磷酸铁锂行业深度研究报告：磷酸铁锂回潮或将持续

1、磷酸铁锂行业深度研究报告：磷酸铁锂回潮或将持续一、量价：磷酸铁锂量价齐升（一）量：8 月磷酸铁锂产量、装机量均创新高8 月磷酸铁锂装机量达到 7.22 GWh，创新高。据中国汽车动力电池产业创新联盟发布最 新数据显示，8 月磷酸铁锂电池的装机量已经达到 7.22GWh，相较三元电池领先优势逐 步拉大。8 月铁锂产量达 3.74 万吨，连续 6 个月环比正增长。据鑫椤资讯最新统计数据显示，8 月国内磷酸铁锂生产总量为 3.74 万吨，同比增长达 158%，环比增长达 7%，铁锂产量连 续 6 个呈现环比正增长，连续 4 个月实现对三元正极产量的超越。（二）价：9 月 17 日磷酸铁锂报价 6.3

2、 万元/吨，较月初上涨 15%根据 WIND 数据，截止 9 月 17 日，德方纳米磷酸铁锂价格 6.3 万元/吨，相比月初价格 5.5 万元/吨，上涨了 8000 元/吨，半个月涨幅达 15%，去年同期价格 3.4 万元/吨，上涨了 2.9 万元/吨，一年涨幅达到 85%，上游原材料涨价是带动磷酸铁锂价格上涨的主要因素。电动车需求强劲带动碳酸锂价格持续走高。根据中汽协数据显示，8 月国内新能源汽车 产销分别完成 30.9 万辆和 32.1 万辆，同比均增长 1.8 倍，环比分别增长 8.8%和 18.6%， 继续刷新产销历史记录。在碳酸锂供给端新增产能有限的情况下，电动车持续旺盛的需 求带动

3、碳酸锂价格持续上涨。云南限电带动磷酸铁价格持续走高。日前，云南省发布关于坚决做好能耗双控有关工 作的通知，其中对于黄磷提到“加强黄磷行业生产管控，确保 2021 年 9-12 月黄磷生 产线月均产量不得超过 2021 年 8 月份产量的 10%”，这也就意味着云南省将加强对黄磷 行业的生产管控。云南拥有国内超过 60%的黄磷产量，限电使得本就紧张的磷酸盐产品 供应再度收紧，9 月 14 日正磷酸铁的市场主流价格已经突破 1.7 万元/吨。我们预计，限 电将持续影响“磷矿石/黄磷磷酸/磷酸一铵磷酸铁磷酸铁锂”产业链价格。二、需求：预计 2025 年需求超 200 万吨，4 年 6 倍（一）性能：

4、磷酸铁锂电池安全性好成本较低磷酸铁锂呈现橄榄石结构，作为电池的正极材料，涂覆在铝箔与电池正极连接。磷酸铁 锂（LiFePO4）电池在充电时，锂离子（Li+）从正极脱嵌经过电解质进入负极，同时电 子（e -）从外电路由正极向负极移动，以保证正负极的电荷平衡；而放电时，锂离子（Li+） 从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。磷酸铁锂成本低且安全性好。从电芯层面看，三元电池能量密度更高。磷酸铁锂正极材 料的额定电压、理论比容量均低于三元电池，且其能量密度已开发到“天花板”，而三元 NCM 电池还可以通过提高 Ni 元素比例，进一步提高实际比容量。从循环寿命看，磷酸 铁锂的橄榄石晶体结构更稳定，膨胀更低、电

5、化学反应更稳定，因此在循环寿命上更具 优势。从经济性看，磷酸铁锂原材料相对便宜，国内产业链相对成熟，成本较低。（二）驱动：国补退坡+技术进步是推动铁锂回潮的主要因素国内磷酸铁锂电池的发展可以分为 3 个阶段：阶段一：2009 年-2016 年，国补支撑新能源汽车行业发展。2009 年，国家推出补贴政策 推动新能源汽车行业发展，早期政策偏向商用车，磷酸铁锂因其安全性、循环寿命的优 势，占据优势，顺势站稳脚跟。2014-2016 年，磷酸铁锂出货量从 1.2 万吨升至 5.6 万吨， 市场份额维持在 70%以上。阶段二：2017 年-2019 年，国补侧重电池能量密度考核。2017 年起，国家首次

