正极材料行业市场分析

正极材料行业市场分析第一节正极材料行业市场规模及概述一、正极材料行业概述锂离子电池是一种常用的二次电池，其工作原理是依靠锂离子（Li+）在正负极之间移动来实现充放电。相较于其他二次电池（如镍镉、镍氢、铅蓄电池），锂离子电池的工作电压高、能力密度大、循环寿命长且无重金属污染，广泛应用于消费电子和新能源汽车领域。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解质和电池外壳几部分组成。正极材料是锂离子电池最为关键的原材料，锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料，结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料，应用于不同的领域。锂电池正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用，且正极材料的成本占比也较高。目前，全球主流的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂与三元材料等四种。下游锂电池制造领域主要分为动力锂电池、消费锂电池与储能锂电池，最终应用于新能源汽车、手机、便捷式电脑与储电站等领域。图表1：各种正极材料对比1、钴酸锂技术水平及特点钴酸锂主要应用于消费电子产品领域，随着5G技术的推广应用以及新型电子产品的不断涌现，出于对锂电池长续航的需求与电池体积的限制，智能手机、平板电脑等消费电子产品对电池能量密度的要求进一步提升。正极材料是锂电池锂源的提供者，从根本上决定了电池的比容量和能量密度。未来钴酸锂产品的技术路线将向高电压、高压实等方向发展，4.45V以上的高电压钴酸锂逐渐成为锂电池正极材料企业重点开发的主流产品。2、三元正极材料技术水平及特点三元材料主要应用于新能源汽车电池市场，随着2017年以来新能源汽车补贴政策额度收紧、技术标准要求逐渐提高，动力电池生产企业对提高锂电池能量密度的诉求上升。在三元材料中，三种元素的功能定位不同，镍在三元材料中起提高材料能量密度的作用，增加三元材料中镍的相对含量是提高电池能量密度的关键。从成本角度考虑，提高三元材料的镍含量、降低钴含量也是降低三元材料整体成本的必要途径。高镍化是三元材料未来发展的主流技术路线。高镍三元材料主要包括镍钴锰和镍钴铝两个系列，未来三元材料的发展趋势是不断提高镍的含量（镍的摩尔含量≥80%），以提高其比容量，同时通过掺杂、包覆和表面处理等技术手段，提高其循环性能。二、正极材料行业市场规模分析根据GGII的数据，2016－2019年，中国锂电池正极材料行业产值规模持续上升，但增长率呈下降趋势。2019年，我国锂电池正极材料产值规模达到593亿元，同比增长10.8％。受益于疫情的逐步控制和下游锂电池领域的广阔需求，结合正极材料的出货量增幅和价格的上涨情况，2020年，中国锂电池正极材料产值约为760亿元，同比上升28.16％。图表2：2016-2020年国内正极材料产值规模情况从出货量来看，2020年中国锂电正极材料出货量51万吨，同比增长27%。其中，三元正极材料出货量23.46万吨，同比增幅为22.19%;磷酸铁锂材料出货量12.75万吨，同比增长44.89%;钴酸锂材料出货量8.16万吨，同比增长23.26%;锰酸锂材料出货量6.63万吨，同比增长16.32%。从正极材料细分类型占比趋势来看，2020年，三元正极材料和锰酸锂材料出货量占比较上年有所下降，占正极材料出货量比重分别为46%和13%;磷酸铁锂材料出货量占比较上年有所增加，占比为25%;钴酸锂材料出货量占比保持不变，占16%。图表3：2016-2020年国内正极材料出货量情况从需求端来看，根据GGII公布的销量数据，结合中国正极材料企业的平均价格测算，2016－2020年，中国锂电池正极材料行业销售规模持续上升，增长率稳定在较高水平。2020年，我国锂电池正极材料销售规模约为631亿元，同比增长26.55％。第二节正极材料行业产业链分析正极材料是锂离子电池最为关键的原材料，锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料，结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料，应用于不同的领域。