三元路线占据阴极市场的主流。高镍已成为未来的发展趋势。三元材料由于其优异的单体能量密度,可以大大提高里程。它们是目前轿车动力电池的主要正极材料。根据GGII数据,2020年三元材料占阴极材料出货量的46%。受疫情影响,与2019年相比略有下降,但仍占最高比例。随着镍含量的增加,电池能量密度增加,高能量密度和高里程是未来乘用车的首要追求。高镍技术已成为中长期发展的现实趋势。目前,镍材料占据三元市场的主流,高镍材料所占比例逐年上升。三元材料的定价模式为成本加成。制造商的主要利润来自加工费,原材料成本构成占近90%。随着镍含量的增加,阴极材料的加工成本和利润逐渐增加。目前,锂盐价格反弹,预计高镍材料将受益于原材料库存。在电气化浪潮下,动力电池需求爆发,三元正极材料需求有望快速增长。欧盟实施最严格的碳排放政策,迫使其向电气化转型。与此同时,欧洲国家大幅增加补贴金额,全球主流汽车企业的新型电动车型将在未来几年迎来投资周期;随着国内政策的实施以及国内特斯拉和合资汽车企业的大量涌现,全球动力电池行业即将爆发,三元电池装机容量所占比重逐年上升。从中国新能源汽车终端销售的角度来看,自2019年7月以来,高能量密度车型的趋势显著增加。在政策和需求的双重刺激下,三元电池是未来的大势所趋,对三元材料的需求有望快速增长。
三元模式得到加强。到2025年,三元阴极的需求将增加近10倍。三元阴极行业竞争格局相对分散。2020年,前五大行业的总市场份额将达到52%,而在高镍市场,荣百科技和天津巴莫的总市场份额将在2020年超过85%,具有明显的竞争优势。预计到2025年,全球电力级三元阴极需求量将达到117万吨,五年复合增长率超过50%。欧洲的需求在2020年飙升,欧洲当地的阴极容量只能满足2020年至2022年需求的30-40%。中国阴极企业有望加快海外替代。目前,龙头企业已获得海外订单,预计格局将逐步集中。
1. 三元路线占据了正极市场的主流,高镍成为未来的趋势
1.1正极材料是锂电池的重要上游。三元路线占据市场主流
正极材料是锂电池产业链的重要上游环节。锂电池产业链的上游大致可以分为四个主要部分:正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中,正极材料是其电化学性能的决定性因素,对电池的能量密度和安全性能起着主导作用,正极材料的成本比例也很高,占锂电池材料成本的30%-40%。因此,正极材料是锂电池最关键的材料。从产业链角度看,正极材料的上游包括金属矿(钴矿、镍矿、锰矿和锂矿)原料,下游包括动力电池、3C电池和储能应用。
目前,锂电池正极材料体系主要分为锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂铁磷酸盐和三元材料。相比之下,成本、能源密度和安全性是核心指标。锂钴氧化物作为第一代商用锂电池正极材料,具有抽头密度高、充放电稳定、工作电压高等优点。广泛应用于小型电池中。但是,钴酸锂成本高、可回收性差、安全性差;锰酸锂的比容量和循环性能较低,特别是在高温下,极大地限制了其应用;磷酸铁锂价格低廉,环境友好,安全性好,高温性能好,但能量密度低,低温性能差;三元材料综合了锂钴氧化物、锂镍氧化物和锰酸锂的优点。三元协同效应明显,能量密度较高,但成本较高,安全性要求较高。由于突出的单体能量密度,三元材料可以大大提高耐久里程。目前,三元材料是轿车动力电池的主要正极材料。
从阴极材料的运输结构来看,三元材料仍然占据主流地位。根据GGII数据,2020年,中国阴极材料市场出货量达到51万吨,同比增长27%。从比例上看,三元材料比例为46%,受上半年疫情影响,略低于2019年,但比例仍然最高,增长趋势不变;补贴效应减弱,磷酸铁锂材料比例增加;除三元和磷酸铁锂外,其他材料类型的发货比例有所下降。
1.2能量密度与综合成本优势叠加,高镍成为未来发展趋势
高镍正极具有高能量密度和里程优势。在三元材料中,Ni/Co/Mn是过渡金属元素,形成固溶体,原子可以任意比例混合;镍的上升将增加容量;Mn4+具有电化学惰性,主要起到稳定结构的作用。锰含量的增加将提高氧气释放温度,确保安全;CO不仅可以稳定材料的层状结构,还可以减少阳离子的混合放电,有利于电池的循环性能。目前,就电池能量密度而言,NCA>ncm811>ncm622>ncm523。随着能量密度的增加,整车的里程焦虑持续改善。此外,每千瓦时的电池成本将进一步提高。
lmo lfp-低镍-高镍技术迭代已经完成。日产于2010年首次推出LMO系统电动汽车(leaf)。自2014年以来,LFP系统在国内新能源汽车中得到了广泛应用。随着市场对乘用车系列的需求,自2016年起,三元材料逐渐应用于新能源汽车。在补贴下降的背景下,三元材料逐渐由低镍向高镍发展,目前高镍811材料体系已基本成熟。