动力电池新技术报告

1、动力电池新技术报告目录1.电池厂引领行业技术进步，材料体系+封装工艺为核心2.材料体系升级：正极为核心，超高镍与锰铁锂为趋势3.封装工艺改进：4680大圆柱落地，CTP/CTC体系升级4.其他技术路线：钠离子电池、固态电池等5.新充电方向：800V高压平台加速应用3锂电技术持续升级，电池龙头引领行业发展 电池技术指标安全性为基石，高能量密度、高倍率性能为主要发展方向。安全性。通常有针刺、过热、过充、短路等测试，代表意外情况下电池燃烧的概率。一致性。长期稳定工作的前提，包括材料一致性和PACK工艺一致性能量密度。影响续航里程，材料端围绕正极搭建化学体系，PACK成组效率提升是工艺手段。循环次数。

2、影响使用年限和里程倍率性能。影响充电时间，与负极克容量、倍率密切相关图 各环节主要指标锂电技术持续升级，电池龙头引领行业发展 8-10年内依旧在现有电化学体系内持续升级，龙头引领行业发展。电化学产业严格意义上属于配方试错中平缓发展的行业，需要底层的长期试错积累。因此过去30年锂电池的基础体系基本保持。我们判断未来8-10年目前的电化学体系我们预计不会发生颠覆性改变，目前电池企业所触及的技术布局仍将存在延续性。电池龙头公司引领全行业技术发展。 龙头公司技术进步的四大创新体系：材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新、商业模式创新。材料体系创新，需要深入地理解材料内禀性质及其界面性质，帮助材料体系

3、实现根本创新；系统结构创新，包括CTP、CTC等，主要是通过优化系统，实现系统能耗降低、效率提高、成本降低；极限制造创新，六西格玛的基础上，产品缺陷率由PPm级（百万分之一）做到PPb级（十亿分之一），同时保障全生命周期的可靠性。图 材料体系创新、系统结构创新、极限制造创新关注电池技术升级带来结构性增量2018201920202021202220232024三元正极高镍/单晶化811体系龙头厂商先行龙头产品成熟，二线开始追赶 产品大规模替代材料体系升级铁锂正极高压实/锰铁锂方向高压实密度方向，草酸亚铁法龙头布局锰铁锂 龙头产品落地锂电池负极掺硅补锂新型锂盐/碳纳米管导电剂天然石墨向人造石墨切换

4、龙头厂商布局硅碳负极、快充负极 产品渗透率逐渐提升封装工艺改进龙头厂商先行， 铁锂CTP成熟，三元CTP铁锂率先应用 推广，二线厂商追赶CTC开始发展，龙实验方形：CTP/CTC圆柱：大圆柱+CTC刀片电池头厂商先行21700+大模组方案特斯拉及海外供应商特斯拉提出大圆柱概念二代刀片电池国内电池厂落地产品渗透率提升实现大规模量产发布刀片电池三代软包+铝壳方案固态电池固态电解质替代电解液、隔膜正极替换为钠离子体系，负极应用硬碳或软碳、铝箔替代铜箔技术变革钠离子电池目录1.电池厂引领行业技术进步，材料体系+封装工艺为核心2.材料体系升级：正极为核心，超高镍与锰铁锂为趋势3.封装工艺改进：4680大

5、圆柱落地，CTP/CTC体系升级4.其他技术路线：钠离子电池、固态电池等5.新充电方向：800V高压平台加速应用材料体系创新：电池龙头高算力平台推动材料体系发展 数字化研发平台开发新材料、改性传统材料，推动电芯能量密度进一步提升。宁德持续打造全球领先的数字化研发平台，将大数据、云计算和人工智能，都嵌入到电池研发，实现理性设计，大大加速了我们在钠离子电池、锂金属电池、无钴无贵金属电池等新化学体系方面的研发进程。同时基于密度泛函理论的第一性原理，通过高通量计算精准定位出全新掺杂元素，将其嵌入传统材料，实现现有材料的全面改性升级，使得工作电压、能量密度等指标进一步提升。 新材料体系方面，宁德推出钠离

6、子电池、M3P电池等创新性方案，成为传统锂离子电池的有效替代，同时通过在传统高镍三元+负极体系内做掺杂改性，超高镍+硅碳负极体系能量密度有望达到350-400wh/kg，磷酸铁锂中掺杂锰元素提高能量密度，全面推动上游正负极等锂电材料的技术迭代。图 材料体系创新-新型材料体系图 材料体系创新-现有材料体系升级材料体系创新：宁德专利覆盖各个环节，引领行业研发 宁德专利全面覆盖，推动行业发展。2018-2021年公司累计获得专利5000+项，其中模组、pack层面的专利最多，接近25%；另外对上游正极、负极、电解液、隔膜、设备、结构件等均有广泛布局，合计专利数接近1605项，占比32%。同时宁德时代

7、在新技术均有长期布局，包括补钠、无负极电池、固态电池等等。正极材料决定关键性能，其余材料决定综合性能 正极材料决定电池关键性能，正极材料技术升级。动力电池产品性能由材料共同决定，不同的材料形貌、组合将得到不同性能的电池，其中电芯质量能量密度取决于正极克容量、负极克容量、以及正负极电势差，提升正负极克容量、电势差可直接提升能量密度，且由于正极材料克容量普遍低于负极，因此改变正极性能对于电池能量密度提升作用显著。 超高镍三元、磷酸锰铁锂为正极方向，硅碳负极+LIFSI+碳纳米管等渗透率提升。材料体系升级更多是电化学体系的换代，超高镍通过提升比容量，锰铁锂通过提升电压，有效提升电池能量密度，并需相关

