磷酸鐵鋰產業研究報告:動力儲能雙驅動,磷酸鐵鋰量價齊升

(報告出品方/作者:萬聯證券,江維)

1 磷酸鐵鋰:價格低廉供應穩定的正極材料

1.1 正極材料概況

鋰電池主要由正極材料、負極材料、電池隔膜、電解質以及電池殼體等幾個部分組成。 根據材料體系,主流的鋰電池正極材料可分為鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、三元材 料(NCM)和磷酸鐵鋰(LFP)。按照正極材料的結構分類,磷酸鐵鋰屬於聚陰離子型 材料,而三元和鈷酸鋰屬於層狀結構材料。

正極材料是直接決定電池的能量密度和安全性等效能的重要材料,影響鋰電池的綜 合效能,不同正極材料種類的不同也帶來了效能情況的不同。

磷酸鋰鐵(分子式LiFePO4,LithiumIronPhosphate,又稱磷酸鐵鋰、鋰鐵磷,簡稱 LFP),是一種鋰離子電池的正極材料。它不含鈷等貴重元素,原料價格低且磷、鋰、 鐵存在於地球的資源含量豐富。相比於其他正極材料,磷酸鐵鋰具有原料廣泛,供應穩定,成本低廉等優勢。而且,其工作電壓適中(3。2V)、電容量大(170mAh/g)、高 放電功率、可快速充電且迴圈壽命長,在高溫與高熱環境下的穩定性高。

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1.2 磷酸鐵鋰應用場景廣闊,特性優勢明顯

在動力電池、儲能等多種應用場景下,磷酸鐵鋰電池都具有顯著的優勢。

從應用端來 看,儲能和新能源汽車對電池的效能要求有很大不同。動力電池在安全的基礎上要求 體積更小,能量密度更高,功率特性更好;儲能用電池要求成本更低,壽命更長,更 安全。

儲能:從電池型別上來講,磷酸鐵鋰電池技術成熟並在安全性、使用壽命、成本 等多方面具有突出優勢,逐漸成為儲能及小動力電池企業的優先選擇

。根據高工 鋰電預測,2020-2025年小動力、消費規模增長2倍,儲能規模增長4倍,對應2025 年國內銷量分別為35/180GWh,全球銷量分別為60/416GWh,磷酸鐵鋰在儲能、消費、小動力方面的滲透率進一步提升將進一步帶動上游需求。

動力電池:隨著技術改進以及能量密度的提升,相對具有更高安全性以及更長循 環壽命的磷酸鐵鋰電池裝車需求強勢增長,帶動磷酸鐵鋰價格上揚。

2021年1-7月,磷酸鐵鋰電池和三元電池裝車 量分別為28。0GWh和35。6GWh,分別同比增長了333。0%和124。3%。其中磷酸鐵鋰電 池前七月累計裝車量已超過2020年全年水平,且7月單月裝車量超越了三元鋰電 池,為5798。6MWh,同比增長235。5%;三元鋰電池7月裝車量為5454。7MWh,同比增 長67。5%。根據高工鋰電資料披露,從車型銷量佔比來看,以低成本優勢的A00級 車型和高階的B級C級車型持續提升,呈現明顯的市場差異化,表明電動汽車的產 品效能已經得到大幅提升,電動化市場滲透提速。高階與價效比齊放,市場差異 化加強。對價格敏感A00級和A0級車未來將以裝載磷酸鐵鋰電池為主,而高階車 型則是以高鎳電池為主,槓鈴型的銷售結構有望帶動磷酸鐵鋰需求增長。

