高鎳、高電壓、單晶化的工藝應(yīng)用，推動(dòng)了三元正極材料在能量密度、安全性能、成本等方面的不斷優(yōu)化。而具有相應(yīng)技術(shù)儲(chǔ)備的頂尖企業(yè)有望推動(dòng)行業(yè)集中度的提升，如NCM811高鎳三元正極材料TOP5企業(yè)。

 

三元正極材料長(zhǎng)期向好

動(dòng)力電池的裝機(jī)容量不斷增加

全球汽車(chē)電動(dòng)化趨勢(shì)明顯。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球新能源汽車(chē)滲透率穩(wěn)步提升，2021年全球滲透率達(dá)到8.3%，比2020年提高4.1個(gè)百分點(diǎn)。2022年第一季度，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到206.1萬(wàn)輛，其中，中國(guó)新能源汽車(chē)整體銷(xiāo)量達(dá)到125.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)142.7%，滲透率達(dá)到19.2%。

 

 

在汽車(chē)電動(dòng)化的趨勢(shì)下，全球動(dòng)力電池裝機(jī)量快速上升。受益于中國(guó)和歐洲市場(chǎng)汽車(chē)電動(dòng)化的快速推進(jìn)，2016年以來(lái)，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量快速上升，動(dòng)力電池裝機(jī)容量同步增長(zhǎng)。2021年，全球動(dòng)力電池裝機(jī)容量達(dá)到296.8GWh，同比增長(zhǎng)102%；中國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)容量達(dá)到154.5GWh，同比增長(zhǎng)144%，高于全球平均增長(zhǎng)速度，占全球電池裝機(jī)容量的一半以上。

 

三元與磷酸鐵鋰長(zhǎng)期并存

中國(guó)市場(chǎng)三元電池裝機(jī)容量保持高速增長(zhǎng)，磷酸鐵鋰裝機(jī)容量恢復(fù)。此前，三元正極材料憑借高能量密度的優(yōu)勢(shì)在新能源乘用車(chē)市場(chǎng)迅速崛起，在2019年和2020年占到動(dòng)力電池裝機(jī)容量的60%以上。但隨著CATL CTP技術(shù)和比亞迪葉片電池的推出，加之中國(guó)財(cái)政補(bǔ)貼的下降，降低成本成為車(chē)企選擇動(dòng)力電池的主要因素，帶動(dòng)磷酸鐵鋰裝機(jī)容量的恢復(fù)。

 

 

2021年7月，磷酸鐵鋰月裝機(jī)量突破三元，2021年全年裝機(jī)量為79.8GWh，占比51.7%，是2018年以來(lái)其裝機(jī)量首次超過(guò)三元正極材料。2022年1-5月，我國(guó)動(dòng)力電池累計(jì)裝機(jī)量為83.1GWh，同比增長(zhǎng)100.8%；磷酸鐵鋰電池累計(jì)裝機(jī)量為49.0GWh，占比58.9%，較2021年增長(zhǎng)17.6pct；三元電池累計(jì)裝機(jī)量為34.0GWh，同比增長(zhǎng)186.1%，占比40.9%。

歐洲市場(chǎng)的動(dòng)力電池裝機(jī)量以三元材料為主。2017年至2020年，歐洲動(dòng)力電池裝機(jī)量從16.5GWh增加到98.1GWh，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到81.4%。其中，三元?jiǎng)恿﹄姵氐难b機(jī)容量始終占據(jù)主導(dǎo)地位，2020年占比超過(guò)90%。2021年1-11月，歐洲動(dòng)力電池裝機(jī)容量達(dá)到144.9GWh，同比增長(zhǎng)92.1%。三元?jiǎng)恿﹄姵厝哉贾鲗?dǎo)地位，占比95.4%；8系三元裝機(jī)容量已達(dá)30.2GWh，同比增長(zhǎng)495.2%，占比由6.7%大幅提升至20.9%。