8、材料配套开发，硅碳负极的应用，LIFSI、碳纳米管等材料渗透率的提升，将有效提升电池综合性能。图表：正极材料决定关键性能，其余材料决定综合性能图表：正极材料升级：各类电池性能指标对比钴占比 比容量 能量密度电池类别循环寿命安全性 低温性能 快充性能 生产门槛(%) (mAh/g) (Wh/kg)磷酸铁锂170145160170170-200 0NCM333 18.3NCM523 12.2NCM622 12.2170-180 190-210 220-240 280-300 NCM811 6.1190190 NCA280-300 9.21. 三元正极：超高镍化、单晶化为主要方向三元材料： 能量密度

9、高于铁锂，符合长续航需求 三元材料兼备高能量密度、高电压平台、相对较低的成本，成为正极材料的主流。常见的锂离子电池正极材料有层状钴酸锂、橄榄石结构磷酸铁锂、尖晶石结构的锰酸锂以及层状三元材料，三元层状金属(Co, Mn,Ni/Al等)氧化物(LiNi1-x-yCoxMnyO2)以其高理论比容量(250mAh/g)及较高工作电压(3.65 V)的特点，成为正极材料的主流。但三元材料随着镍含量的提升，热稳定性会降低，安全性较差于铁锂。 三元正极三种金属元素作用：根据Ni、Co、Mn三种元素比例的不同，可以分为523、622、811型。镍为电池活性元素，提升电池能量密度的关键（能量密度）；钴作为正极

10、支架结构坚固，但价格昂贵，并对环境造成污染（循环性能） ；锰/铝提高材料的导热性，是热稳定性关键（安全性）。表 不同配比的三元电池性能图 三元材料的层状结构钴占 比容量 能量密度比(%) (mAh/g) (Wh/kg)产品/正极化学式优点缺点能量密度、循NCM333电池首次充放电效率低、放电平台低18.3012.20145160170-180 环性、安全性(LiNi Co Mn O )0.30.30.32相对均衡倍率、循环、自放电等性能平衡性差NCM523电池(LiNi Co Mn O )较高比容量、热稳定性好190-2100.50.20.32NCM622电池(LiNi Co Mn O )加工

11、性能好、低温易于烧结12.206.10170190190220-240280-300280-300循环性能较差0.60.20.22NCM811电池能量密度高、 烧结条件苛刻、钴含量较低 不稳定(LiNi Co Mn O )0.80.10.12NCA电池(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)高能量密度、 安全性能差、生低温性能好 产技术门槛高三元材料：高镍低钴、单晶化为未来三元发展趋势 动力电池需解决续航里程及平价痛点，高能量密度+低成本为长期进步方向，正极材料为主导的材料体系升级为关键。材料体系升级更多是电化学体系的换代，比如高镍正极、硅碳负极、钠离子正极、富锂锰基等方向，并需相关材料

12、配套开发。高镍三元为NCM材料体系内的技术更迭，镍元素有助于提高比容量和能量密度，钴有助于提高电导率和倍率性能，高镍低钴化使得电池比容量提高，但安全性和倍率性能减弱。 三元正极发展方向：提高能量密度、提升稳定性： 提高镍含量（高镍化）：镍在三元材料中为活性物质之一，增加镍含量使得可反应电子数增多、正极材料活性与放电比容量增强，从而提升电池能量密度，如NCM811、NCM9系（提高锂离子数目） ； 提高电压、提升稳定性（单晶化）：单晶因为内部排列取向一致，不存在晶界，因此结构稳定性更强，且通过提升充电电压，迫使更多的锂离子脱嵌，提高参与反应的锂离子的数目，从而提升能量密度。表 高镍与其他电池性能

13、指标比较钴酸锂锰酸锂磷酸铁锂三元材料NCM523 NCM622层状氧化物性能指标（LCO）（LMO）（LFP）NCM111NCM811NCA层状氧化物材料结构层状氧化物尖晶石橄榄石材料主成分LiCoO2LiMn2O4LiFePO4Li(NiCoMn)O2Li(NiCoAl)O2275理论放电比容量（mAh/g）实际放电比容量（mAh/g）压实密度274148170280145278155277276190135-1403.6-4.2100-1303.2-3.7130-1502.1-2.5165180-2203.4-3.7（g/cm）工作电压（V）3.7500-1000差3.8500-2000良

14、3.43.6800-2000随着镍含量增大，热稳定性等安全相关的性能下降3.7500-2000较差循环寿命2000优秀安全性高镍化：高镍技术趋于成熟，渗透率提升至30%+ 2020年为高镍元年，2021年高镍渗透率提升至30%+，高镍技术逐渐成熟。2020年为高镍元年，宁德时代高镍电池开始起量，容百绑定宁德成为绝对龙头，随着高镍技术趋于成熟，21年高镍占宁德装机占比提升至30%，亿纬、蜂巢、比亚迪等陆续有高镍电池出货，且高镍三元材料占比提升至40%+，且二线厂商开始突破，实现大规模量产。图表 宁德时代高镍装机占比提升（装机口径测算，GWh）图表 2021年宁德时代高镍装机量（装机口径测算）宁德

15、时代磷酸铁锂-占比三元材料-占比其他合计2020年13.643%17.555%0.62021年32.044%40.555%0.631.773.0811装机占三元占整体4.424.97%13.81%12.029.57%16.39%图 高镍材料产量及占三元材料比重（万吨）图 2020（左） 2021（右）国内高镍三元正极格局当升科 天力锂其他,技, 3% 能, 2%5%贝特瑞, 8%容百科技,46%天津巴莫,35%高镍化：超高镍成为必争之地，产业化加速落地 随着高镍技术趋于成熟，超高镍为未来必争之地，电池能量密度天花板进一步提升，且为降成本的有效方式。超高镍方向的优势一是随着Ni含量越来越高，容量