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1.2.1動力電池

從供應的穩定性上,磷酸鐵鋰材料極為豐富,擁有三元不具備的天然優勢

。三元材料 由三種鎳鹽,鈷鹽,錳鹽或者是鎳鹽,鈷鹽和鋁鹽進行加工一定比例組合而成的鎳鈷錳三元正極材料或者是鎳鈷鋁三元正極材料中的一種,這種比例在目前比較常見的 有3:3:3;有5:2:3還有6:2:2還有一種就是8:1:1。三元材料對鈷和鎳的需求是限制三 元材料的重要原因。首先,在中國稀有金屬中,鈷和鎳都很少,需要大量的進口以滿 足生產需求。這對中國而言,將從石油的“卡脖子”轉成鈷、鎳的“卡脖子”。此外, 由於三元材料對鈷和鎳的大規模應用,三元材料的價格受到鈷和鎳價格波動的影響 較大,給車企的生產銷售和盈利問題造成較大的不確定性。

從能量密度上看,磷酸鐵鋰也在逐漸彌補短板

。中國科學院院士歐陽明高表示,透過 補鋰、摻矽以及使用固液混合電解質等一系列改進,目前磷酸鐵鋰電池能量密度可以 突破200Wh/Kg,電池單體到系統的體積成組效率從40%增加到60%。國軒高科於今年年 初發布的磷酸鐵鋰電池能量密度高達210Wh/kg,單體能量密度已經達到三元NCM5系水 平。

從成本上看,隨著國家補貼政策的滑坡,磷酸鐵鋰的成本優勢愈發顯著。

正極材料在 鋰電池的成本中佔比高達30-40%,因此降低正極材料成本是降低電池成本的關鍵。磷 酸鐵鋰原材料主要為碳酸鋰和正磷酸鐵,並以碳酸鋰為主;其中正磷酸鐵價格相對穩 定,碳酸鋰價格有一定波動。儘管由於今年磷酸鐵鋰的火熱局面,導致原料價格有所 上升,預計從長遠來看,在具有充足產能且供需平衡的條件下,磷酸鐵鋰仍具有較強 的成本優勢。

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1.2.2儲能應用

儲能電池對成本,安全性和使用壽命均提出了較高要求。而磷酸鐵鋰的特性恰好滿足 儲能的各方面需求,相比其他正極材料具有顯著的優勢。

三元電池的安全問題一直是被公認的缺點,而磷酸鐵鋰電池最大的優點就是高安全 性。

隨著國家對PACK能量密度的追求逐漸減弱,發生的電池事故使電池的安全性問題 愈發被重視。國家發改委、國家能源局釋出《關於加快推動新型儲能發展的指導意見 (徵求意見稿)》,首次明確儲能產業發展目標,到2025年,實現新型儲能裝機規模達 到3000萬千瓦(30GW)以上,為儲能行業從商業化初期向規模化發展定下基調,也對 安全性提出了更高的要求。

在電池壽命和安全問題上,獨特的橄欖石結構使磷酸鐵鋰具有優異的迴圈效能和安 全性

。由於磷酸根中P-O化學鍵結合能力強,因此在鋰離子嵌入-脫出時,磷酸鐵鋰的 空間骨架結構不易發生形變,使得磷酸鐵鋰具有良好的迴圈穩定性。根據中國電池網 的資料,一般而言,儲能領域應用的鋰電池,要求迴圈次數大於3500次,即使用壽命 需大於10年。磷酸鐵鋰電池的迴圈次數遠高於鉛酸蓄電池和三元電池,可達7000次以 上;即使在高溫或過充條件下,磷酸鐵鋰仍能夠保持結構骨架穩定,因此磷酸鐵鋰電 池具有較好的安全性。

而三元鋰鎳鈷錳氧材料中,鎳、鈷、錳金屬原子與氧結合成層狀結構,鋰則分佈於層 間。顯然這種層狀結構的穩定性弱於具有穩定空間骨架的磷酸鐵鋰,這也導致三元材 料的迴圈穩定性弱於磷酸鐵鋰。

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2 多重因素驅動行業增長,回收問題仍待解決

2.1 動力儲能雙驅動,磷酸鐵鋰迎來黃金時代

2.1.1補貼政策退坡 20%,中國電動車市場化轉型加速

2020年12月31日,財政部、工信部等四部門聯合釋出《關於進一步完善新能源汽車推 廣應用財政補貼政策的通知》(以下簡稱“《通知》”)。《通知》明確,2021年新能源汽 車補貼標準在2020年基礎上退坡20%,而動力電池能量密度技術要求較2020年保持不 變,能耗標準也保持不變。

