德方纳米研究报告：磷酸铁锂龙头前瞻性布局新产品

德方纳米研究报告：磷酸铁锂龙头，前瞻性布局新产品一、磷酸铁锂行业龙头，业绩随行业高景气度爆发（一）深耕磷酸铁锂数十年，发展规划清晰深圳市德方纳米科技股份有限公司是一家致力于锂离子电池核心材料的研发、生产和销售的国家高新技术企业。公司创建于2007年，核心产品是纳米磷酸铁锂，其可作为锂离子电池正极材料，应用于新能源汽车动力电池和储能电池系统。公司总部位于深圳市南山区，并在广东佛山、云南曲靖建有研发和生产基地。公司龙头地位显著。公司自创“自热蒸发液相合成法”生产磷酸铁锂，是国内唯一一家使用液相法生产的企业。产品具有生产成本低等优势。公司凭借产品优异的性能，自2014年起向宁德时代大批量供货。此外，比亚迪、亿纬锂能等锂电池头部企业均为公司客户。近2年，公司磷酸铁锂国内市场份额均在20%左右，排名保持在前2位，是行业内龙头企业。公司目前无控股股东及无实际控制人，原有的5位一致行动人于2022年4月14日到期终止。孔令涌先生为当前公司董事长及总经理，拥有高级工程师职称，主持多项科技部、工信部的科研项目，是纳米技术领域的专家，也是公司核心技术发明人。（二）受益于行业高景气，公司业绩爆发受益于新能源车在2021年的快速渗透，公司的主要产品磷酸铁锂，作为一种主流的锂电池正极材料，量价齐升，使得公司2021年业绩爆发。公司2021年营收实现48.42亿元，归母净利润实现8.01亿元，相较于2019年疫情之前分别增长359%和701%。公司2020年的业绩亏损主要是受到疫情影响导致产销不及预期，且需求较弱的情况下，产品价格降幅明显。2022Q1，公司继续保持高增长态势，营收和归母净利率分别同比增长562%和1403%。业务构成上，磷酸铁锂是公司的主要收入来源。公司碳纳米管导电液在历年营收占比低，磷酸铁锂贡献主要营收。2021年3月，公司公告将碳纳米管导电液业务出售给关联方曲靖飞墨，从而更加聚焦主营业务。公司盈利能力不断增强。毛利率方面，2020年由于疫情导致产销量不及预期，叠加产品价格下降等因素，毛利率出现较大幅度的下降。但随着2021年新能源车景气度高涨，公司2021年的销售毛利率和销售净利率快速恢复至28.9%和16.6%。2022Q1，碳酸锂等原材料价格暴涨，公司受益于原材料的库存收益，盈利能力再次提高，销售毛利率和销售净利率分别达到34.8%和23.0%。费用率方面，公司的管理费用率在2020年有明显增长，主要是由于该年新建生产基地导致员工人数增加，薪酬和办公费增加，且公司进行股权激励，股份支付金额增加所致。除去特殊情况，总体上来看，公司的费用率呈现下降趋势。二、磷酸铁锂动力端、储能端需求高增长，众多厂商大幅扩产（一）受益于性能优势、成本优势和技术进步，磷酸铁锂动力端、储能端需求齐发力磷酸铁锂正极材料占据动力电池市场主流份额。目前动力电池中，主流的正极材料为三元材料和磷酸铁锂正极材料。使用磷酸铁锂正极组装的锂电池具有生产成本低、安全性高、循环稳定性好等优点，但是其能量密度低于三元锂电池。在新能源车推广的初期，由于补贴金额与动力电池的续航里程挂钩，故具有高能量密度，能提供长续航的三元电池成为市场主流的选择。但是，自从补贴逐步退坡，新能源车市场化进程加快，成本的考量成为厂商更为关注的因素。此外，随着宁德时代