16、越高，价格越便宜；二是烧结温度随Ni含量升高而降低，成本降低；目前高镍三元电芯能量密度有望达到300wh/kg，成组后pack能量密度有望突破200wh/kg，超高镍三元正极，配合硅碳负极应用，能量密度有望达到350wh/kg-400wh/kg。图 中低镍三元、高镍三元、超高镍三元形态图图 中低镍三元、高镍三元、超高镍三元电池在同一金属价格假设下成本对比2021：NCM6222022：NCM8112023：NCM90505三元单位用量单位成本 单位成本单位成本 单位成本单位成本 单位成本单位价格单位价格（万）单位价格（万）单位单位用量单位单位用量单位（/kwh）（万） （元/wh（元/wh（元

17、/wh）电芯原材料成本占比占比占比）正极材料16602835tttttttt18.616.2513.541.810.270.000.000.000.010.030.010.000.060.050.030.0551%1%1%0%2%6%1%0%12%10%6%10%100%14002227tttttttt18.416.2513.541.813.203.9218.054.4210.506.002.000.050.230.000.000.000.010.030.010.000.060.050.020.0548%1%1%0%2%7%1%0%12%11%5%12%100%133020.9264.7528

18、285534tttttttt19.516.2513.541.810.2349%1%1%0%2%6%1%0%12%11%5%12%100%正极导电剂（AB）正极黏贴剂（PVDF）分散剂（NMP）正极集体流（铝箔）负极活性物质（石墨）负极粘结剂1(SBR)负极粘结剂2（CMC）负极集流体（铜箔）电解液隔膜（湿法涂覆）壳体&辊压膜及其他电芯材料成本合计(元/wh)其中，钴锂成本占比钴（从金属含量口径）碳酸锂（正极+电解液含量）六氟磷酸铁锂0.000.000.000.010.030.010.000.060.050.020.0575330927393.20297900363.203.9218.054.4

19、210.506.002.000.053.9218.054.4210.506.002.000.05393634665100017001tt632100014001tt60095013301tt万m2套万m2套万m2套0.530.470.46202679120603tttt40.0015.0015.0012.000.070.090.020.0613%17%3%79tttt40.0015.0015.0012.000.030.090.020.087%19%4%40tttt40.0015.0015.0012.000.020.090.020.093%19%4%603120676603120721镍12%1

20、7%19%高镍化：宁德时代坚定高镍电池为未来5-10年主线 宁德坚定高镍化路线，远期能量密度提升至400-500wh/kg，为未来5-10年产品主线。宁德时代明确表示“高镍三元电池发展远未触及技术天花板”，当前时间点技术选择决定2025-2030年定点情况，未来5到10年坚定高镍路线，能量密度计划提升至400-500wh/kg。此外宁德时代NCM 811电池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，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解决 NCM811 带来的安全问题。 宁德的技术迭代引领行业，持续形成技术代差，龙头领先优势明显。电化学产业严格意义上

21、属于配方试错中平缓发展的行业，需要底层的长期试错积累。因此过去30年锂电池的基础体系基本保持，正极从钴酸锂到磷酸铁锂，再到三元材料，搭配其他电池材料得到更符合产业需求的“电池配方”，带来电池行业的平缓前进。我们判断未来8-10年目前的电化学体系我们预计不会发生颠覆性改变，目前电池企业技术布局仍存在延续性。宁德时代材料研发领先，在化学体系迭代升级上持续形成技术代差，技术优势明显。表 宁德时代技术路线图：高能量密度化学体系迭代的核心高镍化：超高镍正极生产工艺难度高，技术壁垒明显 高镍三元加工流程复杂，要求较普通三元正极高。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

22、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，生产成本较高，例如高镍三元正极材料需要氢氧化锂原料，需要氧气氛围烧结，需要去离子水洗涤；但常规三元正极材料则只需要碳酸锂原料，空气氛围烧结，无需去离子水洗涤等。 超高镍三元产业化难度更高，技术壁垒明显，目前仅有少数企业实现量产突破。超高镍三元生产核心在于如何保障产品的批次稳定性和一致性，存在较高的技术壁垒，超高镍三元如与传统三元正极材料制备方法类似，且烧结温度随着镍含量的提升而降低，但生产要求更苛刻，且因材料循环稳定性较差，需要通过表面包覆、元素掺杂、前驱体设计等手段进一步提升循环稳定性。图 中低镍三元、高镍三元生产工艺与设备对比生产工艺

23、和设备中低镍三元高镍三元前驱体锂源质量要求较低碳酸锂质量要求较高氢氧化锂较低混料烧结烧结温度较高烧结气氛空气氧气烧结次数炉膛内衬炉膛温度较少多次烧结耐碱、氧气腐蚀精度10以下颗粒硬度小要求较高耐腐蚀要求低精度5以下颗粒硬度较大要求较低粉碎干燥改性工艺较简单较复杂产线环境湿度要求无10%以下高镍化：材料厂加速布局，龙头享受技术溢价 头部电池厂完成技术布局，实现小批量出货。松下、LG新能源、三星SDI、SKI等电池龙头，都已经宣布即将量产甚至已经量产镍含量90%的新型电池产品，宁德时代规划中，现有的高镍811体系，到下一步高镍+硅体系产业化的应用，有望实现300Wh/kg能量密度，超高镍+硅体系未

