正極風雲：磷酸鐵鋰VS三元鋰電_風聞

本文系基於公開資料撰寫，僅作為信息交流之用，不構成任何投資建議。 

今年新能源汽車產業迎來了需求爆發點。截至11月，國內新能源汽車產銷分別達到302.3萬輛和299.0萬輛，同比增長均為1.7倍。超越過去兩年的銷量之和。

產銷兩旺帶來的就是行業超高景氣。所以2021年，A股各大行業，沾上新能源汽車概念的股票就一飛沖天，基金經理們見面的相互問候，從“有沒有白酒？”變成了“有沒有新能源？”

新能源汽車產業鏈的壓艙石，就是電池，進一步拆解，電池又由所謂的四大金剛組成，分別是正極、負極、電解液、隔膜。而正極材料是四大材料中可謂最重要的一環，為什麼這麼説呢？

**正極是材料技術進步最重要的發力點。**我們知道提升能量密度是解決新能源汽車裏程焦慮的關鍵因素。具體來説，隔膜的主要功能是隔離正、負極並阻止電子穿過，同時允許鋰離子通過；

電解液則負責傳導鋰離子，兩者主要影響着鋰離子的安全性能，可以理解為安全部件。而負極更多的是影響電池快充性能、循環壽命，因此正極材料性能很大程度上決定了電池的能量密度。

**正極是系統成本下降最重要的發力點。**動力電池的成本佔到整車成本的30%-40%，在國內補貼逐步退坡的背景下，降低成本成為行業的頭等大事。正極材料的成本最高佔到動力電池成本的40%，是車企和電池企業做夢都想節省的材料。

事實上，自上世紀90年代鋰電池面世以來，其發展就一直是在探索正極材料的道路上前行。我們今天見到的磷酸鐵鋰電池、三元電池、鈷酸鋰電池，都是以正極材料命名的。

圖1：動力電池四大材料成本結構，資料來源：中國產業信息網

經過30餘年的發展，當前用作鋰電池的正極材料其實並不少，產業化的主要有鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）和三元材料（NCM、NCA）。

其中鈷酸鋰是最早產業化的正極材料，技術已經比較成熟，目前主要用於手機等消費電子產品；磷酸鐵鋰和三元主要用於動力電池，正是市場關注度最高的兩大路線，這兩大材料方向的爭鬥也頗具故事性，也是下文分析的重點。

圖2：正極材料性能對比，資料來源：錦緞研究院根據公開資料整理

01

磷酸鐵鋰還能獨領風騷嗎

其實自2009年我國發展新能源車以來，一直到2015年，成本低、循環壽命高的磷酸鐵鋰電池一直是主流路線，其佔比最高超過70%（受限於能量密度，當時的純電動乘用車主要以小型和微型為主）。

轉折點在2017年，隨着政策補貼調整到鼓勵追求高能量密度，以及三元鋰電池技術的進步，三元電池憑藉高能量密度反客為主，逐漸取代磷酸鐵鋰成為行業主流，佔比快速提升到67%，似乎正極材料之爭彼時已經蓋棺定論了。

但過去的一年多，磷酸鐵鋰卻吹響了反攻的號角。從去年年初以來，磷酸鐵鋰電池的裝機佔比從38.3%開始一路追趕三元電池，到今年6月份，磷酸鐵鋰的裝機量實現反超，至今已連續5個月超過三元的裝機量。

覆盤今年磷酸鐵鋰電池的戰績，可以説相當亮眼，1-10月份，磷酸鐵鋰電池的裝機量達到53.2GWh，同比增長316.4%，佔到總裝車量的49.5%，如今磷酸鐵鋰已經形成了與三元電池平分天下之勢。從產量角度看，磷酸鐵鋰電池更是早已高過三元電池。

圖3：今年6月份以來磷酸鐵鋰的裝機量超過三元，資料來源：中國汽車動力電池產業創新聯盟，華創證券

圖4：2021年主要正極材料產量情況。資料來源：鑫羅資訊

在資本市場上，磷酸鐵鋰正極材料板塊同樣迎來高光時刻，德方納米（SZ：300769）、富臨精工（SZ：300432）、龍蟠科技（SH：603906）等股價均創下歷史新高。

磷酸鐵鋰的大風甚至吹燃了磷化工這一夕陽產業：整個磷化工產業鏈的過去10年市值表現一直面露菜色——磷化工指數10年間幾乎跌了50%，直到這波磷酸鐵鋰的大行情，磷化工產業成功煥發第二春，目前已有不少磷化工企業“跨界”進軍磷酸鐵鋰項目，包括新洋豐（SZ：000902）、雲天化（SH：600096）、川發龍蟒（SZ：002312）等等。