6、将电池系 统能量密度纳入考核标准，高能量密度、长续航里程成为新能源汽车企业获取补贴的重 要考核指标，动力电池企业转向大力开发三元锂电池，磷酸铁锂市场份额大幅下滑。阶段三：2019 年-至今，国补大幅退坡，电池企业陆续推出电池结构优化方案，搭载铁 锂电池的爆款车型陆续推出。从单车补贴额度看，2019 年相比于 2018 年减少 50-70%， 并计划在 2022 年年底彻底退出。与此同时，各电池企业陆续推出电池结构优化方案，如 宁德时代推出 CTP 电池、比亚迪推出刀片电池、国轩高科推出 JTM 电池，通过优化模 组结构从而达到提升能量密度的效果。在此背景下，更具性价比的磷酸铁锂电池重回大 众视

7、野，2020 年下半年起，比亚迪汉、宏光 Mini EV、铁锂版 Model 3 等爆款车型陆续 上市，带动磷酸铁锂电池在新能源乘用车中的渗透率不断提升。2021 年 4 月，宁德时代 董事长曾毓群在上海交通大学校庆上讲话时表示，未来将加大磷酸铁锂电池的投入，磷 酸铁锂回潮期已至。（三）需求：预计 2025 年磷酸铁锂需求 217 万吨，4 年 6 倍目前磷酸铁锂电池主要应用于新能源车、储能以及电动两轮车领域。从应用端看，目前 磷酸铁锂电池在新能源商用车和储能电池领域渗透率较高，在新能源乘用车领域，国内 渗透率约 35%，海外部分车厂如大众、戴姆勒等已开始进行磷酸铁锂车型的招标工作， 国产磷酸

8、铁锂版 Model 3 目前已部分出口欧洲，预计未来欧洲磷酸铁锂车型的渗透率将 会逐步提升。预计 2025 年全球磷酸铁锂需求 217 万吨，对应市场空间超 830 亿元。我们预计，全球 2025 年新能源车销量将达到 1700 万辆，而其中搭载磷酸铁锂电池的新能源车占比将达 到 30%。除此之外，储能电池以及电动两轮车逐步放量，也将为磷酸铁锂正极需求带来一定的增量。假设单 GWh 电池需要 2300 吨磷酸铁锂，在产量端考虑 25%库存和在途的 余量，我们预计 2025 年全球磷酸铁锂产量需求将达到 217 万吨，4 年复合增长速度将达 到 60%，对应 2025 年市场空间将达到 838

9、亿元。三、供给：预计 22 年铁锂供给紧平衡，化工及锂电池企业布局磷酸铁（一）供给：在 80%开工率情况下，预计 22 和 23 年铁锂供给仍然紧平衡磷酸铁锂集中度在 2020 年进一步提升。2020 年，磷酸铁锂材料产量主要被德方纳米、 湖南裕能、国轩高科、贝特瑞、湖北万润 5 家企业垄断，CR5 占比达 76%，较 2019 的 CR5 提升 13pcts，磷酸铁锂材料企业产量集中度进一步提升。预计德方、龙蟠、裕能合计贡献 22 年 65%新增产能。根据 WIND 公告统计，2022 年底 国内磷酸铁锂名义产能将达到 89.7 万吨，同比增加 87%，考虑部分产能在年中投产，2022 年国

10、内磷酸铁锂实际产能将达到 70 万吨左右，相比于 2021 年增加 28 万吨，其中德方纳 米贡献 10 万吨、龙蟠科技贡献 3 万吨、湖南裕能贡献 5 万吨，此三家磷酸铁锂企业合计 贡献 2022 年 65%新增产能。在 80%开工率情况下，预计 22 和 23 年磷酸铁锂需求供给紧平衡。根据目前公告的产能 规划，考虑 80%铁锂厂商开动率，22 和 23 年磷酸铁锂有效供给和需求之间的差异在 2.38 万吨和 1.32 万吨，行业仍然处于供给紧平衡的状态。化工企业大幅布局磷酸铁，但磷酸铁锂公告较少。自今年 8 月以来，化工企业开始持续 公告布局磷酸铁锂/磷酸铁，公告企业包括主营为钛白粉的中

11、核钛白、龙佰集团以及主营 为磷化工的兴发集团、新洋丰、川恒股份以及云图控股，除此之外，老牌化工企业万华 化学也在 9 月 9 日公示了其 5 万吨磷酸铁锂+磷酸铁的环评信息，化工企业切入锂电材料 领域的趋势越发显著。从具体公告看，大部分化工企业选择从磷酸铁锂的前驱体磷 酸铁入手布局，但是对于磷酸铁锂的布局相关信息较少，仅有龙佰集团（公告投建 20 万 吨磷酸铁锂，未公告投产时间）、兴发集团（计划 2 年内完成磷酸铁锂中试线搭建）、 川恒股份（建设 10 万吨磷酸铁锂，预计 26 年投产）、万华化学（5 万吨磷酸铁锂+磷酸 铁项目，未公告投产时间），短期内对行业的边际产能贡献有限。（二）化工企业