CTP技术，比亚迪刀片电池技术的突破，磷酸铁锂电池的能量密度显著提升，与三元电池的差距缩小。再叠加其低成本、高安全性等优势，磷酸铁锂电池在2021年逆袭三元电池，占据市场约52%的主流份额，2022年1-4月，其市场份额进一步提高到60%。2021年，磷酸铁锂正极材料产量同比增长185%，远高于三元正极的增速（为77%）。除了动力电池外，磷酸铁锂正极材料还常用于储能锂电池中。因为储能电池更加注重电池成本的经济性、循环寿命、安全性等因素，而对于电池的能量密度、体积要求低，故磷酸铁锂正极是储能锂电池的首选。可再生能源发电拉动储能需求。由于风电、光伏等可再生能源发电具备不稳定性，故其装机量的增长会带动储能配套的刚需，从而平滑新能源发电的输出功率。中国在储能方面，政策频繁发布。2021年8月发布的《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，鼓励企业按照15%的配储比例建设。在5G基站备用电源储能方面，目前国内已经投运的电源侧储能项目多采用磷酸铁锂电池。工信部于2020年8月表示，推动磷酸铁锂储能电池在通信基站的使用，对于促进通信行业绿色与高质量发展具有积极意义，从官方层面确认了其在5G基站储能应用领域的主导地位。2021年，我国5G基站新增65万个，预计未来3年将会呈现高增长态势。以一个5G基站功耗3500W，应急4小时计算，单个基站备用电源需要14KWh。2021年5G基站储能市场能提供9.1GWh磷酸铁锂电池的需求空间。动力电池和储能电池市场的高景气度可带动磷酸铁锂正极材料的需求。我们根据以下关键假设测算：（1）全球储能锂电池2022-2025年的增速分别为90%/80%/70%/60%；（2）全球动力锂电池2022-2025年的增速分别为45%/30%/25%/20%；（3）1GWh磷酸铁锂电池需要磷酸铁锂正极材料2500吨。根据上述假设，我们推测，到2025年，全球磷酸铁锂的需求量为265万吨，2021-2025年的年化复合增速为56.7%。（二）供给端长期产能过剩，短期现有企业仍将受益于磷酸铁锂的需求增量德方纳米等第一梯队企业市场份额较为稳定。从供给端看，2021年，湖南裕能、德方纳米是磷酸铁锂第一梯队的生产企业，出货量市占率维持在20%及以上。常州锂源、湖北万润、融通高科等企业处于第二梯队。对比2021年和2020年的数据，可以发现中国磷酸铁锂的市场第一梯队企业的市场份额较为稳定，保持在20%及以上的水平，但是第二梯队的企业排名变化较大，且市场份额有所减少，2021年份额均降至10%以下。供给端长期产能过剩，短期现有企业仍将受益于磷酸铁锂的需求增量。随着2021年新能源

车销量爆发，磷酸铁锂正极企业利润高增，极大地吸引了钛白粉、磷化工、三元正极材料等生产企业的大规模跨界布局。我们认为未来剧增的产能或将使得行业的市场格局重新塑造，拥有技术和成本优势的企业更能在激烈的竞争中占据领先地位。但就短期来看，由于产能建设和产品认证所需要时间，故近1-2年，现有企业仍将受益于磷酸铁锂的需求增量。三、磷酸铁锂产品具备成本和性能优势，新型磷酸盐系正极和补锂剂开拓成长新格局（一）独创“自热蒸发液相合成法”，具备产品性能和成本优势德方纳米采用液相法生产磷酸铁锂。其

“自热蒸发液相合成法”的核心步骤如下：硝酸铁的制备：纯铁和硝酸反应，反应完成后的硝酸铁溶液经过滤后蒸发浓缩，存储待用。其中反应得到的氮氧化物又可以回收利用制备稀硝酸，循环利用，降低成本，同时减轻环保负担。前驱体的制备：配料罐中加入硝酸铁溶液、磷酸一铵、碳酸锂、蔗糖（碳源）与硝酸等原材料，搅拌均匀。将上述生成的混合溶液稀释后，受热，产物快速凝固成蜂窝状的固体，得到前驱体。烧结：前驱体被还原成磷酸铁锂，且蔗糖等碳源发生热分解形成碳包覆，增强导电性。以湖南裕能为代表的企业采用固相法生产磷酸铁锂。固相法的制备工艺其核心步骤如下：

