鋰電池正極大趨勢(shì)：三元材料配比改變中，磷酸鐵鋰在快速崛起
經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 記者 李靖恒
隨著新能源汽車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展，動(dòng)力電池正極材料也在發(fā)生變化。
鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成。其中正極材料是電池電化學(xué)性能的決定性因素，同時(shí)在整個(gè)電池材料成本中占比較高。目前，根據(jù)電池正極材料的不同，鋰電池可分為三元電池、磷酸鐵鋰電池等。
振華新材(688707.SH)是一家三元電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)。4月13日，其董事會(huì)秘書(shū)辦人士告訴記者，三元電池正極的原材料主要包括鈷、鋰、鎳等。由于鈷的成本較高，未來(lái)三元材料的變動(dòng)趨勢(shì)主要是降低鈷含量。另外，為了提高電池能量密度，增加鎳含量也是趨勢(shì)之一。
根據(jù)振華新材4月8日公布的年報(bào)，該公司2021年度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入55.15億元，同比增長(zhǎng)432.07%；歸屬于母公司所有者的凈利潤(rùn)4.13億元，實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。
振華新材在年報(bào)中表示，2021年新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量大幅增長(zhǎng)，帶動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，下游客戶(hù)對(duì)正極材料需求旺盛，公司正極材料銷(xiāo)量及收入實(shí)現(xiàn)同比大幅增長(zhǎng)，其中高鎳三元材料因匹配下游客戶(hù)需求，銷(xiāo)量及收入占比大幅上升。
根據(jù)高工鋰電(GGII)的數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)動(dòng)力電池出貨量220GWh，相對(duì)2020年增長(zhǎng)175%。據(jù)鑫欏資訊的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年國(guó)內(nèi)三元材料總產(chǎn)量為39.81萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)89.5%；全球范圍內(nèi)三元材料總產(chǎn)量為72.97萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)79.3%。
德方納米(300769.SZ)是一家生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的廠商。4月13日，其董事會(huì)秘書(shū)辦人士向記者表示，磷酸鐵鋰電池和三元電池的應(yīng)用場(chǎng)景并不一樣，主要應(yīng)用在對(duì)能量密度要求不高的儲(chǔ)能、商用車(chē)等領(lǐng)域，這幾年市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度非常高。
德方納米在年報(bào)中介紹，動(dòng)力電池裝機(jī)量中，占比較高的正極材料主要是磷酸鐵鋰、三元材料等。在儲(chǔ)能鋰離子電池裝機(jī)量中，磷酸鐵鋰電池憑借較低的生產(chǎn)成本、出色的循環(huán)性能、較高的安全性占據(jù)主流。德方納米2021實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入48.42億元，同比增長(zhǎng)413.93%；實(shí)現(xiàn)歸屬于上市公司股東的凈利潤(rùn)8.01億元，同比扭虧為盈。
相比三元材料，磷酸鐵鋰正極材料的增長(zhǎng)速度更快。據(jù)高工鋰電(GGII)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)磷酸鐵鋰正極材料出貨量47萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)277%。
三元正極：低鈷、高鎳、大單晶化
上述振華新材人士向記者介紹，三元正極材料下游主要是消費(fèi)電子和動(dòng)力電池。截止2021年底，該公司電池正極材料每年產(chǎn)能總共有5萬(wàn)噸，2022年的產(chǎn)能取決于在建項(xiàng)目的的推進(jìn)情況。三元電池的原材料主要包括鈷、鋰、鎳等。因?yàn)殁挼某杀颈容^高，而且比較稀缺，所以未來(lái)的趨勢(shì)是降低鈷的量。
振華新材在年報(bào)中介紹，該公司的核心產(chǎn)品是新能源汽車(chē)領(lǐng)域用的正極材料，涵蓋包括中鎳、中高鎳及高鎳在內(nèi)的多種型號(hào)一次顆粒大單晶鎳鈷錳酸鋰三元正極材料(NCM)。在消費(fèi)電子用的正極材料方面，主要包括高電壓鈷酸鋰、復(fù)合三元正極材料以及一次顆粒大單晶三元正極材料。根據(jù)鑫欏資訊的數(shù)據(jù)，2021年振華新材三元材料出貨量在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額占比為8%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率排名第五，在全球三元材料市場(chǎng)份額占比為5%。
在NCM三元材料中，鈷的作用在于穩(wěn)定三元材料的層狀結(jié)構(gòu)，且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能，但鈷金屬屬于稀缺金屬。振華新材表示，NCM廠商均希望在保持或提升材料性能的基礎(chǔ)上，降低鈷的元素用量，達(dá)到提高性?xún)r(jià)比的目的。因此，去鈷化是NCM行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
除了鋰和鈷之外，目前三元電池正極的另一個(gè)重要原材料是鎳。振華新材介紹，在NCM三元材料中，鎳的作用在于提高增加材料的體積能量密度。但是，隨著鎳含量的提高，也會(huì)導(dǎo)致鋰鎳混排，從而造成鋰的析出，對(duì)電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能造成影響。
振華新材進(jìn)一步介紹，在高端新能源汽車(chē)市場(chǎng)潛力逐步釋放帶來(lái)對(duì)動(dòng)力電池能量密度提升需求的背景下，更高的續(xù)航里程、更長(zhǎng)的使用壽命，成為高端新能源汽車(chē)持續(xù)的追求目標(biāo)，這為高鎳三元正極材料提供了一定的市場(chǎng)空間。但同時(shí)也對(duì)高鎳三元正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和循環(huán)性能提出了更高的要求。相較于常規(guī)三元材料，生產(chǎn)高鎳三元正極材料的技術(shù)壁壘更高，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境的濕度控制、設(shè)備的耐腐蝕和自動(dòng)化水平等提出了更苛刻的要求。