12、：横向布局磷酸铁，切入新能源材料领域预计磷酸铁市场需求将从2020年的10.8万吨上升至2025年的144万吨，年复合增速68%。 根据鑫椤锂电数据，2020 年国内磷酸铁锂产量 14.2 万吨，其中由磷酸铁固相法工艺合成 的磷酸铁锂约占 8 成，对应磷酸铁需求为 10.8 万吨（1 吨磷酸铁锂折合 0.96 吨磷酸铁）， 整体规模较小。而随着全球电动车需求上升，我们预计 2025 年全球磷酸铁锂需求将达到 217 万吨，其中由磷酸铁工艺合成的磷酸铁锂约占 7 成（除去德方液相法以及升华草酸 亚铁工艺），对应磷酸铁需求 144 万吨，5 年需求 13 倍，对应年复合增速有望达到 68%， 磷酸

13、铁一跃成为“大品种”磷酸盐。化工企业布局磷酸铁具有资源优势、区位优势和妥善处理磷石膏带来的潜在成本优势。1） 资源优势。钛白粉企业在生产钛白粉过程中会产生副产品硫酸亚铁，硫酸亚铁与磷 酸一铵反应可用于制备磷酸铁，因此对于钛白粉企业来说，其副产品硫酸亚铁能够作 为制备磷酸铁的原材料，资源可以得到有效利用。而大部分磷化工企业拥有自产磷酸 /磷酸一铵的能力，一体化产业链初见端倪。2） 区位优势。部分磷化工/钛白粉企业的磷酸铁锂/磷酸铁基地布局在同一区域内，可优 化工艺流程和厂房布局，便于项目之间原材料运输以及水、电、气、汽的循环利用和 平衡，有效降低生产中的装卸、运输、包装等成本。除此之外，磷化工企

14、业主要集中 在云贵川等地区，当地水电资源丰富，电费较低，因此这些公司实施磷酸铁项目具有 独特的成本优势和区位优势。3） 潜在的成本优势。整个磷化工大规模扩张面临的主要障碍是固废磷石膏的处理，磷 石膏处理能力是未来磷化工企业能否在磷酸铁锂/磷酸铁成本竞争中胜出的最关键因 素之一。2011 年国家提出新建磷酸、磷铵需要磷石膏 100%的消耗，近几年演变成了 各地不再新批磷石膏堆场，改以需要做成水泥缓凝剂、建材板等进行循环无害化处理。 由于生产 1 吨磷酸会副产 5 吨磷石膏，处理磷石膏的壁垒很高，一方面需要有成熟的 磷石膏处理技术，另一方面需要较大的资本投入对其进行回收利用。因此，拥有技术 优势并

15、且建有磷石膏循环利用体系的磷化工企业未来将会持续受益，而不能很好地处 理磷石膏或者处理成本较高的小企业，未来将会在磷酸铁锂/磷酸铁的竞争中被淘汰。（三）电池行业：纵向布局磷酸铁，完善上游材料一体化电池企业持续布局磷酸铁锂和磷酸铁。1） 宁德时代战略投资江西升华：2021 年 3 月，江西升华引入宁德时代等战略投资者， 将注册资本由 2.2 亿元增加至人民币 7.2 亿元，增资完成后，宁德时代及其指定方将 合计持有江西升华 8.89%股权，长江晨道将持有江西升华 22.78%股权，其余股份为 富临精工持有。2） 宁德时代和比亚迪增资湖南裕能：2020 年 12 月，湖南裕能获宁德时代、比亚迪等战

16、 略投资者及员工持股平台等以现金增资，共计增资 6.48 亿元。增资完成后，湘潭电 化持股比例由 16.07%变为 8.47%，宁德时代、比亚迪和长江晨道股比分别为 10.54%、 5.27%和 4.49%。3） 比亚迪参与贵州安达定增： 2021 年 4 月，安达科技拟定增 3.54 亿投向磷酸铁及磷酸 铁锂，比亚迪认购 3000 万元，预计定增后持有公司比例将达到 2.11%。在此之前的 3 月 5 日，安达科技与比亚迪于近日签署了战略合作协议，双方就磷酸铁锂供应、 预定金支付等事宜，达成战略合作协议。4） 德方纳米分别与宁德时代和亿纬锂能合资建立磷酸铁锂工厂：2019 年 5 月，宁德时