24、来也有希望冲击400Wh/kg的能量密度。 正极龙头厂商实现大批量出货，完成技术卡位，获得超额技术溢价。容百科技高镍布局领先，在Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应，Ni95及以上超高镍材料实现小试工艺定型，我们预计2022年上半年实现超高镍产品大批量出货；当升科技Ni90型高镍多元材料实现向海外大批量出口，Ni95产品已完成国际客户验证。正极利润点在于一体化降本+技术领先，超高镍技术壁垒价高短期溢价较强，我们预计加工费较8系产品更高，毛利率大幅高于5系和6系，享受技术溢价。图 超高镍三元电池进展图 超高镍三元材料及三元前驱体进展企业进展企业进展Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应，N

25、i95及Ni90型超高镍实现国内外客户小批量供应，Ni95及容百科技宁德时代松下以上超高镍材料实现小试工艺定型以上超高镍材料实现小试工艺定型Ni90型高镍多元材料实现向海外大批量出口，Ni95产品已完成国际客户验证当升科技中伟股份格林美已经向特斯拉大规模供应钴含量低于5%的NCA电池8系产品及9系产品均取得突破，其中无钴单晶完成批量认证和审厂为特斯拉供应高镍NCMA四元圆柱电池，22年为通用汽车生产供应NCMA四元电池LG ESSKI19年宣布年内开发镍含量达90%的下一代高镍电池，2021展示了最新的NCM 9/0.5/0.5体系高镍低钴9系高镍前驱体批量供货9系NCM、NCMA进入量产阶段

26、已经开始生产镍含量达91%的NCA圆柱电池，将应用在电动汽车领域巴莫科技三星SDI高镍化：金属掺杂提升高镍正极性能，NCMA为主流 NCMA通过Al元素掺杂，提升高镍三元材料稳定性。NCMA为NCA和NCM的固溶体（混合体），一般是在NCM三元材料中掺杂Al粒子得到的，NCM中掺杂少量铝可增强内在机械强度，降低充放电相变期间的体积收缩/膨胀，从而抑制电池循环中微裂纹的成核和传播，因此提高了电池的循环性能；此外Al-O键的强度比Ni(Co,Mn)-O键强，提高了正极的热稳定性。但制备难度高，NCMA的铝元素掺杂的含量很难设计与控制，且对于设备的耐腐蚀度及精准度考验较大。 行业内已实现量产，LG为

27、特斯拉提供高镍NCMA方案，主流正极厂商、前驱体厂商已具备大批量生产能力，龙头厂商优势明显。图 NCMA与超高镍NCM/NCA性能对比图 NCMA四元进展厂商进展NCMA前驱体已通过核心客户中试认证，正进格林美行吨级认证，具备批量供应能力中伟股份华友钴业容百科技NCMA前驱体材料已大规模量产NCMA前驱体产品成功进入C样阶段并获得欧美高端车企产业链定点掌握NCMA四元正极材料生产技术2020年其NCMA正极材料镍含量增加到80以上，采用自主的铝掺杂工艺，即将商业化浦项化学单晶化：单晶三元材料稳定性更强，更耐高电压 单晶正极材料结构稳定性更好，同时前驱体制备难度更高：在多晶正极材料中，锂离子充放

28、电时，锂离子进出使单个晶体膨胀和收缩，在晶界中产生应力，造成晶界撕裂，从而使晶体分解，电池循环性能不断下降；而单晶正极材料中，因为内部排列取向一致，不存在晶界，因此结构稳定性更强，循环性能更好，热安全性能也更优，在高电压时更稳定，从而提升能量密度。 单晶正极材料稳定性更好，更适合高电压，从而提升电池能量密度：常规的二次颗粒团聚体三元正极材料由许多小单晶一次颗粒构成，在循环过程中，由于颗粒不断膨胀收缩，会导致整个二次球开裂、破碎，导致循环寿命缩短；单晶三元正极材料可以较好地规避上述问题，材料经压实和高温循环后，不易发生破碎，从而获得更加优异的高温循环稳定性；同时，由于大单晶一次颗粒的尺寸较大，具

29、有更好的结构稳定性和耐高温性能，因而具备更好的安全性能。单晶正极比多晶正极更耐高电压，可以使用更高的电压去充电，从而使更多的锂离子脱嵌，有效转化嵌入负极中，提高锂离子的活性，从而提升能量密度。图 单晶化优缺点及技术难点图 多/单晶正极材料多次循环变化优点缺点难点1）高电压提高界面压力，由此会引起表面缺循环性能好热安全性能好能量密度高压实密度高氧（电解液发生副反应）、晶界缺陷（增大界倍率性能差， 面阻抗）、晶体结构不稳定制备成本高2）会导致不同单晶颗粒取向不一致，可能会使得累计三元材料的体积膨胀变化产生不可逆。单晶化：高镍单晶化难度更高，头部厂商小批量量产 单晶化NCM811难度远超Ni55。单

30、晶化Ni55由于其钴、锰含量较高，支架结构相对稳定，在高电压充电时，锰+钴+单晶化的综合作用其晶格强度不易坍塌，从而保持了良好的循环性能；而单晶化的NCM811镍含量很高，支架元素钴和锰含量大幅下降，从而降低的结构稳定性，难以保持高压下的循环性能。 单晶镍55已实现大规模应用，8系单晶正极材料逐步量产。宁德时代以5系为代表高电压单晶材料Ni55电池，已在蔚来100KWh电池包等车企上使用，可实现接近NCM811的能量密度。高镍单晶正极材料层面，振华新材布局领先，单晶8系产能已经实现量产，容百的高镍单晶型Ni90产品也进入试生产阶段。图 单晶NCM的粒径调控图 主要材料企业高镍单晶化进展材料企业

