磷酸铁锂底部回升三元仍将是市场主流

1、内容目录 HYPERLINK l _TOC_250009 一、现状：政策导向下，磷酸铁锂在乘用车市场式微 3 HYPERLINK l _TOC_250008 、能量密度瓶颈是磷酸铁锂的核心劣势 3 HYPERLINK l _TOC_250007 、补贴向高能量密度倾斜，磷酸铁锂成本优势无法显现 5 HYPERLINK l _TOC_250006 二、未来：乘用车市场磷酸铁锂将回升，但三元仍将是主流 7 HYPERLINK l _TOC_250005 、新技术方案提升磷酸铁锂性能短板 7 HYPERLINK l _TOC_250004 、比亚迪：刀片电池方案，主攻磷酸铁锂性能瓶颈 7 HYPER

2、LINK l _TOC_250003 、宁德时代：CTP 方案，兼容三元和铁锂 8 HYPERLINK l _TOC_250002 、铁锂有望回升，三元仍将是长期趋势 9 HYPERLINK l _TOC_250001 三、磷酸铁锂回升，正极厂商最为受益 11 HYPERLINK l _TOC_250000 四、风险提示 14图表目录图表 1：四种正极材料性能对比 3图表 2：磷酸铁锂电池能量密度接近极限，三元仍具有提升空间 3图表 3：磷酸铁锂正极材料价格优势明显 4图表 4：现阶段磷酸铁锂具备成本优势 4图表 5：现阶段磷酸铁锂电池存在价格优势（元/wh） 5图表 6：磷酸铁锂/三元动力电

3、池价差（元/wh） 5图表 7：新能源汽车补贴标准能量密度下限逐年提升 5图表 8：历年动力电池分装机 6图表 9：磷酸铁锂电池市场占比逐年下滑 6图表 10：磷酸铁锂分车型装机（GWh） 6图表 11：客车分电池类型结构 6图表 12：专用车电池类型结构 6图表 13：乘用车电池类型结构 6图表 14：比亚迪刀片电池 7图表 15：比亚迪刀片电池成组模式 7图表 16：刀片电池主要优势体现在成组效率上 8图表 17：比亚迪汉续航提升至 600 公里 8图表 18：宁德时代CTP 方案优势 9图表 19：宁德时代CTP 方案提升能量密度 9图表 20：乘用车磷酸铁锂车型占比 9图表 21：磷酸

4、铁锂电池市场规模有望回升 10图表 22：三元及磷酸铁锂能量密度前景（wh/kg） 11图表 23：长期来看，高镍三元电池成本占优 11图表 24：磷酸铁锂装机量 12图表 25：磷酸铁锂市场高度集中（2019） 12图表 26：磷酸铁锂正极市场结构 12图表 27：德方纳米营收及净利（亿元） 13图表 28：德方纳米毛利率及净利率 13一、现状：政策导向下，磷酸铁锂在乘用车市场式微、能量密度瓶颈是磷酸铁锂的核心劣势由于磷酸铁锂和三元材料自身材料特性差异，导致两种电池性能上差异明显。磷酸铁锂电池主要弱势在于：能量密度低，尤其体积比能量密度低，对乘用车续航性能影响大。磷酸铁锂理论容量仅 170m

5、Ah/g，远低于三元材料的 280 mAh/g，且实际容量已接近理论值，提升空间有限。同时振实密度仅 0.7-1.4g/cm3，远低于三元材料的 2.2-2.8g/cm3，导致体积比能量密度弱势明显。后者对于空间有限的乘用车十分关键，低体积比能量密度意味着有限的空间带电量减少，影响续航里程。倍率性能及低温性能较差。导电性能差导致倍率性能一般主要影响快充性能，充电时间较长，而低温性能较差则导致在冬天时续航里程缩水明显，影响用户体验。图表 1：四种正极材料性能对比锰酸锂磷酸铁锂三元材料钴酸锂材料结构尖晶石结构橄榄石结构层状结构层状结构电压平台（V）3.73.23.63.7理论容量（mAh/g）14

