2022年磷酸铁锂正极行业竞争格局及未来趋势分析

1、2022年磷酸铁锂正极行业竞争格局及未来趋势分析1.复盘：具备较高性价比，受益电池结构创新磷酸铁锂正极材料具备较高性价比与安全性。相较于钴酸锂、镍钴锰酸锂（三元）等 正极材料，橄榄石型磷酸铁锂具有循环寿命高（2000 次以上）、安全性高、原料资源丰富 以及环境友好等优点，已广泛应用于新能源汽车和储能领域。此外，根据鑫椤锂电统计数 据，目前磷酸铁锂动力电池电芯价格在 0.76-0.84 元/Wh（不含税），明显低于三元电芯 0.83-0.92 元/Wh（不含税）的价格，具备较高的性价比。受益于新能源公交车发展，出货量快速提升。2013-2015 年，公交车电动化渗透率快 速提升推动中国新能源汽车

2、高速发展。2016 年，出于安全考虑，国家规定暂停三元锂电 池在客车的推广应用，磷酸铁锂需求快速增长。2014-2016 年国内磷酸铁锂出货量分别为 1.4/3.1/5.2 万吨，2015/2016 年分别同比高达+121%/+68%。 “骗补”现象导致新能源商用车需求放缓，铁锂需求增长随之放缓。2016 年国家开 始集中查处新能源汽车骗补现象，2017 年开始国家补贴政策要求运营类新能源汽车的运 营里程需要达到 3 万公里才能申请补贴，并于 2018 年下调到 2 万公里，新能源商用车需 求有所放缓。对应 2016-2019 年磷酸铁锂正极需求增速快速下降，从 2015 年的+121%下 降

3、至 2017/2018 年的+13%/+17%。电池结构技术进步，打开 LFP 电池应用新局面。LFP 电芯体积能量密度低，大约在 300-400Wh/L，低于三元电芯（超过 500-600Wh/L），LFP 电池在乘用车上装载量过小而 难以满足高续航要求。宁德时代 2019 年发布的 CTP（Cell to Pack）与比亚迪 2020 年发 布的“刀片电池”技术极大提升了电池整体的利用效率。随着 CTP(Cell to Pack)与“刀片” 等结构技术进步，提升了 LFP 电池的体积效率（提升 50%以上），克服了短板，加速推动 LFP 在乘用车的应用。 宁德时代于 2019 年发布 CT

4、P（Cell to Pack）无模组方案，根据公司介绍，CTP 电 池包相比传统电池包质量能量密度提升 10%-15%，空间利用率提升 15%-20%，同时零部 件数量将下降约 40%。 比亚迪于 2020 年发布“刀片”电池专利技术，可以使得 LFP 电池包体积比能量密度 提升比例达 50%以上，我们预计电池综合成本有望降低约 30%。特斯拉&比亚迪大规模应用，铁锂渗透率加速提升。根据 GGII 数据，我们统计了 2018 年-2022 年 Q1 的磷酸铁锂装机量排名 TOP10 车型，可以看到 2020 年以前铁锂装机车型 较为分散，例如 2018年和 2019年铁锂装机量第一的车型分别为

5、比亚迪 e6和江淮 IEV6E， 装机量分别为 0.91GWh、0.6GWh，占比仅有 4.2%、3.0%；2020 年之后，特斯拉以及比 亚迪等热门车型如 Model 3、比亚迪汉 EV 等开始大规模应用磷酸铁锂电池，2021 年铁锂 装机 TOP10 车型中，特斯拉及比亚迪车型合计占到 8 款。到 2022 年 Q1，比亚迪和特斯 拉磷酸铁锂装机量占比分别达 36.9%、22.0%，二者合计占比高达 58.9%。随着特斯拉及 比亚迪的大规模应用，铁锂电池渗透率也在加速提升，装机占比逐渐超越三元电池。GGII 数据显示，2022 年 3 月份铁锂装机占比高达 56%。2.空间：受益于储能行业

6、成长与海外动力渗透率提升，2025 年行业需求有望达到 267 万吨预计 2020-2025 年全球储能电池出货量年复合增速约 78%，增速较快。受益于应用 场景丰富叠加终端需求快速增长，2020 年全球储能电池出货量约为 28GWh.我们预计 2025 年全球储能电池出货量有望达到 500GWh，对应 2020-2025 年复合增速 78%，行业 未来空间大，增速快。预计 2025 年行业需求有望达到 267 万吨，对应 2020-25 年 CAGR 达 84%。我们预 计 2022/2023/2024 年 LFP 正极材料需求分别为 73/116/183 万吨，分别同比增长 98%/59%

7、/58%。考虑到未来全球动力电池与储能电池需求，我们预计 2025 年全球磷酸铁 锂正极材料需求约为 267 万吨，对应 2020-2025 年 CAGR 84%，增长迅速。其中，我们 预计到 2025 年，动力电池领域，随着全球主流车企铁锂车型的发布，磷酸铁锂电池将占 43%份额；储能领域，未来磷酸铁锂电池将占据 85%份额。3.格局：历史格局稳定，新玩家纷纷入场历史格局相对稳定，龙头企业份额基本维持在 25%-30%区间。从磷酸铁锂正极材料 行业历史格局来看，龙头企业的份额一直较为稳定，基本处于 25%-30%的市场份额区间。 其中，2018-2021 年德方纳米的市占率分别达到 28%/