31、高镍单晶进展单晶高镍8系已量产，高镍总产能1.3万吨，超高镍9系已送往客户振华新材认证已实现单晶NCM811材料的量产。在此基础上进行技术迭代，第二长远锂科 代单晶NCM811产品已完成中试开发验证，进一步提升了镍含量，降低钴含量，实现容量增加、成本降低。厦钨新能单晶高镍811已量产，在此基础上制备出单晶9系单晶型高镍NCM811产品在行业内率先开发使用特殊包覆工艺，产当升科技 气量较团聚型大幅减少，安全性更具优势，有效解决了行业痛点，并实现向国际市场大批量销售容百科技巴莫科技杉杉股份单晶高镍811已量产，单晶9系进入试生产阶段单晶高镍8系、9系研发中单晶高镍产品完成车间试产2022年海外高镍

32、加速渗透，高镍需求确定性高增长 2022年海外新车型高镍为主，电池厂高镍需求快速提升，海外高镍需求爆发。 2021年以前海外电动车车型配套6系三元电池为主，2022年大量高镍新车型落地，高镍需求快速提升，其中特斯拉引领行业，4680电池2022年年初装车，进一步带动高镍电池需求，海外大众MEB、宝马、戴姆勒均将逐步切换高镍电池；海外供应链增量均以高镍为主，国内正极供应链加大高镍布局，2022年高镍全球装机市占率有望进一步提升。表 我们对全球高镍三元电池需求测算2019102.516.5%2020170.065.9%3.2%127.032.42021 E292.071.7%5.2%205.065

33、.02022 E475.562.9%8.0%297.3143.035.32023 E698.446.9%11.6%371.6264.662.32024 E972.839.3%15.8%483.0410.179.72025 E1338.437.6%21.3%627.9574.1136.4海外：新能源乘用车销量（万辆）YoY-海外电动化率-欧洲-美国-其他国家54.032.016.510.622.0国内：新能源车合计销量（万辆）YoY-国内电动化率全球新能源车销量（万辆）YoY-全球电动化率全球动力电池需求（GWh）YoY119-2.1%1343215416958621,08726.2%40.9%

34、2,42632.2%27.1%1,38943.4%11.8%5.3%304140.1%14.1%61368.8%21.6%1,01766.0%12.1%45228.4%27.2%1,39337.0%16.2%67224.0%33.1%1,83531.7%20.9%9682225.7%36.8%3.9%134101.8%7.7%27310919.9%23.0%104.2%65.2%48.8%44.1%全球电动结构汇总磷酸铁锂电池（gwh）21.629.430.243.0128.2259.4422.7钴酸锂电池（gwh）锰酸锂电池（gwh）48.30.052.70.056.90.063.50.07

35、0.70.073.20.075.30.0三元电池合计（gwh）55.395.7126.8170.9265.4389.1516.0三元111（gwh）11.426.87.00.052.622.520.7103%0.00.00.065.593.4106.580%0.00.0三元523（gwh）49.039.937.983%50.860.959.256%68.367.0三元523（gwh）三元811/NCA（gwh）同比增速-三元811/NCA142.4178.468%166.6282.358%10.2容百科技：高镍化大势所趋，绑定大客户龙头地位稳固 高镍三元大势所趋，宁德时代引领行业加速渗透。高镍

36、电池性能大幅提升、成本下降空间大，宁德时代高镍技术行业领先，我们预计2021年宁德时代高镍电池产量占宁德电池产量比近30%，在三元里占比超50%，主要配套海外车企、新势力等高端车型。我们预计2022年宁德时代排产300gwh+，其中高镍电池近100gwh。全行业看，2021年国内高镍正极产量超14万吨，在三元中份额已提升至40%+，2022年随着海外车企纯电动平台车型放量、4680大圆柱电池量产，我们预计高镍份额将进一步提升，且2022H2明显加速。 订单+产能加速落地，支撑公司高速增长。2022年公司已获宁德10万吨、孚能 3 万吨高镍正极供货协议，此外SKI、蜂巢、亿纬等客户增量亦明显，我

37、们预计公司 2022年出货有望达 15 万吨，同增170%。2021年底公司产能达12万吨，并加快贵州、湖北、韩国新产能建设，我们预计2022年底产能将超25万吨，全球规模第一。 盈利预测：我们预计公司2021-2023年归母净利9.17/20.13/28.86亿元，同增330%/120%/43%，给予2022年 45xPE，目标价 202 元，维持“买入”评级。 风险提示：电动车销量不及预期，竞争加剧，高镍渗透率不及预期图表 容百科技在研项目（部分）项目名称总投资阶段性成果拟达到目标技术水平1/3C 206mAh/g具体应用前景E产品全电池测试 容量低开发出高分散性、高温循环、高安全性能的新

38、能源汽车为主，数码产品为辅高镍单晶型万元 试生产阶段1800成本高容量，循环寿命优良，适用于传统液态和半固态锂离子电池。Ni90单晶产品（Ni90%）Ni90现有量产的产品基础上提升能量密 产品全电池测试NCM8116% 8%容量 低206mAh/g1/3C万元 试生产阶段 度 ，采用低钴化路线，降低成本 ，实 成本高容量，循环寿命优良，适用于传新能源汽车为主，数码产品为辅高镍新品开发Ni90910现高镍产品的迭代统液态和半固态锂离子电池。产品全电池测试 容量低1/3C215mAh/g开发出高容量、低成本，高温循环优异的超高镍多晶产品（Ni92%）新能源汽车为主，数码产品为辅新品开发万元万元万