6、8170280274实际容量（mAh/g）120140140-195150导电性能好差一般一般振实密度（g/cm3）2.0-2.50.7-1.42.2-2.82.4-3.2压实密度（g/cm3）2.82.23.64.1比表面积（m2/g）2.0-3.08.0-15.00.3-0.60.2-0.6倍率性能好差好好热稳定性良优较好差低温性能好差较好较好安全性好好一般一般原材料成本低低较高高资料来源：GGII，国盛证券研究所图表 2：磷酸铁锂电池能量密度接近极限，三元仍具有提升空间三元系统能量密度（Wh/kg）LFP系统能量密度（Wh/kg）25021018015512014012514014016

7、010030025020015010050020162017201820192020E2025E资料来源：比亚迪，宁德时代，国盛证券研究所磷酸铁锂电池核心优势则在于：正极材料价格低廉，现阶段具备成本优势。磷酸铁锂正极材料不含钴等稀有金属，相比三元材料成本优势明显，2019Q4 磷酸铁锂正极材料价格仅 4.3 万元/吨，而三元 523 正极价格为 13.8 万元/吨，三元 811 正极价格高于 18 万。图表 3：磷酸铁锂正极材料价格优势明显（万元/吨）NCM523价格LFP价格2521.5 23.0 21.52016.2 15.01514.514.819.0 19.0 20.018.016.5

8、 15.514.016.013.810511.2 10.5 10.0 9.5 9.008.59.59.28.2 7.5 6.5 6.25.5 4.7 4.5 4.316Q1 16Q2 16Q3 16Q4 17Q1 17Q2 17Q3 17Q4 18Q1 18Q2 18Q3 18Q4 19Q1 19Q2 19Q3 19Q4资料来源：GGII，国盛证券研究所尽管磷酸铁锂电池能量密度较低导致单 wh 材料单耗更高，但低廉的磷酸铁锂正极价格使磷酸铁锂电池具备明显的成本优势，以 2019Q4 材料价格估算，磷酸铁锂电池较三元 523 电池成本约低 0.09 元/wh。图表 4：现阶段磷酸铁锂具备成本优势

9、（元/kwh）度电单耗单价度电单耗单价度电单耗单价度电成本度电成本度电成本NCM523NCM811LFPNCM523NCM811LFP正极1.7138.01.5187.02.043.0234.6280.586.0隔膜18.02.916.22.920.02.952.247.058.0负极1.143.01.043.01.243.047.342.652.0电解液1.040.00.945.01.236.040.040.545.6铜箔0.860.00.760.00.960.048.043.252.8其他材料成本70.063.077.0能源成本46.041.450.6人工成本40.036.044.0制造费

10、用50.045.055.0PACK 成本130.0117.0143.0电池成本合计（元/kwh）758.1756.2664.0资料来源：GGII，国盛证券研究所而相应的，磷酸铁锂/三元动力电池价差也约 0.09 元/wh，价差约 10%，以乘用车带电量 50kwh 计算，搭载磷酸铁锂成本可节约 4500 元。对于乘用车企目前 10-15%的毛利率水平而言，搭载磷酸铁锂降本贡献明显。图表 5：现阶段磷酸铁锂电池存在价格优势（元/wh）图表 6：磷酸铁锂/三元动力电池价差（元/wh）32.5LFP动力电池NCM动力电池0.400.350.300.350.25LFP动力电池-NCM动力电池价差0.3

11、00.2521.510.50.250.200.150.100.050.00(0.05) 16Q10.2016Q30.150.080.05 0.0517Q1 17Q3 18Q1 18Q3 19Q1 19Q30.940.85(0.10)-0.05-0.05 -0.05016Q116Q317Q117Q318Q118Q319Q119Q3(0.15)-0.05-0.08-0.09-0.10 资料来源：GGII，国盛证券研究所资料来源：GGII，国盛证券研究所、补贴向高能量密度倾斜，磷酸铁锂成本优势无法显现补贴政策向高续航高能量密度车型倾斜，三元电池成为市场主流，磷酸铁锂占比逐年下降。2017 年开始，补