研磨：将磷酸铁（湖南裕能部分自制）、碳酸锂、葡萄糖、石墨等碳源加入搅拌磨内，进行球磨混合，再转入砂磨机进行砂磨，使得物料粒度满足特定要求。烧结：将三价铁还原成亚铁，在惰性氮气氛围中，高温合成磷酸铁锂。德方纳米首创“自热蒸发液相法”生产工艺合成磷酸铁锂，是目前唯一一家使用液相法工艺生产磷酸铁锂的公司，相较于其它企业的固相法具备产品性能优势。液相法是将原料制备成溶液状态，混合后反应生成产物。产品性能上，由于液相反应更加均匀，合成的产品粒径小且均一，故所制成的电池循环寿命更好。固相法由于原材料混合不均匀，化学反应产物颗粒较大，粒径分布范围较宽。但固相反应由于工艺简单，研究成熟，被众多厂商采用。德方纳米液相法的生产成本低于竞争对手。2021年，德方纳米的单吨总成本约3.77万元/吨，其中直接材料成本约3.20万元/吨，占比约85%。德方纳米与湖南裕能的销量均属于国内第一梯队，两者2021年基本处于满产满销。从德方纳米和湖南裕能的成本对比来看，德方纳米生产单吨磷酸铁锂的成本低于湖南裕能，其直接材料成本更低。江西升华（富临精工子公司）和常州锂源（龙蟠科技子公司）由于产销量较低，原材料议价能力弱，且铁源来自于外购，成本方面明显高于前两者。液相法成本相较于其他企业固相法更低，主要原因在于：

（1）铁源、磷源的种类不同。固相法大多使用的磷酸铁需要磷酸合成，其价格在2021Q3以来跟随磷酸价格上涨显著。与此相比，液相法使用磷酸一铵作为磷源，其价格波动相对弱于磷酸。此外，液相法使用硝酸铁作为铁源。硝酸铁使用硝酸合成，硝酸的价格波动同样较弱。（2）液相法在原料的纯度方面的要求相对更低。碳酸锂方面，液相法可以使用更为便宜的工业级别碳酸锂，而固相法由于是固体混合反应，除杂更难，对原料纯度要求高，需要使用电池级别碳酸锂。（3）液相法能耗更低。德方纳米采用液相法，烧结温度650-680℃，低于固相法的700-730℃，故能源方面成本更低。此外，固相法采用物理研磨方式混合原料，需要反复研磨、分选、喷雾干燥等工序，工艺繁琐，能耗高。（二）深度绑定锂电池龙头企业，具有客户结构优势公司深度绑定锂电池龙头宁德时代。公司自2014年起与宁德时代大规模合作，向其提供纳米磷酸铁锂。近5年，公司向宁德时代的销售额占比维持在60%-70%，宁德时代是公司第一大客户，双方合作较为稳定。此外，公司还与亿纬锂能、比亚迪等优质客户合作。公司前5大客户销售额占比较高，维持在90%左右的水平，这是由于锂电池生厂商市场份额较为集中所导致的

（2021年国内前五大电动汽车用磷酸铁锂电池企业的装机量合计占比为94.7%）。公司绑定优质客户，可以伴随优质客户稳定成长，稳健财务状况，还有利于增加公司的知名度。与锂电池龙头成立合资公司，保障长期发展。曲靖麟铁是由德方纳米控股的、与宁德时代共同投资的合资公司，宜宾德方时代是曲靖麟铁的全资子公司。德枋亿纬是与亿纬锂能合资建设的控股子公司。上述合资公司所投产的磷酸铁锂优先供给各自对应的电池企业。上下游深度合作，为产品保障了长期稳定的销售客户。（三）大力布局新型磷酸盐系正极，产品具备更高的电压平台和更优的低温性能作为“升级版”的磷酸铁锂，磷酸锰铁锂的优势如下：