8、29%/24%/20%，在行业中处于第一 梯队。2018-2021 年，行业 CR3 分别为 51%、61%、66%、54%，均保持在 50%以上。目前宣布进入磷酸铁锂行业玩家较多，主要分为三类：1）老玩家：进入磷酸铁锂市场较早，伴随市场近些年发展而逐步成长。老玩家长期 专注于磷酸铁锂生产，在制备技术方面拥有独特理解，拥有技术优势与客户优势，对产业 链全流程工艺更加熟悉。代表企业有：德方纳米、安达科技、湖南裕能、湖北万润、北大 先行等；2）老玩家新面孔：上市公司通过对老玩家进行收购，使磷酸铁锂的制备成为公司的 主营业务之一，收购的初衷多是紧跟新能源汽车行业发展趋势，加速公司产业布局。比如， 2

9、016 年汽车零部件制造公司富临精工收购湖南升华，2021 年车用精细化学品公司龙蟠科 技收购贝特瑞。代表企业有：富临精工、龙蟠科技等；3）新玩家：磷化工、钛白粉等化工企业新玩家纷纷进入磷酸铁锂行业，进行多方位 的布局。化工企业切入磷酸铁锂行业具备诸多优势。其一，部分化工企业拥有磷酸铁锂行 业所需的上游磷源、铁源等原材料资源，可以降低原材料采购成本，并通过产业链一体化 整合提升生产效率和产品质量；其二，化工企业的规模通常较磷酸铁锂市场老玩家的规模 更大，形成规模效应的经验更加充分；其三，部分化工企业通过废物的循环利用，显著降 低了原有产品的成本。磷酸铁锂市场中新面孔代表企业有：中核钛白、龙蟒佰

10、利、川恒股 份、川金诺、万华化学、云天化等。新玩家进入，产能加速扩张，预计 2022 年底可利用产能接近 300 万吨。根据鑫椤锂 电统计，2021 年底，磷酸铁锂行业合计产能达到 89 万吨；随着新玩家的进入，2022 年 磷酸铁锂产能扩张加速，目前产能已高达 103.4 万吨，我们预计到 2022 年底全国磷酸铁 锂可利用产能将达到约 300 万吨；其中，Q2 产能增量主要是湖南裕能的 26 万吨及德方纳 米的 11 万吨；Q3 增量主要来源于融通高科、湖南裕能、湖南邦盛及常州锂源，四家合计 56 万吨；Q4 增量来源于圣钒科技的 23 万吨及佰新能源的 15 万吨。原材料成本占比高，铁锂

11、企业毛利率受原材料价格波动影响较大。目前磷酸铁锂主流 生产路线为磷酸铁工艺。根据我们估算，目前生产 1 吨磷酸铁锂大约消耗 1 吨磷酸铁、0.25 吨碳酸锂。以 2021 年材料均价计算，单吨碳酸锂均价在 12.2 万元/吨，单吨磷酸铁均价在 1.6 万元/吨，因此计算出单吨磷酸铁锂成本结构中，碳酸锂占比约 49.8%，磷酸铁成本占 比约 26.3%，仅碳酸锂和磷酸铁两项合计占比达 76.1%。近年来磷酸铁锂材料公司的毛利 率水平也受原材料价格波动影响较大，2021 年德方纳米、湖南裕能、龙蟠科技、合纵科 技磷酸铁锂业务毛利率分别为 28.9%、26.8%、24.4%、18.4%。4.趋势：降

12、本趋势明确，技术升级打开未来空间成本端：降本趋势明确，短期看磷源布局，长期看锂源突破。原料占比超 80%，是行业主要降本方向。根据各公司公告，磷酸铁锂正极材料成本中， 原材料占比超过 80%，其中锂源占比超 70%、磷源占比超 10%。原材料占比较高，原料 布局是产业未来降本的重要发展方向。目前磷化工与钛白粉等企业均从磷源与铁源方向布 局，通过延伸产业链打造成本优势。锂源成本占比高，如果获得突破将成为磷酸铁锂最重 要的降本方向。锂源降本主要通过两个途径：1）通过与锂资源相关企业合作，在资源端与加工端合 作，保证锂源的供应与成本优势，例如龙蟠科技等；2）通过工艺改进，减少使用电池级 碳酸锂的使用