12、贴政策大幅降补贴提门槛，引导产业升级，向高续航高能量密度车型倾斜，且标准逐年提升。以乘用车磷酸铁锂技术最强的比亚迪电池为例，2017-2019年能量密度最高为 125/140/140 wh/kg，对应可得 1.1/1.1/0.9 倍补贴，其他技术实力更弱的公司补贴倍数更低。而宁德的三元电池 2017-2019 年能量密度分别为 140/155/180 wh/kg，对应 1.1/1.2/1 倍补贴，均可获得最高档补贴。在乘用车领域，磷酸铁锂电池成本优势无法弥补能量密度较低带来的补贴减少。具备能量密度优势的三元动力电池优势放大，市场占比开始大幅提升，从 2016 年的 22.6%大幅提升至 201

13、9 年的 61.7%，成为市场主流。与之对应的磷酸铁锂电池占比逐步下滑， 2019 年磷酸铁锂电池装机 20GWh，同比下滑 7.4%，占比从 2016 年的 72.7%下滑至2019 年的 32.0%。图表 7：新能源汽车补贴标准能量密度下限逐年提升（wh/kg）201620172018201916016014012514012010512090110851351209585135115125115900.60.80.911.11.20.811.11.2纯电动乘用车纯电动客车1纯电动专用车180160140120100806040200资料来源：工信部，国盛证券研究所图表 8：历年动力电池分

14、装机（GWh）图表 9：磷酸铁锂电池市场占比逐年下滑其他三元磷酸铁锂磷酸铁锂YOY三元YOY70157.0%6050180%160%140%120%100%90%80%70%其他三元磷酸铁锂90.1%403043.1%16.289.5%30.738.5100%80%60%60%3.0%4.8% 5.8% 8.3% 6.3%28.4%22.6%44.7%53.9%61.7%68.6%72.7%49.6%37.8%32.0%50%40%204.46.318.019.8%25.3% 40%20%30%20%1010.70201520.32016-11.3%201721.6201820.020190%

15、-7.4%-20%10%0%20152016201720182019 资料来源：GGII，国盛证券研究所资料来源：GGII，国盛证券研究所磷酸铁锂在乘用车市场大幅萎缩，凭借成本优势，在客车及专用车市场占据绝对主导。客车及专用车无相应补贴扭曲机制，磷酸铁锂成本优势明显。2019 年磷酸铁锂电池客车、专用车装机量分别为 13.9、4.3GWh，占整体装机比例的 91.3%。且在客车、专用车市场中，磷酸铁锂装机占比分别 94.6%和 79.6%，均处于绝对的优势地位。而在乘用车领域，由于补贴政策导向，磷酸铁锂市场占比从 2016 年的 45.2%下滑至 2019 年 4.1%，乘用车仅装机 1.7G

16、Wh，同比下滑 36.3%，整体中占比仅 8.7%。图表 10：磷酸铁锂分车型装机（GWh）图表 11：客车分电池类型结构专用车占比-乘用车25客车乘用车占比-客车占比专用车80%69.7% 70%100%90%其他磷酸铁锂三元2.2%5.0%9.4%7.1%5.4%2015100.71.514.62.212.82.816.14.313.960%50%40%30%80%70%60%50%40%83.3%94.6%90.4%92.9%94.6%57.621.6%20%30%20%2.24.13.02.71.7201520162017201820198.7%010%0%10%0%14.5%2015

17、0.4%20160.2%20170.0%20180.0%2019资料来源：GGII，国盛证券研究所资料来源：GGII，国盛证券研究所图表 12：专用车电池类型结构图表 13：乘用车电池类型结构100%90%80%70%60%50%其他磷酸铁锂三元100%90%80%70%60%50%其他磷酸铁锂三元2.5%1.1%1.9%8.3%7.0%83.4%21.9%8.3%4.1%51.4%45.2%40%30%20%10%0%5.2% 9.5%5.2%10.7%3.0%36.0%26.1%47.6%42.0%79.6%58.8%68.7%42.9%47.4%17.4%2015201620172018