相較於歐洲現行激進的新能源補貼政策,國內新能源補貼政策快速向市場化轉型道 路。根據高工鋰電資料,以德國為例,純電動車價格低於4萬歐元(約合人民幣31。7萬元)補貼6千歐元(約合人民幣4。8萬元),並計劃持續至2025年。而國內純電動車 補貼在1。3萬-1。8萬之間。面臨不斷下降的補貼政策力度和國家對新能源汽車市場化 的推進,電池企業降本壓力增大,磷酸鐵鋰材料具有更低的成本,價效比優勢明顯, 促使對價格敏感的A0及A00級車型加快從三元轉鐵鋰路線。根據高工鋰電資料,目前 三元電池依然在動力市場上佔主流,尤其是在中高階車型領域,但是磷酸鐵鋰電池呈 現快速增長趨勢,市場佔比持續提升。三元動力、磷酸鐵鋰21年H1裝機量佔比分別為 62%/38%未來磷酸鐵鋰佔比將會上升,長期看維持在1:1。截止今年年底,磷酸鐵鋰電 池在動力市場的佔比將超過40%,2021年出貨量同比增長有望超200%。到2022年,磷 酸鐵鋰電池的專利會更開放,從而給磷酸鐵鋰電池提供更多的發展機會。

2.1.2三元儲能事故頻發,引發業界擔憂

近年來國內外儲能系統事故頻發。

僅2021年4月,便先有韓國LG化學光伏儲能系統起 火,後有北京國軒福威斯光儲充技術有限公司儲能電站發生爆炸。據世紀新能源網 《國內外儲能電站火災或爆炸事故統計與分析》的不完全統計,近10年間,全球共發 生32起儲能電站起火爆炸事故。其中,日本1起、美國2起、比利時1起、中國3起、韓 國24起。這32起儲能電站起火爆炸事故共有以下幾個特徵:一是25起事故採用三元鋰 離子電池;二是韓國儲能電站起火爆炸事故佔24起,這與韓國各大電池企業以三元鋰 電池為主流產品有關;三是2017年以後的儲能專案佔30起;四是儲能電站起火爆炸大 多發生在充電中或充電後休止中,佔21起。

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目前公開的儲能電站事故造成人員傷亡的主要有兩起:一起是美國亞利桑那州的公 共服務公用事業公司(APS)發生大規模電池儲能專案(三元鋰電池)爆炸;另外一 起就是4月16日北京國軒福威斯光儲充技術有限公司儲能電站(磷酸鐵鋰電池)發生 事故。從電池型別來看,三元鋰電池事故最多,磷酸鐵鋰目前已知主要就兩起。其中 一起是江蘇的電網側專案,具體原因並未披露;另外一起就是4月16日北京國軒福威 斯光儲充技術有限公司儲能電站(磷酸鐵鋰電池)發生事故,目前具體原因都仍在調 查中。

此外,當前儲能市場中存在“動代儲”問題,即用動力電池代替儲能電池。就目前的 標準而言,“動儲”難分,短時間內客戶也無法辨別,而事實上儲能電池要求更高, 具有較高的安全隱患。

磷酸鐵鋰電池具有相比三元電池更高的安全性,隨著安全性問題越來越重視及強調,磷酸鐵鋰安全優勢重新被體現。

2.2 回收成本高是磷酸鐵鋰電池目前仍待解決的問題

4月7日,工信部發布《工業和資訊化部2021年規章制定工作計劃》,將加快審查或者 起草《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理辦法》、工業資源綜合利用管理辦法、電 子認證服務管理辦法(修訂)等8個專案。

動力電池回收利用作為政策熱點及關注焦 點被提出,突顯了新能源汽車產業鏈末端處理的重要性。

磷酸鐵鋰電池方面,回收後兩大利用途徑:

