有色与新材料专题报告（锂）：动力电池材料体系与市场分析

目 录摘要： 1一、力池业况 4动力电池是增长最快的制造业之一 4动力电池行业拥有一条长产业链 4动力电池的工作原理 5二、力池料系 6正极：三元逐渐式微，铁锂成为主流 6负极：石墨主导，新技术多点开花 7电解液：LiFSI和LiPF6共舞 7隔膜：湿法更适合高容量电池 9集流体：传统集流体盈利承压，复合集流体开始量产 10三、力池本分析 11动力电池成本构成 11锂电材料价格分析 13四、力池求分析 16中国动力电池销售情况 16中国动力电池市场格局 18动力电池需求预测 20免责明 22图目录图表1： 全球新能源车销量高增，25年将达到2000万辆 4图表2： 全球动力电池需求高速增长，25年将突破1TWh 4图表3： 动力电池产业链涉锂示意图 4图表4： 锂离子电池充放电化学反应式（上式：正极，中式：负极，下式：电池） 5图表5： 锂电池与其他二次电池能量密度比较 5图表6： 动力锂电池能量密度不断提高 5图表7： 动力电池常用正极材料及其性能参数 6图表8： 三元装机份额降至31.......................................................................6图表9： 铁锂装机份额达69.........................................................................6图表10： 动力锂电池负极材料分类 7图表11： 动力电池电解液的构成 8图表12： LiPF6和LiFSI锂盐性能对比 8图表13： LiPF6和LiFSI生产成本对比 8图表14： 干法隔膜与湿法隔膜性能对比 9图表15： 以负极集流体为例，传统集流体和复合集流体对比 10图表16： 磷酸铁锂电池成本构成 11图表17： 三元523电池成本构成 11图表18： 铁锂电池成本表 12图表19： 三元523电池成本表 12图表20： 动力电池单位成本(元/Wh) 13图表21： 动力电池单位利润(元/Wh) 13图表22： 上游资源-钴价走势(万元/吨) 14图表23： 上游资源-镍价走势(万元/吨) 14图表24： 上游资源-锂价走势(万元/吨) 14图表25： 上游资源-锂盐价格走势(万元/吨) 14图表26： 中游锂电材料-磷酸铁价格走势(万元/吨) 14图表27： 中游锂电材料-三元前驱体价格走势(万元/吨) 14图表28： 中游锂电材料-铁锂正极价格走势(万元/吨) 15图表29： 中游锂电材料-三元正极价格走势(万元/吨) 15图表30： 中游锂电材料-负极价格走势(万元/吨) 15图表31： 中游锂电材料-隔膜价格走势(万元/吨) 15图表32： 中游锂电材料-电解液价格走势(万元/吨) 15图表33： 中游锂电材料-PVDF价格走势(万元/吨) 15图表34： 下游电池价格走势(元/Wh) 15图表35： 中国动力电池产销两旺，行业高速增长（单位：GWh） 16图表36： 三元电池销售结构 16图表37： 铁锂电池销售结构 16图表38： 三元电池月装机量（单位：GWh） 17图表39： 三元电池装机份额 17图表40： 铁锂电池月装机量（单位：GWh） 17图表41： 铁锂电池装机份额 17图表42： EV电池月装机量（单位：GWh） 17图表43： EV电池装机份额 17图表44： PHEV电池月装机量（单位：GWh） 18图表45： PHEV电池装机份额 18图表46： 中国动力电池企业有40家左右给车企配套（单位：家） 18图表47： 车企与电池厂配套关系 19图表48： 主要企业装机市场份额 19图表49： 全球新能源车销量预测 20图表50： 全球新能源车销量预测 21一、动力电池行业概况在全球大力推进能源转型与碳中和的时代背景下，全球新能源车销量高增，2018年200202212004454，2022400GWh500GWh，20251TWh。图表1：全球新能源车销量高增年将达到2000万辆 图表2：全球动力电池需求高速增长，25年将突破1TWh20001200800400