18、201940%30%20%10%0%46.1%201553.7%201676.2%2017201888.9%2019资料来源：GGII，国盛证券研究所资料来源：GGII，国盛证券研究所二、未来：乘用车市场磷酸铁锂将回升，但三元仍将是主流、新技术方案提升磷酸铁锂性能短板由于磷酸铁锂自身材料性能限制，在电芯层面提升难度较大，新技术方案主要通过改进电芯成组方式，提升成组效率的途径进而提升整体磷酸铁锂电池包性能短板。、比亚迪：刀片电池方案，主攻磷酸铁锂性能瓶颈比亚迪推出刀片电池技术方案，即长电芯方案，通过扁平化设计，相比传统电池结构有大幅变化。刀片电池长度最长可达 2.5m，是传统电池的 10 倍以上

19、，可针对车型定制化设计。在成组上，采用无模组方案，大幅提升成组效率。从专利上看，刀片电池优势主要为：电池包体积比能量密度大幅提升。刀片电池单体电芯的体积能量密度并没有变化，但由于电芯自身可承担机加强作用，可减少加强结构件，体积利用率可从行业平均的 40%提升到 60%以上，甚至达到 80%，体积能量密度可提升 20%以上。车型带电量可增加 20-30%，续航里程可提升 20-30%，搭载刀片电池的比亚迪汉续航里程提升至 600 公里。成本下降明显。由于节省了大量传统电池模组所用端板、侧板及紧固件，电池包制造工艺大幅简化，材料、人工、制造费用均有明显降低，综合成本有望下降 30%。图表 14：比

20、亚迪刀片电池图表 15：比亚迪刀片电池成组模式资料来源：专利局，国盛证券研究所资料来源：专利局，国盛证券研究所图表 16：刀片电池主要优势体现在成组效率上对比例 1实施例 1实施例 2实施例 3对比列 2实施例 4实施例 5对比例 3实施例 6实施例 7单体尺寸：长、208*118*435*118*905*118*905*118*208*118*1280*118*1280*118*208*118*2000*118*2500*118*宽、高（mm）13.513.513.513.513.513.513.513.513.513.5单体数量352176889250090937529494单体容量（Ah

21、）47.59520220247.528628647.5448561单体电量（Wh）152304646.4646.4152915.2915.215214341795单体体积（L）0.3310.6931.4421.4420.3312.0392.0390.3313.1863.983单 体VED459439448448459449449459450451（Wh/L）520047004700195019501950188018801880车身在电芯延申方向的尺寸1880（mm）电 池 包 电 量（Wh）535045350456883594697600082368851141143041347961687

22、30电池包体积（L） 213213213213310310310414414 508电池包能量密度（Wh/L）251252267280245266275276326332电芯体积/电池54.8%57.3%59.6%62.3%53.5%59.2%61.2%60.2%72.3%73.7%包体积电芯长度/电芯延伸方向的车44.3%46.3%48.1%48.1%42.7%65.6%65.6%35.4%42.6%48.1%身尺寸资料来源：专利局，国盛证券研究所图表 17：比亚迪汉续航提升至 600 公里车辆基本信息双电机版本单电机版本外廓尺寸长（mm)49804980外廓尺寸宽（mm）19101910外

23、廓尺寸高（mm）14951495总质量（kg）25452395整备质量（kg）21702020最高车速（km/h）185185续驶里程（km，工况法）550605电池系统能量密度（Wh/kg）140140工况条件下百公里耗电量（Y）（kWh/100km）15.414.1储能装置种类磷酸铁锂蓄电池磷酸铁锂蓄电池驱动电机类型永磁同步电机永磁同步电机资料来源：工信部，国盛证券研究所、宁德时代：CTP 方案，兼容三元和铁锂宁德时代 CTP 方案，即电芯直接集成到电池包，与比亚迪刀片电池一样是无模组方案。传统电池包需要多个模组对电芯起支撑、固定和保护作用，会占用电池包内大量空间，导致重量增加，CTP 方

24、案省却模组环节从而实现空间节约及轻量化。与比亚迪刀片电池长度大幅加长不同的是，宁德时代 CTP 方案对电芯改动相对较小，相应承担的风险更小。CTP 方案的核心优势在于：在降低成本的同时，能量密度可提升 10-15%，空间利用率提升 15-20%，零部件数量减少 40%，生产效率提升 50%。通过 CTP 方案可使三元 523 电池达到三元 811电池的能量密度，而磷酸铁锂可以达到三元 523 的能量密度。兼容三元和磷酸铁锂。目前宁德时代给北汽、威马配套均为三元 523+CTP 方案，而磷酸铁锂方案应用 CTP 更为成熟。图表 18：宁德时代CTP 方案优势图表 19：宁德时代CTP 方案提升能

