鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)和電池外殼組成。正極材料是鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素，直接決定了電池的能量密度和安全性，進(jìn)而影響電池的整體性能。

正極材料在鋰電池材料成本中占比最大，占45%，其成本也直接決定了電池的整體成本。因此，正極材料在鋰電池中發(fā)揮著重要作用，直接引領(lǐng)著鋰電池行業(yè)的發(fā)展。

在電動(dòng)汽車的成本構(gòu)成中，動(dòng)力系統(tǒng)占比最大，接近50%。電力系統(tǒng)主要由電池、電機(jī)和電控組成，其中電池為核心，占成本的76%，電機(jī)占13%，電控占11%。

在電池系統(tǒng)的成本構(gòu)成中，正極約占電池成本的45%，負(fù)極約占電池價(jià)格的10%，隔膜約占電池費(fèi)用的10%，電解質(zhì)約占電池的10%。該比例約為10%，其他成分約占25%。

 

正極材料的組成

鋰電池正極材料主要包括活性材料、導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、集電器、添加劑、輔助材料等。正極材料的主要原料包括硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷、金屬鎳、電池級(jí)碳酸鋰、電池級(jí)氫氧化鋰，主要輔助材料包括燒堿、氨水、硫酸等。這些原輔材料主要是散裝化學(xué)品。市場(chǎng)供應(yīng)相對(duì)充足。

 

 

正極材料分類

鋰電池按正極材料體系劃分，一般可分為鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）、三元材料鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰（NCA）等。其中，磷酸鐵鋰主要用于新能源汽車和儲(chǔ)能電池市場(chǎng)，三元材料廣泛應(yīng)用于新能源乘用車、電動(dòng)自行車和電動(dòng)工具電池市場(chǎng)。

不同的正極材料有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。鋰鈷氧化物正極材料具有良好的電化學(xué)性能和加工性能，以及相對(duì)較高的比容量，但鋰鈷氧化物材料成本高（金屬鈷昂貴），循環(huán)壽命低，安全性能差。

與鈷酸鋰相比，錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無(wú)污染、安全性能好、倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)。然而，其比容量低、循環(huán)性能差，尤其是高溫循環(huán)性能，使其應(yīng)用受到極大限制。

磷酸鐵鋰價(jià)格低廉，環(huán)境友好，安全性能高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能好，但能量密度低，低溫性能差。鎳鈷錳三元材料結(jié)合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰的優(yōu)點(diǎn)。與磷酸鐵鋰和錳酸鋰等正極材料相比，三元材料具有更高的能量密度和更長(zhǎng)的巡航范圍。

 

正極材料產(chǎn)業(yè)鏈

正極材料是鋰離子電池最關(guān)鍵的原材料。鋰電池正極材料的上游是鋰、鈷、鎳等礦物原料，它們與導(dǎo)電劑和粘合劑結(jié)合制成前體。前體是通過(guò)一定的工藝合成而成的正極材料，用于不同的領(lǐng)域。

鋰電池的正極材料是決定鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素，對(duì)電池的能量密度和安全性能起著主導(dǎo)作用，正極材料的成本也很高。下游鋰電池制造領(lǐng)域主要分為動(dòng)力鋰電池、消費(fèi)類鋰電池和儲(chǔ)能類鋰電池，最終應(yīng)用于新能源汽車、手機(jī)、便攜式電腦和儲(chǔ)能站。

 

 

正極材料市場(chǎng)規(guī)模

由于上游鋰、鈷、鎳等金屬價(jià)格大幅上漲，正極材料價(jià)格也大幅上漲。2021年，我國(guó)正極材料產(chǎn)值達(dá)到1419.1億元，同比增長(zhǎng)123.1%，超過(guò)2017年的產(chǎn)值增幅。

數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)鋰離子電池正極材料出貨量為109.4萬(wàn)噸，同比大幅增長(zhǎng)98.5%。其中，磷酸鐵鋰正極材料出貨45.5萬(wàn)噸，占比41.6%，三元正極材料出貨42.2萬(wàn)噸，比例38.6%。磷酸鐵鋰出貨量超過(guò)三元正極。專家預(yù)測(cè)，到2025年，中國(guó)正極材料出貨量將達(dá)到471萬(wàn)噸，市場(chǎng)增長(zhǎng)空間很大。

 

正極材料的競(jìng)爭(zhēng)格局

正極是四大材料中競(jìng)爭(zhēng)最激烈的，行業(yè)集中度相對(duì)分散。2020年，陰極材料CR6將達(dá)到38%，行業(yè)集中度僅為隔膜、電解質(zhì)和陽(yáng)極的一半。

從行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，磷酸鐵鋰正極材料出貨量的快速增長(zhǎng)，使湖南宇能和德方納米分別成為2021年整個(gè)正極材料行業(yè)的第一和第二名。未來(lái)，隨著電池公司、大型化工公司、上游礦業(yè)公司進(jìn)入正極材料領(lǐng)域，整個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)可能會(huì)更加激烈，整個(gè)行業(yè)格局仍可能發(fā)生重大變化。