39、元中试阶段成本高容量，循环寿命优良，适用于传Ni96100012001000统液态和半固态锂离子电池。产品全电池测试容量 低205mAh/g1/3C多元高能量密度NCMA新能源汽车为主，数码产品为辅中试阶段 制备出容量高，结构稳定的正极材料 成本高容量，循环寿命优良，适用于传NCMA统液态和半固态锂离子电池。开发具有低成本及优异电化学性能的钠离子小试阶段 电池体系及正极材料，使得相应钠离子电池能量密度高于正极材料目前全电容量测试125mAh/g低成本，全电循环寿命仍需继续改善；钠离子电池正极材料前驱体开发NCM90储能领域110Wh/kg开发高容量、高循环寿命、高安全性的 该项目处于中试阶段，

40、前驱体指标达到 新能源汽车为主，数码万元911中试阶段前驱体产品（Ni90%） 客户要求。 产品为辅NCM中伟股份：出货目标连续翻番，技术优势持续领先 三元前驱体全球龙头，扩产提速，出货量目标连续翻番。公司2021年底产能超20万吨，四氧化三钴产能约3万吨，较年初翻番，南部基地18万吨三元前驱体募投项目在建，公司预计到2022年年底产能将超过50万吨，我们预计公司全年出货30万吨+，同比增长70%。同时，公司加大海外扩张，拟在芬兰建设规模不超12万吨三元前驱体产能，其中一期2万吨计划与24年投产，主要配套欧洲当地电池。公司22Q1西部一体化基地6万吨产能逐步释放，印尼基地镍资源一期项目3季度建

41、成投产，将进一步降低成本，我们仍预计公司22年单吨利润有望提升至6000元/吨以上。 技术优势持续领先，深度绑定国际头部电池企业，高质量持续增长。21年度，公司三元前驱体8系及8系以上产品占比接近50%，公司高镍产品占比显著提升，且公司无钴单晶产品、多款7系产品、8系产品及9系产品均取得突破，其中无钴单晶完成批量认证和审厂，技术优势持续领先。公司与LG化学、厦门钨业、特斯拉、当升科技、贝特瑞、L&F、振华新材、天津巴莫、三星SDI等客户建立稳定合作关系。我们预计22年公司出货量超30万吨，同比增70%，其中三元前驱体28万吨+，四氧化三钴出货量2.8万吨+，其中SK和当升科技翻番增长，且特斯拉

42、自制电池开始起量。 盈利预测：我们预计22-24 年归母净利18.59/30.80/43.21亿元，同比增长 98%/66%/40%，给予2022年55xPE，对应目标价 168.9 元，维持“买入”评级。 风险提示：电动车销量不及预期，竞争加剧，原材料成本上涨超预期表 中伟股份产能规划整理日期2021年12月14日2021年12月10日方式-合作框架协议项目产能投资（亿元）2亿欧元（一期）100亿人民币Finnish Minerals Group合资项目贵州省开阳县磷酸铁锂一体化项目12万吨的高镍三元前驱体（一期2万吨）20万吨磷酸铁及磷酸铁锂材料生产线一期项目一阶段产能由1万吨调整为2万吨

43、，新建红土镍矿冶炼年产高冰镍含镍金属3万吨项 3.3亿美元（二期）目（二期项目）2021年11月11日-红土镍矿冶炼高冰镍项目三元前驱体产能18万吨，硫酸镍溶液产能11万2021年6月24日2021年5月17日2021年4月7日非公开发行北部湾产业基地三元项目（一期）宁乡经济技术开发区项目59.9亿人民币13亿人民币2.43亿美元金吨，硫酸钴溶液产能1万金吨锂电前驱体3.5万吨及配套镍钴资源、电池循环回收合作框架协议自由资金及银行贷款红土镍矿冶炼高冰镍项目高冰镍3万金吨（一期1万吨）前驱体15万吨及7万吨金属镍钴及其综合循环回收设施2021年1月20日2020年12月17日合作框架协议北部湾产

44、业基地三元项目（一期）西部基地项目100亿人民币约13亿人民币IPO三元前驱体产能6万吨2. 铁锂正极：锰铁锂2023年落地，M3P提供新方向磷酸铁锂：安全性高、成本低，但能量密度天花板低 磷酸铁锂电池具有安全性高、高温性能好、使用寿命长、原材料成本低的优点。磷酸铁锂电池正极材料分解温度在700左右，安全性较高；循环寿命2000次以上，而三元一般1000次；且其原材料不含金属钴，目前成本低于三元近20%。 能量密度天花板低，但成组效率较高。铁锂振实密度与压实密度低，理论能量密度190Wh/kg，目前行业基本达到160wh/kg，成组效率85%以上，Pack后能量密度130-140wh/kg。三

45、元理论能量密度高于350Wh/kg，目前单体能量密度以200-250为主，成组销量75-80%左右，Pack能量密度140-160wh/kg，高镍三元可达180wh/kg。 低温性能差。一块容量为3500mAh的LFP电池在-10的环境中工作，经过不到100次的充放电循环，电量将急剧衰减至500mAh，因此铁锂电池不适应冬季北方。图表：磷酸铁锂与三元性能对比磷酸铁锂3.2-3.3V三元NCM3.6-3.7V磷酸铁锂NCM811标称电压单体能量密度PACK能量密度循环寿命195 Wh/kg155 Wh/kg2000次以上250 Wh/kg162 Wh/kg约1000次成本能量密度高温安全性在20