1、磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂具有能量密度优势。磷酸锰铁锂的电压平台高达4.1V，其值显著高于磷酸铁锂（3.4V）。将磷酸锰铁锂与磷酸铁锂相比，由于其理论比容量相同，故高电压平台可以提高对应电池的能量密度，相当条件下其理论能量密度比磷酸铁锂高15%-20%，基本能够达到三元电池NCM523的水平，从而可以为电动车提供较磷酸铁锂电池更高的续航里程。2、磷酸锰铁锂相较于磷酸铁锂具有低温性能优势。磷酸锰铁锂在-20℃下容量保持率能够达到约75%，而磷酸铁锂的容量保持率为60%-70%。3、磷酸锰铁锂相较于三元正极具有安全性优势。与三元相比，磷酸锰铁锂具有橄榄石型结构，充放电时结构更加稳定，比三元有更好的安全性和循环稳定性。4、磷酸锰铁锂具有成本优势。因全球锰矿资源丰富，磷酸锰铁锂成本较磷酸铁锂仅增加5%-10%左右，考虑到锰铁锂能量密度的提升，电池装机成本上，磷酸锰铁锂单瓦时成本略低于磷酸铁锂，并大幅低于三元电池。磷酸锰铁锂的缺点在于其较低的电导率和锂离子扩散速度，这会导致其容量难以完全发挥，倍率性能较差。虽然磷酸锰铁锂相比于三元有更好的稳定性，但是与磷酸铁锂相比，由于有锰元素的加入，锰的溶出会导致其与磷酸铁锂相比，充放电的循环寿命有所减弱。鉴于以上缺点，目前常采用掺杂、碳包覆、纳米化技术改性，从而改善磷酸锰铁锂材料的性能。磷酸锰铁锂可通过多种方式应用于动力电池端。目前磷酸锰铁锂主要应用于两轮车中，目前小牛电动车中部分车型已应用此电芯。未来，磷酸锰铁锂或以与其它主流正极材料复合的方式，进军电动汽车领域。将磷酸锰铁锂与三元正极材料相复合，一方面使得复合材料具有三元较高的能量密度，另一方面相较于纯三元，又提升了安全性和循环稳定性，降低材料成本。将磷酸锰铁锂与磷酸铁锂复合，复合材料的能量密度可以优于纯磷酸铁锂。若将磷酸锰铁锂作为单一活性成分应用于电动车锂电正极，则或将使用碳包覆等改性方法处理。正极材料厂商和电池厂商对磷酸锰铁锂均有布局，但大多处于早期阶段。其中，力泰锂能主打产品为磷酸锰铁锂正极。宁德时代通过增资、受让股权等方式，获得力泰锂能60%股权，成为第一大股东。宁德时代作为行业标杆性企业，具有技术引领的作用，其大举入股磷酸锰铁锂生产企业，可见其对此材料的发展较为看好。德方纳米作为较早大规模生产磷酸锰铁锂的企业，有望充分受益于先发者红利。（四）前瞻性布局补锂剂，搭配正极材料使用可提高电池性能公司前瞻性布局补锂剂。公司于2021年9月和2022年1月相继宣布投产补锂剂，产能合计4.5万吨/年，预计于2023年产能能够逐渐释放。补锂剂是公司未来对差异化竞争而布局的又一重要举措。补锂剂可以补充因SEI膜的形成导致的锂损失，从而提高电极容量。在锂电池首次充电时，电解液会在负极石墨表面发生反应，形成固体电解质界面膜，即SEI膜。SEI膜的成分主要为LiF、Li2CO3、R-COOLi、R-CH2OLi等锂盐材料。此膜具有固体电解质的属性，锂离子可以通过，但电子无法通过。此过程使得来自正极的锂离子被永久性地消耗，是不可逆的过程，造成容量损失。故需要添加补锂剂，来补充因SEI导致的锂损耗，提高电极容量和电池的能量密度。在首次化成阶段，充电至目标电压以便将补锂剂中的锂充分脱出，后期按电池正常充放电工序进行。正极补锂剂具有工艺兼容性好、安全性高等优点。补锂剂可分为正极补锂剂和负极补锂剂。负极补锂剂大多需要使用锂箔和惰性锂粉，故虽然其效果显著，但是存在价格高、安全性风险等问题。而正极补锂剂工艺简单、安全性高，操作上在搅浆环节与正极混合加入即可，无需改造产线，工艺兼容性好。根据德方纳米的专利显示，其所用的补锂剂或为富锂铁酸锂（LFO）。富锂铁酸锂（LFO）补锂剂具有合成工艺简单、价格低廉，补锂安全性高等优点。此外，电解液溶剂龙头石大胜华，也在今年宣布投产正极补锂剂，预计2024年建成。综上，正极补锂剂仍是处于发展的较早阶段，但是作为提高能量密度的有效方法，其规模化应用值得期待。德方纳米布局正极补锂剂，具有前瞻性，有利于其差异