三元正極材料行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局分散但穩(wěn)定。目前，全球三元材料產(chǎn)能主要位于中國(guó)、韓國(guó)和日本。其中，2021年，中國(guó)三元材料出貨量占全球三元材料發(fā)貨量的58.77%，占比超過(guò)一半。

產(chǎn)品以NCM為主，日本的三元材料以NCA為主，韓國(guó)同時(shí)擁有NCM和NCA。2021年，中國(guó)三元正極材料市場(chǎng)份額排名前三的是容百科技、當(dāng)升科技、天津巴莫。

 

 

正極材料的兩個(gè)發(fā)展方向

隨著鋰電池下游性能要求的不斷提高，正極材料將迎來(lái)新一輪技術(shù)迭代升級(jí)。以磷酸鐵錳鋰和高鎳三元為代表的兩條技術(shù)路徑最為清晰。磷酸鐵錳鋰電池預(yù)計(jì)將于明年問(wèn)世。從商業(yè)應(yīng)用開始，高鎳三元在三元電池中的比例將繼續(xù)提高。

 

磷酸鐵錳鋰是升級(jí)方向

磷酸鐵鋰電池的能量密度非常高。磷酸錳鐵鋰（LMFP）是磷酸鐵鋰的升級(jí)版。磷酸錳鐵鋰（LiMnxFe1-xPO4）是一種新型的磷酸鹽，是在磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)上摻雜一定比例的錳而形成的。鋰離子電池正極材料。

通過(guò)錳元素的摻雜，一方面可以有效地結(jié)合鐵和錳的優(yōu)點(diǎn)，另一方面錳和鐵的摻雜不會(huì)對(duì)原始結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響。與磷酸鐵鋰相比，高能量密度是磷酸鐵錳鋰的核心優(yōu)勢(shì)。

磷酸鐵鋰和磷酸鐵錳鋰的理論克容量（170mAh/g）相同，但放電平臺(tái)不同。磷酸錳鐵鋰中錳離子的開路電壓放電平臺(tái)為4.1V，磷酸錳鐵的整體放電平臺(tái)為3.8V-4.1V。

磷酸鐵鋰的理論放電平臺(tái)為3.4V，實(shí)際水平為3.2-3.3V。與磷酸鐵鋰相比，磷酸鐵錳鋰具有更高的電壓平臺(tái)，其能量密度可比磷酸鐵鋰高出約15%，并保留了磷酸鐵鋰電池的安全性和低成本特性。

 

 

三元正極高鎳化趨勢(shì)

Ni元素比例為60%及以上的材料稱為高鎳三元材料。高鎳三元合金將繼續(xù)成長(zhǎng)為遠(yuǎn)程車輛的主流技術(shù)。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和汽車平臺(tái)功能的融合，未來(lái)新能源汽車將繼續(xù)朝著更高的能量密度和更長(zhǎng)的續(xù)航里程發(fā)展。

鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越明顯。數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國(guó)三元正極材料仍以高壓Ni5系列產(chǎn)品為主，占比46%，其次是Ni8系列高鎳產(chǎn)品，占比36%，Ni6系列占比16%。

從技術(shù)角度來(lái)看，高鎳三元比其他正極材料具有更高的技術(shù)壁壘。不僅需要更高的研發(fā)技術(shù)，還需要更高效穩(wěn)定的工程技術(shù)能力和更精細(xì)化的生產(chǎn)管理水平。

從能量密度來(lái)看，引入超高鎳正極材料后，電芯的能量密度達(dá)到300-400Wh/kg，與磷酸鐵鋰電芯的差距拉大，更能滿足新能源汽車的要求。智能開發(fā)要求。

從成本端來(lái)看，高鎳三元正極材料使用較少的鈷金屬，降低了原材料成本，帶來(lái)了高鎳三值鋰電池單位成本的降低，有利于新能源汽車的普及。在高鎳電池賽道上，CATL、松下、LG能源、三星SDI、SKI等領(lǐng)先企業(yè)已批量生產(chǎn)并供應(yīng)鎳含量超過(guò)80%的NCM和NCA電池，目標(biāo)是超高鎳電池的鎳含量超過(guò)90%。

 

 

其他正極材料技術(shù)路徑

富鋰錳基正極材料：具有能量密度高、成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)。這是未來(lái)正極材料可能的發(fā)展方向。其比容量高達(dá)300mAh/g，遠(yuǎn)高于目前磷酸鐵鋰的商業(yè)應(yīng)用。三元材料、三元材料等正極材料的比放電容量是動(dòng)力鋰電池能量密度超過(guò)400Wh/kg的技術(shù)關(guān)鍵。

同時(shí)，富鋰錳基材料主要基于較便宜的錳元素，并且貴金屬含量較少。與常用的鋰鈷氧化物和鎳鈷錳三元正極材料相比，不僅成本更低，而且安全性更好。