46、0时发生分解 分解温度350，不易着火充放电效率安全性-20条件下能保持正常电池-20条件下可保持正常电池容量的约70%80%容量的约50%60%；低于-10时，100次充放电循将下降到初始容量的20%低温寿命充放电效率10C以上倍率时效率低高性低温26磷酸锰铁锂：保持铁锂稳定架构，同时提升能量密度 磷酸铁锂循环性能较好，能量密度较低。磷酸铁锂具有橄榄石强架构，容纳锂离子的空位相对较少（能量密度较低），但结构强度相对较强（循环性能较好）。 三元循环性能较差，能量密度较高。三元正极材料具有扁平的结构，能容纳更多的锂离子的空位（能量密度较高），但结构强度相对较弱（循环性能较差）。 磷酸锰铁锂保持铁

47、锂稳定架构，同时提升能量密度。磷酸锰铁锂（LMFP），可以保持磷酸铁锂稳定的橄榄石架构，从而保留电池循环性能，同时通过提高电压提升能量密度。但从结构框架上看，即使掺入其他元素，橄榄石架构所含的锂离子空位仍与片层结构有不小差距，因此能量密度提升有限（极限25%）。图 磷酸铁锂材料结构图 磷酸锰铁锂材料结构图 三元材料结构磷酸锰铁锂：提升电压提高LFP能量密度10-20% 插入锰元素保持铁锂放电时间同时提升电压，提升能量密度。磷酸系正极材料中，掺入其他元素是可以在保持电池放电时间的同时，通过提高电压从而提升电池能量密度。其中只有磷酸锰锂可以保持磷酸铁锂的放电时间，同时将放电电压提升（从3.4V提升

48、至4.1V左右），进而提升能量密度（20%左右）。磷酸锰铁锂的锰铁比例会对材料性质有重大影响，目前锰铁比1：1的LiFe0.5Mn0.5PO4受到关注较多。 能量密度较铁锂提升10-20%，可替代部分低端三元市场。磷酸锰铁锂可以提升能量密度（提升10%-20%，接近NCM523）、提升电池功率（提升30%），但是功率输出不稳定（磷酸锰铁锂具有4.1V和3.4V的双充放电平台，因此可能带来电动车使用中功率突降问题）、电导率下降。图 磷酸系正极材料放电曲线对比表 各型号电池性能对比磷酸锰铁锂橄榄石磷酸铁锂橄榄石170三元层状结构280材料结构理论比容量（mAh/g）理论能量密度（Wh/kg）170

49、与5系三元接近150180-200双充放电平台(4.1V和3.4V)电压平台3.44.3热稳定性制造成本安全性优仅比铁锂高5%左右优优低约200-300热分解高优一般循环寿命2000+3000+1500+磷酸锰铁锂：生产壁垒高，龙头优势明显，23年SOP 磷酸锰铁锂需要改性提升导电性能，技术壁垒较高。磷酸锰铁锂存在电子导电率低、锂离子扩散速率慢问题，在合成工艺基础上，需要采用改性技术提高材料的电化学性质。目前企业主要采取表面包覆、纳米化的措施，其中在表面包覆方法中，LMFP与NCM包覆/被包覆可以实现两者优势最大化，为目前主要路线。 拥有核心专利与大规模量产能力的公司将具备核心竞争力，德方纳米

50、最快实现量产。随着碳包覆、纳米化、补锂技术等改性技术的进步，LMFP产业化进程开始加速，从专利角度看，宁德时代（专利端未体现，但实际积极研发）、比亚迪、国轩高科、德方纳米等企业技术储备丰富；生产端看，德方纳米已有产能布局，采用液相法技术，晶体结晶程度、均一性更好，我们预计2023年产能落地。图 企业生产工艺及改性技术对比图 LMFP行业布局情况厂商进展21年9月公告11万吨产能，后续新增33万吨产能规划，采用液相法，有粒径优势，产能我们预计23年落地德方纳米通过子公司持股力泰锂能，力泰拥有2000吨LFMP生产线，计划增产3000吨鹏欣资源当升科技宁德时代2021年中报披露正在专项开发磷酸锰铁

51、锂材料2021年11月收购力泰锂能15.57%股权，与供应商共同开发磷酸锰铁锂技术M3P：宁德时代率先提出，铁锂正极的新发展方向 宁德时代2022年2月率先提出M3P概念，可替代5系、6系三元电池。区别于磷酸锰铁锂，为磷酸盐三元体系，还含有其他金属元素，利用磷酸根橄榄型结构，能量密度介于LFP和高镍三元之间，可替代523，622三元，能量密度可以在210-260wh/kg左右，低温性能比铁锂高很多，且比较便宜，但能量密度上无法替代高镍电池。 我们认为宁德时代未来推出的M3P电池本质为掺杂了锰、镁（推测）等金属元素的磷酸铁锂电池。M是Metal的简写，M3代表有三种金属元素（所谓的三元），而P代

52、表磷元素，即架构仍为LFP中磷酸根组成的橄榄石架构。可理解为三种磷酸盐化合物的组合（磷酸铁锂+磷酸锰锂+磷酸镁锂），本质上并未脱离锰铁锂技术路线（锰铁锂本质就是磷酸铁锂中掺杂锰元素）。图 磷酸锰铁锂与磷酸铁锂放电曲线图 磷酸镁铁锂与磷酸铁锂放电曲线图 磷酸镁锰铁锂与磷酸铁锂放电曲线2022年国内铁锂份额将持续提升，2023-2024年海外启动表 2021-2022年国内新能源车铁锂装机份额预测2021年2022年E铁锂电池装机电量（GWh）E2021年销量 平均单车带 合计装机电（万辆） 电量（KWh) 量(GWh)铁锂电池装 2022年销量 平均单车带电量 合计装机电量企业铁锂份额铁锂份额E