锂电池正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用，且正极材料的成本占比也较高。目前，全球主流的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂与三元材料等四种。下游锂电池制造领域主要分为动力锂电池、消费锂电池与储能锂电池，最终应用于新能源汽车、手机、便捷式电脑与储电站等领域。图表4：正极材料行业产业链分析一、正极材料产业链上游正极材料是锂离子电池最为关键的原材料，锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料，结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料，应用于不同的领域。1、钴钴最早的应用领域是着色剂，受益于锂电池等下游产业的快速发展，2000年以来钴矿的产量迅速攀升。2020年世界钴矿产量14万吨，与2000年3.33万吨相比增长了3.2倍。2020年中国钴产量为2300吨，较2019年减少了200吨，同比下降8%。目前，锂电池是钴产品的最主要的下游应用领域，占全球钴应用市场占比超过60%，在我国这一比例更高。数据显示，2020年我国锂电池的钴产品应用占比达84.4%，随着锂电池产业向中国转移，这一比例还将进一步提高。2、镍世界镍资源储量丰富。2020年全球探明镍基础储量约9400万公吨。2020年全球镍矿产量出现下滑，为250万吨，同比下滑7.4%。中商产业研究院预计2021年全球镍矿的产量将达275.8万吨。3、碳酸锂碳酸锂是锂离子电池的重要生产原料。2017年中国碳酸锂产量约8.3万吨，到2020年中国碳酸锂的产量达到了17.1万吨，相比增加了8.8万吨。中商产业研究院预计2021年中国碳酸锂的产量将达20.6万吨。二、正极材料产业链中游正极材料的性能是制约锂电池容量的重要因素。主要的正极材料有：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。1、钴酸锂钴酸锂正极材料是传统锂电池正极材料，具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高等优势。目前钴酸锂电池材料主要用于数码电池中。数据显示，2020年我国钴酸锂产量达8.2万吨，相比2016年产量增加了4.7万吨，预计2021年我国钴酸锂产量可达9.1万吨。2、锰酸锂锰酸锂具有价格低廉、安全性好、耐过充性好、原料锰资源丰富及无毒性等优点。2020年中国锰酸锂产量达9.3万吨，同比增加22.3%。预计2021年我国锰酸锂产量可达10.9万吨。3、磷酸铁锂磷酸铁锂正极材料是传统锂电池正极材料，具有成本低、高循环次数、安全性好、环境友好等优势。数据显示，2020年我国磷酸铁锂材料出货量达12.8万吨，相比上年增加4万吨，增长45.4%。预计2021年我国磷酸铁锂材料出货量可达14.4万吨。4、三元材料三元材料为近年来崛起的技术路线，其原理在于结合镍、钴、锰三种元素的特性，取长补短，有效提升了材料的综合性能，在动力型电池市场中占据了重要的地位。数据显示，2020年我国三元材料出货量达23.5万吨，预计2021年我国三元材料出货量分别可达28.1万吨。三、正极材料产业链下游1、锂电池在电动汽车产量高速增长的带动下，我国锂电池产业继续保持快速增长态势。数据显示，我国的锂电池出货量从2016年的64GWh增长至2019年的120GWh，中商产业研究院预测2021年我国锂电池出货量达157GWh。2、动力锂电池动力锂离子电池是指容量在3AH以上的锂离子电池，目前则泛指能够通过放电给设备、器械、模型、车辆等驱动的锂离子电池。数据显示，我国动力锂电池由2016年31GWh增至2020年80GWh，年均复合增长率为26.7%。中商产业研究院预测，2021年我国动力锂电池出货量可达96GWh。3、储能锂电池数据显示，我国储能锂电池出货量由2017年3.5Gwh增至2020年16.2GWh，年均复合增长率为66.0%。中商产业研究院预测，2021年我国储能锂电池出货量可达19.0GWh。第三节正极材料行业发展趋势分析一、新能源汽车与储能行业双双助推锂电池产业链需求增长从锂电池正极材料的政策环境来看，近年来，我国出台多部政策鼓励锂电池行业的发展，行业相关标准陆续出台。