150906030

12001000800600400200

140120100806040200 02019 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E

0 02019 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E全球新能源车销量 全球市场增速 全球动力电池装机 动力电池增速资料来源：GGII中信期货研究所 资料来源：GGII、动力电池产业创新联盟中信期货研究所Pack（（。图表3：动力电池产业链涉锂示意图资料来源：公开资料、SMM、GGII中信期货研究所动力电池的工作原理其Li+“LCoO图表4：锂离子电池充放电化学反应式（上式：正极，中式：负极，下式：电池）资料来源：《锂离子电池发展现状及其前景分析》（闫金定，2014）中信期货研究所相比其他蓄电池，动力锂电池具有以下优势：1）150-250Wh/kg320Wh/L3.2-4.2V；3）在正存情池的自电通有5循寿忆效，400010005）充放电效率高，电池循环充放电过程中的能量转换效率达到90以上；6）1545℃图表5：锂电池与其他二次电池能量密度比较 图表6：动力锂电池能量密度不断提高资料来源《化学电源（程新群中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所二、动力电池材料体系6）图表7：动力电池常用正极材料及其性能参数正极材料磷酸铁锂三元材料锰酸锂比能量(Wh/kg)549588480比容量(mAh/g)130-150155-190100-120工作电压(V)3.343.603.80400020001500优点成本低廉，循环寿命很高自放电率低，能量密度高成本低廉，工艺简单缺点能量密度低于三元成本高于磷酸铁锂循环寿命较低适用场景电动汽车，储能，两轮车等电动汽车，消费电子储能，电动工具资料来源：公开资料中信期货研究所由于铁锂电池具有更低的成本和价格，在过去两年碳酸锂价格从不到10万上涨502021到40升至69，成为流今初来于碳锂格幅跌镍钴103.9GWh61图表8：三元装机份额降至31图表9：铁锂装机份额达6930.630.62023 2022 2021 2020

69.169.12023 2022 2021 2020资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所负极材料为动力锂电池的核心材料，应该具备以下特点：1）LiC6372mAh/g，并且其规模化量产得成本低于其他材料，石墨类负极材图表10：动力锂电池负极材料分类资料来源：《动力锂电池产业结构及发展展望》（田春筝，2018）中信期货研究所电解液：LiFSILiPF61/1000-1/500S/cm离子迁151.0151.01.80无水氢氟酸单耗(吨) 单价(万元/吨)占总成本LiPF67.8万元/吨 原材料合计DMCEMCLiPF6LiPF6图表11：动力电池电解液的构成资料来源：天赐材料招股说明书中信期货研究所LiFSILiPF6（LiFSI（LiFSILiFSILiPF6，LiPF6（LiFSILiPF61-2吨。分解温度>200℃>80℃氯化亚砜1.500.45氧化电压≤4.5V>5V氯磺酸0.800.11溶解度易溶易溶分解温度>200℃>80℃氯化亚砜1.500.45氧化电压≤4.5V>5V氯磺酸0.800.11溶解度易溶易溶基础物性电导率最高较高碳酸锂0.203046化学稳定性 较稳定差热稳定性较好差单耗(吨) 单价(万元/吨)占总成本LiFSILiPF6LiFSI氨基磺酸 0.70 0.8 4氟化氢 0.40 1.5 5电池性能 高温性能 好 一般低温性能低温性能好一般碳酸锂0.253065循环寿命高一般五氯化磷1.700.57氢氧化钠0.090.51氢氧化钠0.090.51合成工艺复杂简单工艺成本碳酸锂0.203046成本高低原材料成本10.0万元/吨 图表14：干法隔膜与湿法隔膜性能对比要求作用单拉干法双拉湿法异步拉伸 同步拉伸工艺原理晶片分离晶型转换热致相分离一致性 一般 较好在一定机械强度下厚度 尽可能小越厚穿强度越好保证在良好透过性

减小内阻可大 20-50微米 5-10微功率充放电保证较低的电孔径分布

的情况下满足不同电池性能的需求

阻和较高离子

0.01-0.30微米 0.01-0.10微米孔隙率 隔膜表面孔的直及分布的均匀性闭孔湿度 高于电池正常使用熔断温度 尽可能高穿刺强度 足够的

升充放电性能防止电池过热防止隔膜熔化造成电池内部再短路防止锂枝晶、极片毛刺刺穿隔膜造成短路

30-40 35-45145度 130度30-40 35-45170度 150度200-400gf 300-550gf足够的横向拉伸强度纵向拉伸强度130-150足够的横向拉伸强度纵向拉伸强度130-150Mpa140-160Mpa<100Mpa130-160Mpa横向热收缩 较小的 <1 <6纵向热收缩 <3 <3产品 单层PP/PE膜及复合隔膜