受益于電動(dòng)汽車(chē)需求的增加，三元材料的出貨量持續(xù)上升。2021年，全球三元正極材料出貨量為71.8萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)70.95%，2017-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率為48.66%；2021年，中國(guó)三元正極材料出貨量達(dá)到42.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)79.57%，2017-2021年復(fù)合增長(zhǎng)率為41.25%。2021年，中國(guó)市場(chǎng)占全球的58.8%，成為推動(dòng)全球三元材料市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要力量。

 

三元正極材料技術(shù)不斷迭代

三元正極材料格局仍相對(duì)分散

我國(guó)市場(chǎng)格局相對(duì)分散，頭部企業(yè)之間的差距并不明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年CR5/CR10的比例分別為52.6%和78.6%。從企業(yè)的角度來(lái)看，容百科技、巴莫和當(dāng)升位列前三。2022年，CR5 / CR10達(dá)到55.7%。行業(yè)整體集中度提高，行業(yè)份額仍相對(duì)分散。

 

 

三元陰極材料技術(shù)促進(jìn)要素不斷優(yōu)化

多種正極材料路線(xiàn)并存，不同材料體系的性能要素不同。目前，正極材料主要可分為四大類(lèi)：氧化鈷鋰、氧化錳鋰、磷酸鐵鋰和三元材料，其中三元正極材料又可細(xì)分為鎳鈷錳酸鋰（NCM）和鎳鈷鋁酸鋰（NCA）。

根據(jù)產(chǎn)品特性和下游應(yīng)用場(chǎng)景，鈷酸鋰和錳酸鋰電池主要用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品，而磷酸鐵鋰和三元電池則主要用于新能源汽車(chē)。

降低成本和提高效率繼續(xù)推動(dòng)研究和創(chuàng)新，三元正極材料在能量密度、安全性能和性?xún)r(jià)比方面不斷優(yōu)化。新能源汽車(chē)的智能化發(fā)展趨勢(shì)已成為主流。更加豐富的駕駛艙體驗(yàn)和智能駕駛功能，都對(duì)動(dòng)力電池提出了更長(zhǎng)續(xù)航里程和更高能量密度的要求。同時(shí)，伴隨著更高的容量和更高的負(fù)載，對(duì)電池系統(tǒng)的安全性和性?xún)r(jià)比要求同樣剛性，催生了對(duì)三元陰極能量密度、安全性能和性?xún)r(jià)比的進(jìn)一步探索。

 

● 能量密度升級(jí)：三元高鎳/高電壓趨勢(shì)明顯

解決射程焦慮，高鎳高電壓，提高三元正極材料的能量密度。目前，業(yè)界主要通過(guò)提高充電電壓上限（高電壓）和增加鎳含量（高鎳含量）來(lái)提高三元正極材料的能量密度。

高鎳8系列三元的比例逐漸增加，超高鎳進(jìn)一步增強(qiáng)了高鎳三元的競(jìng)爭(zhēng)力。三元正極材料的高鎳化是指增加三元材料中鎳元素的含量，從而提高能量密度，并相應(yīng)地減少對(duì)鈷元素的依賴(lài)。

2021年，中國(guó)高鎳三元產(chǎn)量為15.2萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)110.2%，占三元正極材料總產(chǎn)量的38.3%。目前，業(yè)內(nèi)頂尖的正極材料企業(yè)已逐步開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證和生產(chǎn)出9個(gè)系列的超高鎳正極材料，進(jìn)一步提高能量密度，解決電池輕量化問(wèn)題，提升高鎳三元的競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著中鎳電壓平臺(tái)的興起，高壓路線(xiàn)的能量密度表現(xiàn)趨向于與高鎳三元一致。高壓路線(xiàn)提高了電池充電停止電壓，使正極材料在更高的電壓下去除更多的鋰離子，從而使容量和工作電壓同時(shí)提高，達(dá)到提高能量密度的目的。

● 安全性能的進(jìn)一步提高：增加了三元單晶系統(tǒng)的應(yīng)用

 

 