25、量密度资料来源：第一电动网，国盛证券研究所资料来源：第一电动网，国盛证券研究所、铁锂有望回升，三元仍将是长期趋势图表 20：乘用车磷酸铁锂车型占比现阶段磷酸铁锂具备成本优势，在乘用车市场回升是大趋势。现阶段磷酸铁锂具备成本优势，在成本敏感的市场存在生存空间，2019 年仅 4.1%的占比是非市场正常状态，叠加新技术方案提升性能短板，磷酸铁锂在乘用车市场比例回升。在乘用车推广目录中， 2019 年下半年开始，磷酸铁锂占比已有明显提升。35%30%25%20%15%23%11%11%17%磷酸铁锂车型占比28%20%12%30%18%13%10%8%5%2020201920192019201920

26、1920192019201920192019201920182018201820182018201820182018201820182018201820182017201720172017201720172017201720172017201720170%7%9%2% 3% 3%4%0%9%8%4%0% 2% 0%4%4% 4%0%0%8% 6% 6%8%7%4%5%12%1111098765432113121110987654321121110987654321第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年

27、年 年 年 年批 批 批 批 批 批 批 批 批第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第批 批 批 批 批 批 批 批 批 批 批 批批 批 批 批批 批 批 批 批 批 批 批 批 批 批 批资料来源：工信部，国盛证券研究所中性假设下，2020 年磷酸铁锂电池市场规模将达到 210 亿，同比增长 7.5%，2021 年达到 260 亿，同比增长 24%，扭转过去持续下滑的局面。图表 21：磷酸铁锂电池市场规模有望回升车型分类2017201820192020E2021EEV 产量（万辆）乘用车45.175.284.4122.3159.0

28、客车8.99.27.48.18.5专用车15.411.37.17.88.2EV 平均电池容量/kwh乘用车27.139.347.250.053.0客车153.7184.0194.8194.8194.8专用车54.757.974.770.070.0乘用车10.225.618.021.624.8客车1.60.60.50.40.381.2121.9117.4160.3201.0PHEV 产量（万辆）车总产量（万辆）客车42.043.946.346.346.3车用动力电池需求量/Gwh36.557.062.285.6110.2YOY56%9%38%29%乘用车21.9%8.3%4.1%10.0%15.

29、0%EV 磷酸铁锂比例/%客车90.4%92.9%94.6%95.0%96.0%专用车26.1%42.0%79.6%85.0%90.0%PHEV 磷酸铁锂比例/%乘用车21.9%8.3%4.1%10.0%15.0%客车90.4%92.9%94.6%95.0%96.0%乘用车2.672.441.646.1212.64EV 磷酸铁锂装机（GWh）客车12.3015.8013.6215.0415.96专用车2.202.754.244.675.19乘用车0.330.290.100.290.51客车0.620.240.230.190.15磷酸铁锂合计装机（GWh）18.121.519.826.334.5

30、磷酸铁锂占比50%38%32%31%31%磷酸铁锂价格（元/wh）1.691.250.990.800.76市场规模（亿元）305.8269.1195.9210.5261.9YOY-12.0%-27.2%7.5%24.4%资料来源：GGII，国盛证券研究所PHEV 平均电池容量/kwh乘用车14.913.913.713.7 13.7PHEV 磷酸铁锂装机（GWh）从长期而言，成本将最终决定技术路线，三元电池更具优势。消费者并不关心电池能量密度，只关心价格和续航里程，从更长周期来看，降本空间仍是决定技术路线的关键，而能量密度是影响成本的核心所在。在目前磷酸铁锂能量密度已经接近极限情况下，三元仍有较