梯次利用與拆解回收。這兩個途徑並不是 排斥關係,而是互補關係。先梯次利用後拆解回收,將最大化磷酸鐵鋰電池的退役後 價值。

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梯次利用方面存在著較大的安全隱患。

目前很多投運的(梯次利用)專案是不計成本 的示範性專案,把電池拆開再成組利用,成本很高。效能指標不一樣,一致性又得不 到保障,有一定安全隱患。

拆解回收方面,磷酸鐵鋰存在回收成本比較高,經濟性比較低的問題。

三元電池中的 鎳、鈷、錳等元素含量均較高,當退役電池進入回收處理環節,可以提取其中的鎳、 鈷、錳等金屬材料用於加工製作電池的正極材料,實現資源的有效迴圈利用。據博萃 迴圈CEO林曉披露,目前鎳、鈷、錳的回收率可達99%以上。然而,目前專門從事磷酸 鐵鋰退役電池回收的企業並不多,還未成氣候。但從應用端來看

,磷酸鐵鋰電池在電 動汽車領域的應用正呈快速壯大趨勢,因此亟需加強磷酸鐵鋰電池在回收利用的末 端產業佈局。

3 量價齊升,行業空間廣闊

3.1 磷酸鐵鋰產量首超三元電池,滲透率有望進一步提升

近三年來,磷酸鐵鋰電池從產量上首次超越三元電池。

行業資料顯示,今年5月我國 磷酸鐵鋰電池單月產量同比大增317。3%,達8。8GWh,佔動力電池總產量的比例達到 63。6%,遠超三元電池的5。0GWh;而且1-5月我國磷酸鐵鋰的積累產量29。9GWh,也已經超過了三元。

在我國新能源車推廣目錄中,磷酸鐵鋰車型的乘用車佔比雖然波動較大,但整體大約 穩定於25%左右,具有不可忽視的地位

。在2020年全年合計也達到163項,自2021年1 月截至2021年第4批新能源車推廣目錄,整體也達到43項。可見儘管三元電池在新能 源汽車領域仍然佔據重要地位,但是磷酸鐵鋰的應用仍然不可忽視;磷酸鐵鋰在新能 源推廣目錄中的佔比整體也顯示出上升的趨勢。磷酸鐵鋰在2020年的累積裝機量也 達到了20。6%,實現了大幅增長;其裝機量的佔比也從2020年初的20%-30%上升至2020 年末的40%以上。

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3.2 磷酸鐵鋰材料處於價格上行區間

根據中國能源網資料,今年3月,國內鋰電池原材料價格走勢已經開始出現分化,用 於三元電池材料的鈷、鎳等金屬價格紛紛衝高回落,進而帶動下游三元前驅體和三元 正極材料價格下滑;而碳酸鋰、電解液等材料由於供應緊張,3月份以來維持上漲勢 頭,磷酸鐵鋰材料價格繼續向上,並且會持續一段時間。市場資料顯示,截至4月26 日,動力型磷酸鐵鋰材料主流報價在4。80-5。2萬元/噸,相比1月初價格上漲了30%左 右,而相比2020年11月份的3。6萬元/噸低點,價格漲幅已達44%。目前推升磷酸鐵鋰 材料價格上漲的直接原因是電池級碳酸鋰價格的暴漲。碳酸鋰是鋰電池正極材料和 電解液不可或缺的原材料,碳酸鋰價格從去年開啟“飆漲”模式,直接大幅提升了電 池正極材料和電解液的成本。

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同樣推高磷酸鐵鋰電池成本的還有電解液價格的飆升。

電解液價格的飆升則有多個方面的因素:一是電解液上游材料碳酸鋰價格的上漲,推動六氟磷酸鋰價格“顯著上 漲”;二是由於磷酸鐵鋰電池市場回暖,帶動電解液及上游六氟磷酸鋰需求大增,六 氟磷酸鋰產能受限,出現供應缺口,價格暴漲;三是磷酸鐵鋰所需的電解液中VC(添 加劑碳酸亞乙烯酯),因產能不足,價格也出現飆漲。