首先要回答的問題是，為什麼磷酸鐵鋰還能“回潮”，究其原因，主要是以下三方面的催化結果（亦可參考過去錦緞的相關文章，做多諸多論述）：

**1) 成本。**如今政策貼退坡倒逼車企控制成本，車企又進一步對動力電池企業提出了降本要求，成本更低的磷酸鐵鋰開始被重視。現在包括特斯拉、小鵬在內的眾多車企也陸續推出磷酸鐵鋰版本車型，甚至連戴姆勒集團也表示，未來將使用更便宜但功率較低的磷酸鐵鋰電池。

**2) 結構創新。**寧德時代的CTP和比亞迪刀片電池技術讓磷酸鐵鋰電池的整車角度的能量密度上了一個新台階。

**3) 安全性。**隨着電動車滲透率的提升，大街小巷的電動車越來越多，安全性逐漸得到市場的更多關注，而非此前唯能量密度論。

相對三元，磷酸鐵鋰的優勢體現在成本低、循環使用壽命長，並且安全性佔優，在市場導向偏向強調低成本和安全性的時候，磷酸鐵鋰的回潮也就不難預見了。

圖5：三元和鐵鋰的性能全面對比，資料來源：德邦證券

但精彩的故事，到上面可能並未結束，電池的技術創新像熱戀中的情侶，總有聊不完的話題。我們觀察到，新能源市場的風向可能再一次發生轉向，而正極市場，可能再一次迎來轉折點。

02

風雲再起

【1】 “新規範”

11月18日，工信部對《鋰離子電池行業規範條件（2021年本）》（徵求意見稿）和《鋰離子電池行業規範公告管理辦法（2021年本）》（徵求意見稿）進行公示。其中提出，引導企業減少單純擴大產能的製造項目，加強技術創新、提高產品質量、降低生產成本。

深入到細節上面，新規範要求：能量型動力電池項目單體能量密度應≥180Wh/kg，電池組能量密度應≥120Wh/kg。對於電池組的能量密度要求，目前三元和磷酸鐵鋰基本不受新規限制，但對於單體能量密度的要求，主流的磷酸鐵鋰電池單體能量密度還在160Wh/kg附近，相當一部分產品尚無法滿足新規要求。

所以意見稿一發布，多家動力電池企業便得到不少投資者的關切問候：公司磷酸鐵鋰電池的單體能量密度能否達到新要求，量產有沒有困難？

當然新規範並非要壓制磷酸鐵鋰路線發展，事實上，新規範同時對正極材料提出新的要求：磷酸鐵鋰比容量≥150Ah/kg；三元材料比容量≥175Ah/kg。現在的行業情況是，三元8系及以上高鎳材料毫無疑問均達標，但三元5系及以下的量產比容量或有部分企業不達標，三元材料們也一樣要緊張起來。

在筆者看來，新規範是鼓勵大家往高能量密度、高產品質量方向努力，並非要對磷酸鐵鋰和三元材料的“路線之爭”下個結論，對於最近被磷酸鐵鋰壓制的三元電池，由於其天然的能量密度高的屬性，再次迎來發展的東風。

【2】終端需求是第一推動力

政策畢竟只能給出方向，消費者需求才是實打實的。

近日汽車界的大事非廣州車展莫屬了，跟以往大不同的是，本次車展上不僅僅是合資車企，連國產車企也密集發佈20萬元以上高端電動車型，並且其純電續航均在600km以上，多款車型甚至達到1000km。續航里程長的高端款電動車成為車展的重頭戲。

事實上，伴隨着國民財富的積累，人們對車的要求和品質越來越高，市場對中高端電動車的需求越來越大，A、B級電動車正在成為新的推動力。從本次廣州車展新亮相的車型，到蔚來ES8、小鵬P7、領克001等車型的暢銷，這個趨勢已悄然發生。

參照燃油車市場，A、B級車是主流，A00級別車型基本沒有市場。而在新能源市場，低續航的A00級別車型佔比最高，但是其市佔率正逐漸萎縮；反觀高續航B級電動車的滲透率正快速提升。

圖6：新能源A00級車萎縮，A、B級車快速提升，資料來源：乘聯會

另一層面，A00級別車主買的是性價比（成本低），五菱宏光MINI、長安奔奔這類的A00級車是定位城市代步，其應用場景非常有限，世界那麼大，有誰不想開着心愛的電動車去遠方。