53、机电量(GWh) （万辆）E（KWh）E（GWh）E比亚迪北汽新能源上汽乘用车吉利汽车奇瑞汽车广汽新能源长城汽车江淮汽车长安汽车上通五菱上汽大众华晨宝马东风日产广汽丰田一汽丰田一汽大众上汽通用特斯拉中国蔚来汽车小鹏汽车威马汽车合众新能源云度汽车零跑汽车理想汽车59.12.716.88.39.811.9134.17.943.65.64.61.51.21.16.62.746.59.49.94.46.90.54.59313.3191.530.145.246.54.340483443346237343613424565352042326270706043503939423432556220582452

54、3.61.35.73.63.37.44.81.42.95.72.42.110.40.22.80.928.86.66.92.630.31.73.5131.165.49.624.728.88.96.8146.790%38%20%0%35%1%18%87%45%82%0%0%0%0%0%0%0%70%0%20%0%21.30.51.101.20.10.91.21.34.6000000020.201.400.200.6055.733.302.220.28.86.771.1150.63.223.516.611.71923.44.912.756.711.36.91.61.41.29.93.2931719.

55、8712.40.8916.2570.0343.648.485.093.05.6305538503563403538135550653520553560706562465045394233375560210904445.21.88.98.34.1129.41.74.87.46.23.41.10.50.25.41.1100%40%25%0%35%5%30%90%70%85%0%0%0%0%0%0%0%95%20%40%20%10%0%40%0%56%61%0%23%95%99%99%60%45.20.72.201.40.62.81.53.46.30000000532.45.10.90.601.60

56、130.566.9010.65311.711.8154自主品牌合资车独资55.811.912.94.35.70.4新造车势力8%0%33%0%42%51%0%46.3乘用车合计239.4113.417.946.855.811.811.9259.1-自主品牌-合资品牌-新造车势力-特斯拉中国客车9%70%99%99%48%专用车8.2325.913.2588.8德方纳米：量利双升大超预期，铁锂龙头高歌猛进 公司产能持续扩张，我们预计2022年将连续翻番增长。截至2021Q3公司产能12万吨，3万吨技改增量21Q4逐步投产贡献增量；此外亿纬锂能合资10万吨、宁德时代合资8万吨我们预计分别于2022

57、年Q2、Q3投产，2022年年底公司产能达33万吨，叠加规划44万吨锰铁锂产能2023-2024年投产，总产能规划达77万吨。公司深度绑定宁德时代，独供亿纬锂能，2021年成功突破比亚迪，2022年公司订单饱满，我们预计全年出货有望超23万吨，同比增155%+，权益出货量有望达到20万吨。后续海外电池厂或将布局铁锂路线，公司有望配套。 公司锰铁锂布局行业领先，竞争力进一步强化。磷酸锰铁锂保持铁锂稳定性同时提升能量密度，我们预计其有望成为传统铁锂和中端三元的升级方向，目前已经送样测算，2022H2有望小批量出货，2023年10万吨产能释放，有望大规模量产。公司新型磷酸锰铁锂具有更高的电压平台，配

58、合补锂剂使用电池能量密度可提升约20%，循环寿命达3000-5000次，目前均已通过下游客户的小批量验证。此外，2.5万吨补锂剂我们预计将于2023年量产，可进一步提高铁锂正极的循环寿命和能量密度，强化公司技术优势。 盈利预测：我们预计公司2021-2023年归母净利8.02/15.28/21.25亿元，同增2924%/91%/39%，给予2022年45倍PE，目标价771元，维持“买入”评级。 风险提示：电动车销量不及预期，行业竞争格局恶化表 德方纳米产能规划测算（万吨）3. 负极：硅基负极方向明确，4680电池打开空间负极：起储锂作用，目前以石墨负极为主 负极材料在电池中起储锂作用，对电池

59、性能有直接影响，成本占比10%左右。锂电池负极是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、滚压制得，是锂电池储存锂的主体，锂离子在充放电过程中嵌入与脱出负极。充电时正极锂被氧化为锂离子，通过隔膜到达负极，锂离子嵌入负极中。放电时锂离子脱出负极，在正极被还原为锂。 人造石墨为当前主流路线，硅碳负极引领新方向。目前负极材料中应用最广的是人造石墨与天然石墨两类，其中，人造石墨渗透率逐年提升，为当前主流路线，2020年中国负极材料出货36.5万吨，人造石墨占比达到84%，天然石墨占比16%，2021H1人造石墨出货量占比为85%。硅碳负极可提升电池能量密度，有望成为未来材料

60、升级的方向。图 负极的主要性能指标图 负极材料分类技术指标技术含义G越大，碳材料越容易石墨化，同时晶体结构的有序程度可石墨化程度G也越高，电池的动力学性能会得到提升材料的粒径越大，粒度分布越宽，越有利于减小涂布难度,粒度分布比表面积增加极片的压实密度，提高电池体积能量密度大比表面积会加剧电池在首次循环时电解液的分解，造成较低的首次库仑效率首次可逆比容量和首次 首次可逆比容量指首周脱锂容量，首次效率指首周脱锂容效率密度（压实密度/振实电度）量与嵌锂容量的比值。均越高越好密度越大，体积能量密度也越高充放电倍率=充放电电流/额定容量。充电倍率越大充电速电池充放电倍率度越快，放电倍率越小放电时间越长一