元需求旺盛。根据 GGII 数据，2018 年正极材料中，高镍三元 NCM811/NCA 需求量达 10500 吨，在三元材料中占比达 7.68%，预计 2020 年高镍 NCM811/NCA 三元材料市场的应用占比有望达到 26.29%，对应的需求量 7 万吨，到2025年应 用占比有望超过 60%，对应的需求量则接近 40 万吨。

3.5 厂商积极布局NCM811，抢占电动市场群雄竞逐

国内三元 NCM 产量逐年增多。2018 年全球三元正极材料企业产量排名第一的为 SMM，主要产品为 NCA，产量达到30000吨，其次是优美科，主要产品为三元 NCM， 产量近 30000 吨。国内材料厂家在全球 TOP10 中无一生产 NCA 材料，主要集中在 NCM。 2014年到 2018 年，国内三元正极产能和产量迅速提升，产能从 3.7 万吨 增加到 33.4 万吨。2018 年我国 NCM 较2017年增长 7.5 万吨，增量主要来自振华、 杉杉、当升、厦钨等企业。受益于新能源汽车市场的需求带动，动力电池厂商纷 纷建厂投产，三元正极材料产量呈现逐年递增的趋势。根据真锂研究数据，预计2019年三元正极产能达到 45 万吨，产量达到 17 万吨。

目前三元正极材料行业集中度低。2017 年我国三元正极材料CR3为 31.6%，CR5 近47.1%，2018 年CR3为 29.1%，CR5 为45.1%，排名前三的厂商市占率相差较小。 三元正极材料行业集中度较低，行业格局较为分散，主要原因在于:一是普通三 元技术壁垒低，新进入者较多;二是国家政策的导向，高能量密度的三元材料能 让新能车提升续航，下游厂商进而获得更多补贴;三是下游需求市场的打开，电 池厂商和材料厂商竞相布局三元正极材料，产业链各大厂商竞争异常激烈。我们 认为，未来正极材料分散的竞争格局将会重组，具有高镍三元技术优势的厂商将 会占据市场前排席位，行业龙头优势愈发明显。

国内外厂商积极布局 NCM811，抢占市场份额。当前，整个动力电池行业正处于 剧烈的变革时期。无论是政策导向、市场需求，还是技术演进方向，三元材料高 镍化已成为动力锂电池材料发展的必然趋势。在补贴退坡和国际竞争加剧的大背 景下，国内外企业正在向高镍三元领域积极布局。随着新增产能释放，现有市场 竞争格局很有可能被打破，未来竞争将更加激烈。国内企业如当升科技、杉杉能 源、宁波容百等已先后量产高镍三元正极材料，高镍 NCM811材料在动力电池市 场的应用逐渐起量。随着各大正极厂商的加速布局，预计近两年将会有更多正极 材料企业量产高镍 NCM811三元材料，厂商产能释放叠加下游市场需求提升，高 镍三元的替代进程将会加速推进。

4、 投资建议

国内新能源汽车销量高速增长，动力电池高景气持续。在国内补贴新政的指引下， 动力电池产业链降本增效压力加大，三元动力电池迅速抢占市场份额，带动高镍 正极材料快速增长。预计未来较长时间高镍正极材料将成为各大车企竞相角逐的 方向，市场空间巨大。

我们看好的投资方向:高镍工艺技术难度大，设备要求高，且正极材料的开发周 期偏长，目前 NCM811正极材料正处于新品红利期，只有容百锂电、当升科技等 少数企业可以实现量产。此外，各大厂商纷纷布局高镍正极材料，随着高镍材料 的市场逐步打开，未来优先掌握高镍正极生产核心技术且具有产能优势的企业有 望享受行业发展红利。

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（报告来源：财通证券；分析师：龚斯闻、付正浩）

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