单层PP隔膜 单层PE隔膜成本 相对较低 最低 较高 最高环境友好 友好 需要成孔剂 需要大量溶资料来源：恩捷股份招股说明书、旺财锂电中信期货研究所B、SPETPP30-60nm1μm100针刺、高位跌落、重物冲击实验。2）5。4）本势。6.5μm复铜的产本于比6μm统箔38。图表15：以负极集流体为例，传统集流体和复合集流体对比传统电解铜箔复合铜箔工艺原理溶铜电解+电镀真空镀膜(磁控溅射)+水电镀组成纯铜PET/PP，铜种子层沉积，化学电镀结构①6μm铜②4.5μm铜①1μm+4.5μmPET/PP+1μm②1μm+2.5μmPET/PP+1μm特点单位面积更轻，提高能量密度；阻燃结构设计控制内短路，安全；原材料成本大幅降低，经济性好。资料来源：调研纪要中信期货研究所三、动力电池成本侧分析动力电池成本构成LiPF6、GWh194010001250（18019002023742.9负极8.2膜5.2液8.8流铜+箔占19.5每GWh磷酸铁锂电池使用10（，1/3501/2按照最新的产业链调研数据，我们测算三元523电池每GWh单耗为1700吨5系1000105015502023752362.45.73.06.710.0GWh5237101/314，105060图表16：磷酸铁锂电池成本构成 图表17：三元523电池成本构成15.542.919.58.8

12.210.06.712.210.06.73.05.762.4正极 负极 隔膜 电解液 集流体 其他 正极 负极 隔膜 电解液 集流体 其他资料来源：、SMM中信期货研究所 资料来源：、SMM中信期货研究所图表18：铁锂电池成本表铁锂成本测算每GWh单耗单位单位价格(万元)单位成本(元/Wh)成本占比磷酸铁锂正极1940吨9.80.18942正极导电剂(AB)30吨18.00.0051正极黏贴剂(PVDF:LFP)38吨13.50.0051分散剂(NMP)8吨2.00.0000正极集体流(铝箔)360吨3.00.0112负极活性物质(石墨)1000吨3.60.0368负极粘结剂1(SBR)30吨20.00.0061负极粘结剂2(CMC)30吨4.90.0010负极集流体(铜箔)750吨10.70.08018电解液1250吨3.10.0399隔膜1900万平1.20.0235壳体&辊压膜&其他1套0.10.05011电芯材料成本合计元/Wh0.446折旧元/Wh0.010电费、人工等合格率元/Wh0.04097单Wh综合成本0.511其中：碳酸锂510吨300.15334六氟磷酸锂180吨15.70.0286资料来源：GGII、SMM、Wind、鑫椤锂电中信期货研究所计算图表19：三元523电池成本表NCM523成本测算每GWh用量单位单位价格(万元)单位成本(元/Wh)成本占比NCM5系正极1700吨23.10.39362正极导电剂(AB)29吨18.00.0051正极黏贴剂(PVDF:三元)36吨32.50.0122分散剂(NMP)7吨2.00.0000正极集体流(铝箔)330吨3.00.0102负极活性物质(石墨)1000吨3.60.0366负极粘结剂1(SBR)39吨20.00.0081负极粘结剂2(CMC)39吨4.90.0020负极集流体(铜箔)530吨10.00.0538电解液(三元)1050吨4.00.0427湿法隔膜1550万平1.20.0193壳体&辊压膜&其他1套0.10.0508电芯材料成本合计元/Wh0.629折旧元/Wh0.010电费、人工等合格率元/Wh0.04097单Wh综合成本0.700其中：每GWh用量单位单位价格(万元)单位成本(元/Wh)成本占比碳酸锂710吨30.00.21334镍520吨17.20.08914钴212吨30.00.06410六氟磷酸锂121吨15.70.0193资料来源：GGII、SMM、、鑫椤锂电中信期货研究所计算202120222022；2023铁锂电池较三元始终有2毛左右的成本优势，峰值时期铁锂成本为0.86元/Wh，三元523则高达1.10元/Wh，当前铁锂成本为0.55元/Wh，三元523成本为0.71元/WhWh0.25图表20：动力电池单位成本(元/Wh) 图表21：动力电池单位利润(元/Wh)1.210.80.60.4

523方形三电芯 811方形三电方形磷铁锂芯

0.250.200.150.100.050.00-0.052021年1月 2021年9月 2022年5月 2023年1月方形单位毛利 方形铁单位利资料来源：SMM中信期货研究所 资料来源：SMM中信期货研究所锂电材料价格分析2018、201920202020202120227，20202021，2022图表22：上游资源-钴价走势(万元/吨) 图表23：上游资源-镍价走势(万元/吨)70 3029.417.229.417.22050154010202017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年资料来源：SMM中信期货研究所 资料来源：SMM中信期货研究所图表24：上游资源-锂价走势(万元/吨) 图表25：上游资源-锂盐价格走势(万元/吨)1711710