未来我国锂电池正极材料行业发展将逐渐规范化、标准化，随着新能源汽车、储能等领域鼓励政策的陆续实施，我国锂电池产业链需求将进一步提高，锂电池正极材料行业发展前景广阔。二、行业技术更新迭代快从锂电池正极材料的制作技术上来看，2006年以前，中国主要采用高温相固法进行正极材料的大规模生产，2006年之后，中国研制出了控制结晶／固相反应工艺，以控制结晶制备前驱体为技术核心，从4个层面对材料结构的性能进行优化，目前，该技术已经成为了国际上正极材料行业的主流生产技术工艺。三、正极材料产业链一体化趋势越发明显一体化布局成为电池材料企业发展的共识。下游车企和动力电池企业绕过中间环节，直接采购电池金属原料的穿透式采购模式近年来愈发明显。这一模式下，中间环节材料企业的盈利将主要来自加工费，且存在逐年下降的风险。若材料企业拥有原料布局，一方面可以更好地满足下游客户对稳定供应的要求，实现优质客户导入，另一方面也能获得产业链上游利润，实现盈利能力的提升。从金属原料到精炼产品再到电池材料的垂直一体化业务布局成为企业发展的共识，也更加符合下游车企和动力电池企业对供应商的要求。四、三元材料成为纯电动乘用车领域主流的正极材料之一在正极材料的选择方面，低成本、高安全性一直是动力电池企业考虑的重要因素，因此，中国新能源纯电动汽车行业发展初期，具备成本和成熟度优势的磷酸铁锂是动力电池的主要正极材料。在新能源纯电动汽车商业化加速的背景下，纯电动乘用车在中国纯电动汽车市场中逐渐占据主导地位，引领新能源纯电动汽车行业的发展。相对于大巴、物流车等其他类型纯电动汽车，纯电动乘用车对续航和充电效率的要求更高，使用高比容量和高倍率动力电池及相应正极材料的必要性凸显。相比于磷酸铁锂，三元材料具备高比容量、高能量密度和高倍率等优势，可满足纯电动乘用车动力电池的要求。此外，随着三元材料技术逐渐成熟，三元材料的市场价格逐渐降低，磷酸铁锂相对于三元材料的成本优势随之减弱。出于成本和性能的综合考虑，动力电池企业选择三元材料作为电池正极材料的意愿加强，三元材料成为纯电动乘用车领域主流的正极材料之一。未来在动力电池领域，由于磷酸铁锂和三元材料的不同性能特点，两大技术路线将同时得到支持，并应用于不同场景中。磷酸铁锂电池具有高安全性及长循环寿命的优点，可以满足对安全性、运营频率要求更高的纯电动商用车领域需求；而在对空间和重量要求更高的纯电动乘用车领域，高能量密度的三元电池可以实现更长的续航里程，更加贴合个人消费者需求。五、新能源汽车补贴退步及成本下降需求推动三元材料向高镍路线发展从2009年国家开始新能源汽车推广试点以来，我国一直推行新能源汽车补贴政策，随着新能源汽车市场的发展，国家对补贴政策也有所调整。总体来看，补贴政策呈现额度收紧、技术标准要求逐渐提高的趋势，从2017年开始补贴政策与能量密度挂钩。2017年，我国政府陆续发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》和《汽车产业中长期发展规划》，制定了高能量密度动力电池的发展目标。2018年，补贴政策鼓励高续航里程、高能量密度、低能耗的车型，续航里程和能量密度双高的车型补贴不降反升，补贴政策开始向扶强扶优转变，有利于淘汰行业内落后产能，提高行业集中度。2019年补贴政策出台，续航250公里、能量密度125Wh/kg以下的纯电动汽车不再享受补贴。2020年补贴政策中，动力电池系统能量密度等技术指标不作调整，适度提高了新能源汽车整车能耗、纯电动乘用车纯电续驶里程门槛。2021年补贴政策保持现行购置补贴技术指标体系框架及门槛要求不变，新能源汽车补贴标准在2020年基础上退坡20%，但公共交通等领域符合要求的电动车辆，补贴标准退坡10%。由于纯电动汽车对续航里程的要求不断提高，动力电池生产企业对提高锂电池能量密度的诉求上升。在三元材料中，三种元素的功能定位不同，镍在三元材料中起提高材料能量密度的作用。动力电池能量密度是影响纯电动乘用车续航的主要因素，而增加三元材料中镍的相对含量是提高电池能量密度的关键，因此提高三元材料中镍的相对含量，从而提高纯电动汽车续航里程，是纯电动乘用车向高续航里程发展的必要选择。此外，从成本角度而言，提高三元材料镍含量也是降低三元材料整体成本的必要途径。在三元材料的整体成本中，原材料成本占比超过80%。相比镍资源，中国钴资源更为匮乏，作为三元材料的原材料，钴金属盐化合物与镍金属盐化合物之间的价差明显，钴原材料的价格高企是制约三元材料成本下降的关键因素之一。在三元材料中，镍的使用量增加，钴用量则可大幅减少，使得三元材料单位成本获得