碳酸鋰、電解液供需格局短期 難以逆轉,預計價格仍將延續強勢,磷酸鐵鋰價格則跟隨碳酸鋰繼續走強。

4 行業短期內有望保持供不應求的狀態

4.1 磷酸鐵鋰或將迎來需求井噴

受到國家政策和市場化形勢的綜合影響,我們預計2021年將迎來磷酸鐵鋰需求的大 幅增長。

根據高工鋰電資料,新能源汽車的銷量方面,2020-2025年汽車規模增長4倍, 對應動力鋰電池出貨量增長5倍,小動力、儲能增長分別為2/4倍。我們預計21-25年 對應新能源汽車總產量317。6/439。9/611。5/842。5/1162。9萬輛,對應動力電池總產量 195。1/318。1/509。6/842。5/1349。0GWh, 對應動 力 磷 酸 鐵 鋰 電 池 產 量 97。6/159。0/254。8/421。3/674。5GWh, 小 動 力 、 消 費 磷 酸 鐵 鋰 電 池 產 量 12。5/18。9/28。9/40。6/56。9GWh, 儲 能 通 訊 磷 酸 鐵 鋰 電 池 產 量 3。0/5。5/10。1/18。6/34。2GWh, 合 計 對 應 2021-2025 年 磷 酸 鐵 鋰需求量 分 別 為 28。3/45。9/73。4/120。1/191。4萬噸。

4.2 龍頭標的積極佈局擴張產能,鋰鹽磷化工或成為限制性因素

據中國電池工業協會大資料中心統計,2020年中國鋰電磷酸鐵鋰材料產量約14。3萬噸,同比增長60。7%。其中,排名前十企業的產量合計佔2020年中國磷酸鐵鋰材料產 量的99%。

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具體來看,磷酸鐵鋰材料產量主要被德方奈米、湖南裕能、國軒高科、貝特瑞、湖北 萬潤5家企業壟斷,這5家企業產量合計佔2020年中國磷酸鐵鋰材料產量的76%,較2019 年前五企業的產量合計佔比提升13個百分點,磷酸鐵鋰材料企業產量集中度進一步 提升。

產能方面,截至2020年年底,中國磷酸鐵鋰材料生產企業擁有的產能合計超25萬噸。 跟據百川盈孚資料顯示,目前國內合計產能為54。1萬噸,排名第一的德方奈米產能僅 為12萬噸,佔有率為24%。另外,從磷酸鐵鋰材料生產企業擴產計劃來看,在未來2- 3年內中國磷酸鐵鋰材料將新增產能達到34。7-35。7萬噸。

磷酸鐵鋰材料供需不平衡的深層原因是電動汽車、輕型車、儲能、通訊基站等市場需 求出現“井噴”,而材料產能出現較大缺口。

根據高工鋰電資料顯示,2020年我國磷 酸鐵鋰材料產量約為12。4萬噸,而同期三元材料為21萬噸。三元材料生產廠家較多, 且優質產能也比較充足。反觀磷酸鐵鋰產能,總體產能相對較少,且主要聚集在頭部 幾家企業手中。

面對快速崛起的市場,磷酸鐵鋰材料和電解液企業也在積極佈局擴張產能。這種材料 緊缺的局面有望在接下來幾年內逐步得到緩解。

中國能源網資料顯示,2021年一季度 我國磷酸鐵鋰材料產量達到6。7萬噸,已接近去年全年產量的一半,增速迅猛。其中, 德方奈米、湖南裕能等頭部企業一季度產量均超過1萬噸。在目前量價齊升的大環境 下,2022年磷酸鐵鋰有望迴歸充裕,但鋰鹽因鋰礦、磷化工供應不足,成為正極材料 產能釋放限制因素。

5 風險提示

政策落地不及預期;

磷酸鐵鋰滲透率提升不及預期;

新能源汽車銷量不及預期;

產能 擴張不及預期。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫官網】。