上訴振華新材人士告訴記者，雖然目前鎳的價(jià)格在不斷上漲，不過(guò)電池材料的定價(jià)采取成本加成，隨著原材料的價(jià)格一起上漲。因此，目前很多廠商都在嘗試增加三元電池中鎳的含量。
三元材料按照鎳元素占比分類(lèi)，可分為中鎳、中高鎳、高鎳和超高鎳產(chǎn)品。根據(jù)高工鋰電(GGII)的數(shù)據(jù)，2021年國(guó)內(nèi)三元材料出貨43.3萬(wàn)噸，其中高鎳三元材料出貨17萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)181%。
另外，從技術(shù)方面看，三元正極材料主要分為一次顆粒大單晶技術(shù)體系和二次顆粒團(tuán)聚體技術(shù)體系。這是兩種不同的合成三元材料的方式，常規(guī)的二次顆粒團(tuán)聚體三元正極材料由許多小單晶一次顆粒構(gòu)成。振華新材在年報(bào)中表示，采用大單晶技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品可有效解決二次顆粒團(tuán)聚體技術(shù)生產(chǎn)容易導(dǎo)致二次球開(kāi)裂、破碎引發(fā)的電池電化學(xué)環(huán)境劇烈變化、循環(huán)壽命縮短、性能惡化等問(wèn)題，在產(chǎn)品高溫循環(huán)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性能等方面具有一定優(yōu)勢(shì)。目前單晶三元材料市場(chǎng)占比率整體呈上升態(tài)勢(shì)，2021 年前三季度占比約為 40%。
磷酸鐵鋰正極：正在趕超三元電池
上訴德方納米人士告訴記者，磷酸鐵鋰電池和三元電池的應(yīng)用場(chǎng)景不一樣，這幾年市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度非常高。三元主要應(yīng)用在相對(duì)高端的乘用車(chē)上，磷酸鐵鋰主要應(yīng)用在儲(chǔ)能、商用車(chē)以及對(duì)里程要求不高的乘用車(chē)上。截止今年一季度，該公司產(chǎn)能有15.5萬(wàn)噸每年，隨著今年新增產(chǎn)能的釋放，預(yù)計(jì)截止今年底，規(guī)劃產(chǎn)能將達(dá)到33.5萬(wàn)噸每年。
根據(jù)中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池在動(dòng)力電池裝機(jī)量中占比由2020年的38%提升至2021年的52%，磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量已超過(guò)三元電池。
德方納米在年報(bào)中介紹，公司當(dāng)前的主要產(chǎn)品為納米磷酸鐵鋰等磷酸鹽系正極材料，其上游主要為鋰礦等原材料，下游用作制備鋰離子電池，可最終應(yīng)用于新能源汽車(chē)、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。目前，新能源汽車(chē)及儲(chǔ)能是公司產(chǎn)品的主要下游終端應(yīng)用領(lǐng)域。
比如，從儲(chǔ)能技術(shù)類(lèi)別來(lái)看，電池是效率最高的儲(chǔ)能方式。鋰離子電池具有低污染、高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高倍率等優(yōu)良性能。隨著其成本的逐步下降，鋰離子電池的經(jīng)濟(jì)性開(kāi)始凸顯。新增電池儲(chǔ)能越來(lái)越多采用鋰離子電池，并逐步替代存量鉛酸蓄電池。
德方納米進(jìn)一步介紹，在儲(chǔ)能鋰離子電池中，相比于三元材料電池，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)更為明顯，是儲(chǔ)能電池的主流方向。其主要原因是，儲(chǔ)能電池應(yīng)用領(lǐng)域更注重經(jīng)濟(jì)性，對(duì)電池成本、循環(huán)壽命、安全性、全生命周期成本等較為關(guān)注。磷酸鐵鋰電池憑借低生產(chǎn)成本、高安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。
德方納米人士也告訴記者，磷酸鐵鋰電池原材料主要是鋰，不包括鈷和鎳，因此其成本更低，安全性也更高。
德方納米在年報(bào)中表示，基于磷酸鐵鋰材料與三元材料各自的特點(diǎn)，在新能源汽車(chē)領(lǐng)域里，磷酸鐵鋰材料主要應(yīng)用于客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)等新能源商用車(chē)領(lǐng)域，尤其在新能源客車(chē)領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)的地位；三元材料能量密度相對(duì)較高，主要應(yīng)用于新能源乘用車(chē)。
在能量密度方面，磷酸鐵鋰電池也在提升中。德方納米表示，隨著行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，CTP高集成動(dòng)力電池、刀片電池、JTM電池等鋰離子動(dòng)力電池制造技術(shù)的突破，以及新型磷酸鹽系正極材料的技術(shù)創(chuàng)新，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的能量密度顯著提升，與三元電池的差異日益縮小。(CTP：是指電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環(huán)節(jié)；JTM：是指直接把電池卷芯放在模組里面的技術(shù)，具有成本低、制造過(guò)程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。)
德方納米亦表示：“隨著補(bǔ)貼政策的退坡和新能源汽車(chē)市場(chǎng)降本增效進(jìn)程的推進(jìn)，在全面市場(chǎng)化時(shí)代，下游客戶(hù)更注重成本和性?xún)r(jià)比。同時(shí)，隨著行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子動(dòng)力電池制造技術(shù)不斷取得突破，正極材料體系的技術(shù)創(chuàng)新持續(xù)推進(jìn)，磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的能量密度顯著提升，助推磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車(chē)市場(chǎng)滲透率的逐步提升，市場(chǎng)空間的迅速拓寬?！?/p>