13、，采用工业级碳酸锂或者其他低成本锂源，实现产业链突破降本。 途径 1：通过与锂资源企业合作，实现保供与成本控制。途径 2：创新锂源材料，使用磷酸锂或者硝酸锂等低成本锂盐。 磷酸铁锂制备工艺多样，分为固相法和液相法两大类。磷酸铁锂制备方法较多，主要 分为固相法和液相法。其中固相法是目前最为成熟且大规模商业化应用的方法，根据关键 原材料不同可分为草酸亚铁、磷酸铁（钠法）和磷酸铁（氨法）三大类。固相合成法设备 和工艺简单，制备条件容易控制，适合工业化生产；但原材料固相不均匀，化学反应产物 颗粒较大，粒度分布范围宽，从而对产品导电性和安全性等产生不利影响。目前具备量产 化能力的主要为德方纳米的自热蒸发

14、液相法，这种合成法使得初始原料在分子水平上的混 合和获得的前驱体更均匀，但对生产条件控制的要求较高，此外压实密度等方面存在一定 劣势。采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂工艺路线有望实现大幅降本。德方纳米 2019-2020 年 分别申请了由锂磷铝石制备磷酸锂再制备磷酸铁锂的工艺专利。根据我们测算，生产 1 吨 磷酸铁锂消耗碳酸锂约 0.25 吨，若电池级碳酸锂（99.5%）市场价格为 20 万元/吨，则生 产单吨磷酸铁锂所需锂源成本约 5 万元/吨；采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂新工艺路线后， 生产 1 吨磷酸铁锂消耗锂磷铝石（氧化锂含量 6%）约 1.58 吨，当前市场无锂磷铝石公开 报价，但预

15、计其采购成本加上磷酸锂制造费用合计远低于碳酸锂路线锂源成本，有望实现 大幅降本。长期看，电池回收的材料有望成为锂源最重要的供给。仍以德方纳米为例，公司申请 专利，通过拆解磷酸铁锂电池得到正极片，经过分离集流体、酸溶、过滤、加热氧化、二 次加热过滤、剪切乳化泵洗涤等步骤得到高纯磷酸铁。该方法在对第一滤液的直接加热时 就可将亚铁离子完全氧化而无需再加入氧化剂，进而再转变成高纯磷酸铁。根据公司测算， 该方法操作简单，成本低廉，环境友好，所得的磷酸铁产品纯度极高，约为 99.9%，后续 可直接用于合成磷酸铁锂。制备流程：采用加热法氧化亚铁离子，无须添加氧化剂且氧化效果充分。从废旧磷酸 铁锂电池拆解得到

16、正极片，加入有机溶剂溶解掉粘结剂后，分离出集流体，收集得到废旧 正极材料；将所述废旧正极材料采用硝酸溶解，经过滤，得到第一滤液；将所述第一滤液 在 50-90下加热 1-4h，以将所述第一滤液中的亚铁离子完全氧化，之后加入氨水调节体 系 pH 至 1-2，并在 60-90下继续加热 1-4h，经过滤得到第一滤渣和含锂滤液；采用剪 切乳化泵对所述第一滤渣进行多次洗涤，得到高纯磷酸铁。专利优势：产物磷酸铁纯度极高且杂质含量较少。通过该方法制成的磷酸铁产品纯度 极高，约为 99.9%，且所含杂质离子的含量均控制在 100ppm 以下，后续可直接用于合成 磷酸铁锂。相较于市场现有的回收方法，该方法在对

17、第一滤液的直接加热时就可将亚铁离 子完全氧化而无需再加入氧化剂，操作简单，成本低廉，环境友好，同时解决了现有技术 中对废旧磷酸铁锂正极材料中铁、磷元素的回收效果不好的问题。综上所述，我们认为磷酸铁锂产业链未来降本趋势较为明确，近年来行业竞争加剧， 各家均采取多种方式降低生产成本。其中，德方纳米创新锂源布局，改进工艺，未来有望 直接受益于新的锂资源供应与电池回收带来的成本下降；富临精工创新使用磷酸锂产品， 有望实现产业链降本；龙蟠科技通过与上游原料厂合作，参与产业链整合，有望降低锂源 采购成本。产品端：新技术进步是未来 2 年最大看点磷酸铁锂仍有技术进步空间。磷酸铁锂材料经过 20 余年发展，已

18、经是较为成熟和稳 定的电池材料体系；目前针对磷酸铁锂性能的改进，未来主要以磷酸锰铁锂等方向。根据 高工锂电与德方纳米公司公告信息，磷酸锰铁锂较磷酸铁锂能量密度高 15%-20%，电芯 单体质量能量密度达到 220-230Wh/kg，体积能量密度达到 460-480Wh/L，与三元 NCM5 系高电压基本一致，是磷酸铁锂未来最重要的发展方向。磷酸锰铁锂此前受制于循环性较差，液相工艺有望大幅改善。磷酸锰铁锂并非全新的 正极材料技术体系，此前未得到广泛应用主要系：1）高温下 Mn 金属析出问题明显，材料 稳定性较差；2）制备成电池后，循环性约为 1000 次以内，很难应用于新能源汽车与储能 等高端市场。目前，德方纳米通过液相工艺改进，采用“涅甲界面改性技术”等创新工艺， 大幅提升磷酸锰铁锂的循环性能，我们预计目前量产中试产品循环性