還有一點，容易被忽略，隨着汽車智能化下半場的到來，智能座艙、自動駕駛、車內娛樂等附加功能也將進一步提升耗電量（關於汽車智能化下半場，我們將在近期的報告中展示）

結論就是：車上電池未來的負載，只會越來越高。

那麼問題就來了，隨着中高端車型陸續上市，續航里程又將成為重要的參數，而被磷酸鐵鋰短暫壓制的三元電池，可能迎來強勁的需求支撐。

【3】美國的接力棒

作為全球第二大汽車市場，美國市場汽車銷量在1700萬輛左右，但美國今年前三季度的新能源車滲透率僅有3.7%。在這場電動化全球浪潮中，美國此前給外界的印象是毫無參與感可言，特朗普執政時期美國甚至退出了《巴黎協議》。

但是新領導人上台後，情況發生180度逆轉，今年8月份，拜登政府提出2030年實現全美新能源汽車銷量50%的目標，三個月後，美眾議院通過了拜登1.75萬億美元的刺激法案，其對新能源補貼力度大超市場預期。

隨着新政府對新能源汽車的支持，預計美國也將趕上這波新能源浪潮，也成為產業鏈明年最期待的爆點市場。美國通用、福特等傳統本土車企的電動化轉型加速和特斯拉、Lucid等新勢力的壯大，美國新能源車的供給端問題也不大。

下面敲重點，美國新能源汽車的本土電芯供應主要是LG化學、松下、三星SDI、SKI、等日韓企業在美國的工廠，而上述企業都以三元路線為主。

值得重申的是，作為電動車領導者的特斯拉同樣熱衷於三元路線，雖然近期國產Model 3部分採用了磷酸鐵鋰的方案，但絲毫不改變其以三元為主的發展路線。去年馬斯克在“電池日”上發佈的4680大圓柱電池便是其三元高鎳路線的代表作之一。到2022年之後，特斯拉和松下的4680高鎳圓柱電池將迎來量產，目前國內的相關產業鏈企業已經參與進來。

圖7：美國新能源車税收政策對比，資料來源：公開信息

03

投資思路的再梳理

經過以上的分析，我們對兩大正極材料的“鬥法”的歷史、現狀和未來都有了進一步的認識，映射資本市場，我們勢必要再次梳理鋰電池正極材料的投資思路。

【1】能量密度的提升再成主旋律

從去年開始，磷酸鐵鋰一直火到現在，大有推倒三元之勢，很大一部分原因是大家開始重視成本和安全性而非單純的能量密度（里程）。但事實上，能量密度（里程）的提升一直是新能源行業進步的關鍵因素。

為什麼國家盯着能量密度不放？前文已經提到，里程焦慮是制約新能源車大規模推廣的重要因素。雖然現在主流的電動車續航在500公里左右（實際使用還要打個折扣），但跟燃油車比起來，差距還是比較大。

如果電動車的真實續航里程達到800公里，甚至跨越1000公里的時候，車主的里程焦慮會大大降低。新能源汽車商業化最為成功的車企特斯拉，其近十年不斷提升的續航里程，也正説明了能量密度的重要性。

那麼如何讓電池的能量密度繼續提升？無非就是在材料體系和結構層面的創新。

先説材料體系創新，對於磷酸鐵鋰，受磷酸鐵鋰材料理論比容量（170mAh/g）的限制，電池單元能量密度的提高空間已經越來越小。相反，三元材料正處在技術的快速迭代期，從NCM333到NCM523再到NCM811，其能量密度是逐步提升，NCM811能量密度相較於目前主流三元NCM523，能量密度提升可18%左右。

實際上，三元正極材料是綜合了鈷酸鋰（LiCoO2）、鎳酸鋰（LiNiO2）和錳酸鋰（LiMnO2）三種正極材料的優點，其電化學性能及物理性能隨着這三種過渡金屬元素的比例改變而不同，可以持續優化。

對於結構層面創新，當前電池結構層面的優化已經簡益求簡，像CTP技術和刀片電池，其電池包中能省的零部件都省了，未來只剩CTC技術（無模組），能量密度提升空間越來越小。這些都註定磷酸鐵鋰在長續航電池方面難有建樹，所以這次新政策是點了名要讓三元電池往高鎳發展。