多晶型三元陰極體系成熟，單晶型三元陰極特征突出。從晶體結(jié)構(gòu)上看，三元正極材料可分為單晶型和多晶型三元正極材料。單晶是指由一個(gè)晶核在各個(gè)方向平衡生長(zhǎng)的晶體。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上是一個(gè)完整的晶格，而多晶是由許多不同方向的單晶顆粒組成，整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)不由同一晶格，有規(guī)律的多晶型三元正極材料是以二次球形顆粒的形式聚集在一起。

單晶技術(shù)通過(guò)采用特殊的前驅(qū)體和燒結(jié)工藝，實(shí)現(xiàn)了三元正極材料晶體的特殊結(jié)構(gòu)，在保持現(xiàn)有容量和充放電平臺(tái)的基礎(chǔ)上，試圖提高正極材料的單晶尺寸，從而提高振動(dòng)密度，提高鋰電池的體積容量，并大大提高了鋰電池的安全性，使鋰電池的質(zhì)量得到極大提高。

目前世界上主要是多晶三元技術(shù)，我國(guó)的單晶三元和多晶三元技術(shù)并行。單晶三元材料的研究由來(lái)已久，但由于早期的材料體系研發(fā)路線(xiàn)和專(zhuān)利儲(chǔ)備重點(diǎn)，日韓電池廠的主流三元材料主要是多晶三元材料，并由中國(guó)頭部正極材料企業(yè)逐步引入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。2017年下半年，隨著寧德時(shí)代等頭部電池企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用于動(dòng)力電池，單晶材料在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸實(shí)現(xiàn)放量。

單晶三元正極材料穩(wěn)定性較好，可作為電壓較高的材料體系之一，在安全性能和循環(huán)性能方面具有一定優(yōu)勢(shì)。在高電壓下，隨著循環(huán)數(shù)內(nèi)阻的增加，電池容量會(huì)迅速衰減，循環(huán)性能也會(huì)變差。

 

 

單晶三元陰極材料通常是由一個(gè)或幾個(gè)大顆粒（2~5米）的不規(guī)則塊狀顆粒直接組成，材料內(nèi)部沒(méi)有晶界，微觀表面光滑，具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐高溫性。而且其材料經(jīng)過(guò)壓實(shí)和高溫循環(huán)后，不易破碎，從而獲得更優(yōu)異的高溫循環(huán)穩(wěn)定性。因此，單晶三元正極材料具有更好的安全性能，可以更好地避免多晶三元正極材料的上述問(wèn)題。

單晶三元正極材料的滲透率逐步提高。2018年以來(lái)，我國(guó)單晶三元材料產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，年產(chǎn)量躍升至4.9萬(wàn)噸左右，其中90%以上的單晶三元材料應(yīng)用于動(dòng)力電池領(lǐng)域。隨著下游動(dòng)力電池企業(yè)的逐步引入，2021年國(guó)內(nèi)單晶三元材料總產(chǎn)量躍升至14.4萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)89.5%；預(yù)計(jì)2022年我國(guó)單晶三元材料的市場(chǎng)份額有望上升至40%以上。

中鎳領(lǐng)域的單晶高壓技術(shù)迭代，高鎳領(lǐng)域的單晶引進(jìn)速度加快。2022年第一季度，中鎳5系列和中高鎳6系列三元材料中，單晶材料體系占比超過(guò)50%。目前，高鎳8系列三元材料仍以多晶體系為主，但由于8系列三元材料中高鎳單晶的市場(chǎng)滲透率較高，我國(guó)頭部動(dòng)力電池企業(yè)在2021年開(kāi)始引入高鎳單晶。

 

●性?xún)r(jià)比再次突破：三元瓦時(shí)成本有望下降

近年來(lái)，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)補(bǔ)貼呈現(xiàn)整體下降趨勢(shì)，之前高能量密度帶來(lái)的政策補(bǔ)貼優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被削弱。在此背景下，中國(guó)車(chē)企重新考慮成本和收益，在保證高能量密度和性?xún)r(jià)比之間進(jìn)行平衡，并結(jié)合產(chǎn)品的實(shí)際成本和收益合理選擇電池配置。

 

 