6029.429.44030201002017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年电池级酸锂 氢氧化锂资料来源：中信期货研究所 资料来源：中信期货研究所PVDF、。PVDF2022图表26：中游锂电材料-磷酸铁价格走势(万元/吨) 图表27：中游锂电材料-三元前驱体价格走势(万元/吨)3.0 1.258.851.258.852.5142.0 121.5 108年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年年资料来源：SMM中信期货研究所 资料来源：SMM中信期货研究所图表28：中游锂电材料-铁锂正极价格走势(万元/吨) 图表29：中游锂电材料-三元正极价格走势(万元/吨)20 5040153010 2010502019年 2020年 2021年 2022年 2023年

三元523 三元622 三元资料来源：中信期货研究所 资料来源：中信期货研究所图表30：中游锂电材料-负极价格走势(万元/吨) 图表31：中游锂电材料-隔膜价格走势(万元/吨)654

天然石墨(端) 人造负极

321

湿法5um 湿法7um 湿法资料来源：中信期货研究所 资料来源：中信期货研究所图表32：中游锂电材料-电解液价格走势(万元/吨) 图表33：中游锂电材料-PVDF价格走势(万元/吨)14 10012 8010 6086 404 202 00电解液:磷酸铁锂 电解液:三元圆柱 PVDF:LFP: PVDF:三元资料来源：中信期货研究所 资料来源：中信期货研究所图表34：下游电池价格走势(元/Wh)1.210.80.60.42021年 2022年 2023年523方形三电芯 523软包三电芯 方形铁电芯资料来源：中信期货研究所四、动力电池需求侧分析2023年上半年中国动力电池产销两旺，供给增速高于需求增速。37GWh。256.5GWh152.1GWh，56.7GWh的储能。因此，动力电池的下游结构为45纯电动装车，9插混装车出口，12图表35：中国动力电池产销两旺，行业高速增长（单位：GWh）2001801601401201008060402002019-06 2019-12 2020-06 2020-12 2021-06 2021-12 2022-06 2022-12 2023-06动力电池装车量 动力电池出口量 动力电池产量资料来源：中信期货研究所202399.8GWh3948.0GWh39.4GWh，0.3GWh156.3GWh61103.9GWh17.2GWh31.2GWh48.139.520.011.066.5图表36：三元电池销售结构 图表37：48.139.520.011.066.5装车 出口 储能 流通及存 装车 出口 储能 流通及存资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所2023年上半年装车端三式微。上年元池装机48GWh，同增长35，32104GWh6168。图表38：三元电池月装机量（单位：GWh） 图表39：三元电池装机份额10.18.710.18.78.09.06.75.41210864201月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2021 2022 2023

30.630.61月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2023 2022 2021 2020资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究图表40：铁锂电池月装机量（单位：GWh） 图表41：铁锂电池装机份额22.719.0 22.719.0 17.115.210.7201510501月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月

69.169.11月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2021 2022 2023 2023 2022 2021 2020资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所2023年上半年插混装机翻番增长。上半年EV电池总装机116.5GWh，同比增长32，份额83。PHEV总机23.6GWh，比长129份提至17。图表42：EV电池月装机量（单位：GWh） 图表43：EV电池装机份额30 24.621.8 19.224.621.8 19.216.512.774.720 8015 7510 705 651月2月3月4月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2021 2022 20232023 2022 2021 2020资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所图表44：PHEV电池月装机量（单位：GWh） 图表45：PHEV电池装机份额

5.25.24.73.73.63.82.61月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2021 2022 2023

15.715.78641月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2023 2022 2021 2020资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所 资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所40100MWh(66)风(50)龙(71、汽丰(57)。中创航到一一为广乘车(7以五家别吉(17零跑(29。比亚迪除了自供，还外售给了长安、东风、一汽和一汽丰田。汽能源(88743图表46：中国动力电池企业有40家左右给车企配套（单位：家）43504030201001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月2021 2022 2023资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所图表47：车企与电池厂配套关系资料来源：GGII中信期货研究所计算按装量算6宁额451比迪达27.中创航.8纬4.国轩3.7，力池业CR5达90。60图表48：主要企业装机市场份额6002020年 2021年 2022年 2023年宁德 比亚迪 中航 亿纬 国轩 其他资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所计算

动力电池需求预测EVPHEV2023/24/25为925/1267/1660GWh，比增长33/37/31目前全球前10家电池厂产已经能图表49：全球新能源车销量预测单位：万辆20192020202120222023E2024E2025E中国市场14214637771289511131345新能源乘用车（内销）102111299566691843994新能源乘用车（内销）增速8916989222218新能源乘用车渗透率5.05.8新能源乘用车（出口）252259112157204265新能源乘用车（出口）增速73-1216390403030新能源商用车（含出口）14121834476686中国商用车渗透率3.32.33.9海外市场96170303393505723889欧洲市场54127216251292437525欧洲新能源车销量增速4913