31、大的提升空间。磷酸铁锂：比亚迪创新电芯设计结构，电芯仅能提升至 180wh/kg，对应电池包能量密度达到 160 wh /kg。三元：宁德时代采用高镍方案，电芯能量密度可达 300wh/kg，对应电池包能量密度 2025 年可达到 250wh/kg。图表 22：三元及磷酸铁锂能量密度前景（wh/kg）300250200150100500NCM523目前系统能量密度未来系统能量密度250160180180140160高镍LFP资料来源：GGII，国盛证券研究所高能量密度降低材料单耗，高镍三元电池成本将低于磷酸铁锂。由于更高的能量密度将显著降低各种材料单耗，即使在高镍正极价格维持高位的假设下，高镍

32、动力电池成本长期仍将显著低于磷酸铁锂。考虑到材料价格下降，我们预计 2025 年高镍动力电池成本将低于 0.5 元/wh，将低于磷酸铁锂成本 10%-20%。图表 23：长期来看，高镍三元电池成本占优（元/kwh）度电单耗采购单价度电单耗采购单价度电成本度电成本高镍LFP高镍LFP正极1.0187.01.743.0190.773.1隔膜10.82.918.02.931.352.2负极0.743.01.143.028.447.3电解液0.645.01.035.027.035.0铜箔0.560.00.860.028.848.0其他材料成42.070.0本能源成本27.646.0人工成本24.040

33、.0制造费用30.050.0PACK 成本78.0130.0电池合计成本（元/kwh）507.8591.6资料来源：GGII，国盛证券研究所三、磷酸铁锂回升，正极厂商最为受益电池环节呈现高集中度，磷酸铁锂前五厂商市占率 95.8%。其中宁德时代遥遥领先， 2019 年装机量 11.4GWh，市占率 57.2%。国轩高科、比亚迪市占率接近，2019 年装机量分别为 2.9、2.8GWh，对应市占率分别为 14.3%、14.0%，其中比亚迪在向三元转型后，磷酸铁锂装机量持续下滑。亿纬锂能 2019 年装机量 1.8GWh，市占率 8.9%，其余厂商市场份额均在 2%以下，占比较低。对于电池厂商，磷

34、酸铁锂占比提升仅涉及到内部产品结构切换，影响相对有限。图表 24：磷酸铁锂装机量（GWh）图表 25：磷酸铁锂市场高度集中（2019）宁德时代国轩高科比亚迪亿纬锂能力神力神其他11.410.47.45.94.84.84.53.01.51.21.81.82.30.50.10.60.20.51.1.302.92.81.80.3亿纬锂能128.9%101.5% 4.2%宁德时代8642020152016201720182019比亚迪14.0%国轩高科14.3%57.2%资料来源：GGII，国盛证券研究所资料来源：GGII，国盛证券研究所正极环节，亦呈现头部集中趋势，龙头公司最为受益。正极材料厂商出货

35、规模受其客户影响，由于部分电池厂商自产磷酸铁锂正极材料，同时在采购策略上相对分散，因此集中度较电池环节低。2019 年磷酸铁锂正极前五大出货占比 75.6%，其中德方纳米占据优势地位，占比达 29%。宁德时代：外部供应商主要为德方纳米、贝特瑞（中国宝安持有 26.98%股权）及湖南裕能（湘潭电化持有 16.07%股权）。比亚迪：自供 40%，外部供应商主要为万润及安达科技。国轩高科：自产磷酸铁锂。亿纬锂能：供应商为德方纳米。图表 26：磷酸铁锂正极市场结构其他24.4%德方纳米29.0%北大先行4.5%湖南裕能（湘潭电化）10.2% 贝特瑞（中国宝安）14.9%万润17.0%资料来源：GGII

36、，国盛证券研究所建议关注：磷酸铁锂正极行业龙头德方纳米（客户结构最优，弹性最大）、中国宝安（持有贝特瑞 26.98%股权）、湘潭电化（持有湖南裕能 16.07%股权）、天赐材料（布局磷酸铁锂及前驱体磷酸铁）。图表 27：主要公司估值股票股票市值EPS（元）P E代码名称（亿元）2018A2019E2020E2021E2018A2019E2020E2021E300769德方纳米94.03.062.573.935.8471.985.656.037.7000009中国宝安211.00.100.090.130.1781.991.063.048.2002125湘潭电化62.40.200.180.270.33