17、 代已增资的方式入股曲靖麟铁，增资完成后宁德时代股比达到 40%，目前曲靖麟铁 已投产，年产能达到 2 万吨。2021 年 1 月，德方纳米、宁德时代与江安县人民政府 签署投资协议书，在四川宜宾投建年产 8 万吨磷酸铁锂项目，项目总投资约 18 亿元， 分 2 期建设，总建设周期为 36 个月。四、差异化：关注磷酸锰铁锂和磷酸锂工艺路线（一）磷酸锰铁锂：下一代磷酸铁锂材料磷酸锰铁锂（LiMnyFe1-yPO4，以下简称 LMFP）属于磷酸铁锂（LiFePO4，以下简称 LFP） 与磷酸锰锂（LiMnPO4，以下简称 LMP）相结合的产物。LMFP 与 LFP 同为橄榄石结构， 将 Mn 和 F

18、e 掺杂形成均匀的 LMFP 固溶体，其中 Mn 和 Fe 的比值可以调整，两者加起 来等于 1 就行，整体 LMFP 性能和成本受制于铁和锰的比值。LMFP 相比于 LFP，能量密度提升 20%，成本略微提升，循环寿命、导电能力及倍率性 能略有下降。LMFP 作为 LFP 的升级方向，其电压平台达到 4.1V，相比于 LFP 的 3.4V 高出 20%，因此相同条件下理论能量密度相比于 LFP 可以提升 20%左右，但是由于锰元 素的加入，锰的溶出会导致循环寿命变短，充放电能力和寿命变差。从成本上看，LMFP 中铁的含量高，整体成本会较 LMP 低一些，性能上更偏向于 LFP 的性能。针对导

19、电能 力弱以及倍率性能差的缺点，随着现阶段碳包覆、颗粒纳米化、补锂等材料改性技术快 速发展，我们认为 LMFP 的缺点也会被逐渐弥补。LMP 中掺杂 Fe 可以改善电化学性能。根据郭隆泉LiMnPO4 的溶剂热合成与电化学性 能研究论文中的数据，在 Mn 与 Fe 比例为 8:2 制备了 LMFP 正极材料，并在 0.2C 倍 率下放点，从图 25 中可以看出：LMFP/C 材料的初始放电比容量为 147.1 mAh/g，而 LMP/C 材料仅为115.8 mAh/g，并且在循环过程中LMFP/C材料曲线更为平缓，说明其衰减缓慢， 具有良好的循环性能。Mn/Fe 比例为 2:3 的 LMFP

20、材料具有最佳的电化学性能。Mn/Fe 比例不同的 LMFP 均具有优 异的循环性能，50 次循环后，容量保持率均在 90%以上，而当 Mn/Fe 比例为 2:3 的材料 具有最佳的电化学性能。根据实验数据，LM0.4F0.6P 其初始比容量，首次及库伦效率分别 为 124.3mAh/g 和 92%。所得材料具有橄榄石结构，碳包覆很好地控制了颗粒的大小，并 且增加了表面的导电性，从而使得材料的初始比容量和首次放电效率都在较高的水准。LMP 中不同离子的掺杂得到的材料性能不一。不同体相掺杂是在整个本征材料的内部加 入其他金属离子取代 LMP 的部分元素，形成均匀的掺杂，该方法会对材料本身的电子结

21、构产生大的影响。根据李俊豪等人编写的高性能磷酸锰锂正极材料的研究进展论文 中的数据，体相掺杂包括 Li 位掺杂、Mn 位掺杂和 P 位掺杂等，目前的研究主要集中于 Mn 位掺杂。Mn 位掺杂能够有效减弱 Mn3+的 Jahn-Teller 效应影响，用其他金属离子占据 Mn 的 4c 位，并形成固溶体。常用的阳离子有 Fe2+、Mg2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Cr3+、V3+、 Zr4+、T i4+等。由于不同离子的原子半径、性质存在差异，所以掺杂不同的离子和以不同 的比例掺杂都能够获得性质不一样的材料。大部分国内 LFP 电池厂及正极材料厂均有 LMFP 的技术储备。目前国内磷酸锰铁锂材 料研究进度较快的公司代表为天津斯特兰，2014 年便具备磷酸锰铁锂材料吨级量产的能 力，宁德时代、比亚迪、国轩高科等电池企业及德方纳米、当升科技、光华科技、厦钨 新能等正极材料厂也早早布局磷酸锰铁锂材料专利储备。（二）磷酸锂：潜在磷酸铁锂降本路线富临精工布局磷酸锂。2021 年 9 月 14 日，富临精工发布公告与