三元高鎳/高電壓推動(dòng)瓦特小時(shí)成本下降。從成本端來(lái)看，高鎳三元正極材料向超高鎳發(fā)展，減少了金屬鈷的使用，而高壓三元正極材料依托更高的電壓平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在同一鎳材料成本體系下的能量密度，既在進(jìn)一步提高電池能量密度的同時(shí)，也帶來(lái)了三元鋰電池瓦時(shí)成本的有效降低。

 

● 技術(shù)迭代難度加大，市場(chǎng)細(xì)分集中度更高

從目前的技術(shù)水平和產(chǎn)品應(yīng)用來(lái)看，高鎳、高電壓、單晶驅(qū)動(dòng)的三元正極材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代，也給三元正極材料企業(yè)提出了更高的工藝難度：

在高鎳轉(zhuǎn)化方向上，在相同電壓條件下，鎳含量越高，比容量越大，但鎳離子與鋰離子的半徑接近，其結(jié)構(gòu)中陽(yáng)離子混合的可能性越大，容易降低材料的比容量。比容量性能減弱，材料表面穩(wěn)定性降低，更容易造成安全問(wèn)題。同時(shí)，8系以上高鎳三元陰極材料的工藝對(duì)窯爐設(shè)備、箱碗、反應(yīng)氣氛等有特殊要求，較難保證產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性和一致性。

 

 

在單晶方向，大單晶三元正極材料的生產(chǎn)和合成需要克服大單晶對(duì)容量和功率性能的負(fù)面影響，還需要解決直流內(nèi)阻大的問(wèn)題。目前，業(yè)界主要通過(guò)摻雜和表面改性技術(shù)，來(lái)降低產(chǎn)品的游離鋰，提高材料漿料的調(diào)整穩(wěn)定性，降低直流內(nèi)阻，提高單晶三元材料在高溫、高鎳和高壓環(huán)境下的循環(huán)穩(wěn)定性。

在高壓方向，雖然高壓三元正極材料能有效提高材料的能量密度，但在4.4V及以上電壓的應(yīng)用場(chǎng)景中，面臨著晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、相變、界面副反應(yīng)、氧釋放等一系列挑戰(zhàn)，這使得材料開(kāi)發(fā)具有極高的技術(shù)壁壘。

高鎳單晶三元正極材料的市場(chǎng)集中度高于三元產(chǎn)業(yè)的整體集中度。2020-2021年，CR3/CR5分別為35%/52%和38%/55%，相比之下，CR3/CR5/93.6%和68.6%，CR3/CR5分別為53.5%/73.8%和53.9%/73.4%，集中度比整體競(jìng)爭(zhēng)格局更高。

 

三元正極龍頭企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

振華新材：大單晶技術(shù)的三元單晶領(lǐng)導(dǎo)者，單晶出貨量第一的三元正極材料企業(yè)。

廈門(mén)廈鎢：高壓系列產(chǎn)品積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在正極材料領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位。在三元材料方面，公司充分借鑒在鈷酸鋰領(lǐng)域形成的高壓電池技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極與下游電池廠商合作開(kāi)發(fā)高壓三元材料，使主要產(chǎn)品在提高能量密度的同時(shí)兼具安全性和成本優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)升科技：全球布局的龍頭三元材料供應(yīng)商，具有全球客戶(hù)卡位優(yōu)勢(shì)的龍頭三元正極材料企業(yè)。公司業(yè)務(wù)范圍覆蓋全球，成為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的同時(shí)向日本、韓國(guó)、歐洲和美國(guó)銷(xiāo)售三元正極材料的企業(yè)。

容百科技：專(zhuān)注于高鎳三元正極材料的領(lǐng)導(dǎo)者，中國(guó)三元正極領(lǐng)導(dǎo)者，專(zhuān)注于高鎳三元正極材料。

五礦集團(tuán)：產(chǎn)業(yè)鏈整合優(yōu)勢(shì)突出的三元正極頭部企業(yè)。公司自2011年進(jìn)入三元正極材料領(lǐng)域，已具備N(xiāo)CM523、NCM622、NCM811和NCA等三元正極材料的量產(chǎn)能力。