圖8：主要三元正極材料分類，資料來源：中國化學與物理電源行業協會，鑫欏資訊

【2】便宜再便宜

大家有沒有發現，新能源車的銷量呈現啞鈴狀，高端車型和低端代步車型銷量高，中間經濟車型的銷量小。之所以會出現這種情況，內在原因還是動力電池的價格不夠便宜。

到這裏有人會説，要比拼成本，那不還是磷酸鐵鋰電池的長項嗎？

事實上，三元電池雖然現階段成本高於磷酸鐵鋰，但憑藉材料體系的創新，其成本仍有較大的下降空間。

在三元正極的成本中，原材料成本對三元材料價格影響顯著，其佔比超過80%，尤其是鈷的價格，一直居高不下，而且鈷材料對外依存度高達90%。目前業內一致的方案就是採取高鎳低鈷甚至無鈷方案。

根據行業測算，NCM811電池正極材料的鈷含量相比NCM523的鈷含量由12.2%降至6.1%，折算到動力電池每kWh用鈷量從0.22kg降至0.09kg，降幅高達59%，在鈷價大漲的今天，三元高鎳的材料成本優勢越發凸顯。今年以來，高鎳在三元的佔比已從最開始的20%提升至現在的將近50%。

其次，三元正極往高鎳發展後，其能量密度一般要比磷酸鐵鋰或者三種中鎳高出20-30%，換言之，攜帶相同容量的電池，對應負極、電解液、隔膜、銅箔、鋁箔等成本也將同步下降。

再者，三元高鎳材料由於製備難度較高，現在的量產規模仍然較小，未來隨着電動車銷量增長帶來的規模效應和生產良率的提升（目前行業良率80%左右），也可進一步降本。

最後值得一提的是，由於三元正極材料佔電池價值量的比重大，目前三元正極產業鏈已經逐漸形成一體化的趨勢，如華友鈷業（SH：603799）涉及上游鈷鎳鋰礦產、金屬鹽和前驅體，正在向三元正極佈局，三元正極企業容百科技（SH：688005）、長遠鋰科（SH：688779）正往前驅體佈局。頭部企業的一體化整合也將帶動行業成本的下行。

圖9：三元材料產業鏈的主要參與企業，資料來源：公司公告

從長期看，三元高鎳和磷酸鐵鋰的成本差距會越來越小。根據財通證券的測算，預計2030年高鎳電池成本最終會和磷酸鐵鋰相當。

圖10：未來三元電池pack價格趨勢（元/Whh），資料來源：GGII，財通證券

行文至此，結論已清晰可見，三元電池在鋰電池界仍然佔據着舉足輕重的地位。現在的磷酸鐵鋰電池憑藉成本和安全優勢雖然壓着三元電池一頭，但臨近2022年，三元的回暖也越來越近。

【3】正極的江湖可能還是雙龍戲珠

此處需要明確提示大家，上文對於三元筆者用的詞是“回暖”而非“反噬”，我們看好的是三元材料佔比的相對提升，而對磷酸鐵鋰有什麼偏見。相反，我們一直認為磷酸鐵鋰和三元各有千秋，未來正極的江湖可能仍還是雙龍戲珠，而不是某一個材料的獨角戲。

早在去年8月發佈的文章《寧德時代與比亞迪的戰爭》中，我們已有判斷，CTP/刀片電池將給磷酸鐵鋰一個挽回份額的契機，但這也並不意味着三元材料又將走向沒落，因為三元電池的能量密度比磷酸鐵鋰高很多，且理論密度上限更高。

因此未來幾年內仍大概率是磷酸鐵鋰和三元共存的局面，尚不存在誰要取代對方的説法。這也是為什麼行業領軍企業如寧德時代和比亞迪等同時佈局這兩個材料的原因。

【4】哪些玩家值得注意？

説了這麼多，對於做投資的人來説，可能最關心的問題是：新趨勢下，哪些公司值得關注？

跟負極、隔膜和電解液不同的是，我國正極材料市場整體集中度仍然較低，頭部企業出貨份額均較為接近，尚未出現絕對的行業龍頭企業，正極市場的市場競爭依然激烈，雖然是四大材料裏最重要的，卻也是盈利能力最低的。

圖11：動力電池四大材料利潤率和費用率情況，資料來源：中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會

對於三元電池的技術升級方向，隨着鎳含量提高，電池熱失控等風險隨之提高，這給電芯生產和電池熱管理企業提出更高要求，同時高鎳正極也會帶來三元前驅體配方、正極燒結、改性難度的大幅提升，行業技術壁壘再次提高。

所以現在市場雖然很分散，但我們預判未來集中度會進一步提升，正極領域也是極有可能走出全球性龍頭企業，容百科技（SH：688005）、當升科技（SZ：300073）等頭部企業進入了我們的視線。

風雲再起時，試問誰主沉浮？可能不久後，我們就能看到答案。