鋰電池正極材料行業技術水平特點及前景趨勢壁壘
鋰電池屬于二次電池的一種，與其他二次電池相比（鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池等），鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長且無重金屬污染的優點，廣泛應用于消費電子、動力電池和儲能電池等領域。
鋰電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質和電池外殼等部分組成。正極材料直接決定了鋰電池能量密度、安全性、使用壽命、充電時間及溫度高低適應性等性能的優劣，是電池電化學性能的決定性因素。此外，正極材料成本對于鋰電池總體成本的高低也有著關鍵性影響。因此，正極材料對于鋰電池產業的發展有著引導性的作用。
資料來源：普華有策整理
1、鋰電池正極材料行業技術水平及特點
（1）鈷酸鋰技術水平及特點
鈷酸鋰主要應用于消費電子產品領域，隨著 5G 技術的推廣應用以及新型電子產品的不斷涌現，出于對鋰電池長續航的需求與電池體積的限制，智能手機、平板電腦等消費電子產品對電池能量密度的要求進一步提升。正極材料是鋰電池鋰源的提供者，從根本上決定了電池的比容量和能量密度。未來鈷酸鋰產品的技術路線將向高電壓、高壓實等方向發展，4.45V 以上的高電壓鈷酸鋰逐漸成為鋰電池正極材料企業重點開發的主流產品。
（2）三元正極材料技術水平及特點
三元材料主要應用于新能源汽車電池市場，隨著 2017 年以來新能源汽車補貼政策額度收緊、技術標準要求逐漸提高，動力電池生產企業對提高鋰電池能量密度的訴求上升。在三元材料中，三種元素的功能定位不同，鎳在三元材料中起提高材料能量密度的作用，增加三元材料中鎳的相對含量是提高電池能量密度的關鍵。從成本角度考慮，提高三元材料的鎳含量、降低鈷含量也是降低三元材料整體成本的必要途徑。
高鎳化是三元材料未來發展的主流技術路線。高鎳三元材料主要包括鎳鈷錳和鎳鈷鋁兩個系列，未來三元材料的發展趨勢是不斷提高鎳的含量（鎳的摩爾含量≥80%），以提高其比容量，同時通過摻雜、包覆和表面處理等技術手段，提高其循環性能。
3、行業面臨的主要機遇
（1）下游應用領域進一步擴大催生市場需求
除動力電池和消費電池外，由于中國儲能電池行業尚處于發展初期，儲能電池需求占中國鋰電池總需求的比例還不足 10%，儲能電池行業尚未形成規模效應。出于成本考量，儲能電池企業傾向于選擇低成本的磷酸鐵鋰作為正極材料。然而，隨著中國儲能市場的發展，儲能電池的應用場景將進一步增加，加之三元正極材料成本的不斷下降，三元正極材料有望以其綜合性能優勢擴大在儲能電池領域的滲透率。
（2）節能環保政策加碼促進全球范圍內新能源汽車布局
全球能源供求失衡和環境污染等問題凸顯，作為創建節能環保社會的關鍵一環，發展新能源汽車成為當務之急。自 2015 年以來，作為最具代表性的新能源汽車類型，純電動汽車受到各國政府和車企大力認可和支持，獲得廣闊的發展空間和巨大的發展紅利，例如，日本政府計劃到 2023 年將新能源汽車銷量占新車總銷量的比例提高到 70%；挪威計劃在 2025 年前禁售燃油車，英國、丹麥、德國、冰島、斯洛文尼亞、瑞典和荷蘭等國家計劃在 2030 年前禁售燃油車。眾多全球主流車企也開始紛紛布局新能源汽車，例如，大眾汽車集團踐行“goTOzero”戰略，計劃到 2025 年集團旗下產品全生命周期的碳排放量較 2015年降低30%，到2050年之前在全球市場實現碳中和；梅賽德斯-奔馳汽車集團發布“2039 愿景”，計劃至 2030 年電動車型（包括純電動和插電式混合動力車型）占乘用車新車銷量一半以上份額，至 2039 年著力實現乘用車新車產品陣容的碳中和。
全球范圍內節能環保政策的推廣對新能源汽車動力電池的需求不斷增大，將促進三元正極材料的市場需求。
（3）補貼政策退坡對新能源汽車產業的不利影響逐步減弱，新能源汽車產銷量發展勢頭良好
汽車行業對國民經濟發展具有重大帶動作用，經過多年快速發展，近年來國內汽車行業整體增速趨緩，根據中國汽車工業協會數據，2020 年，中國汽車產銷 2,522.5 萬輛和 2,531.1 萬輛，同比下降 2.0%和 1.9%。隨著新能源、智能化技術的推進，大批新興造車企業進入汽車業，涌現的新產品、新技術、新服務和新模式，加速了汽車產業的轉型。
根據中國汽車工業協會數據，2015 年至 2018 年，我國新能源汽車銷量由 33.1萬輛大幅增長至 125.6 萬輛，年均復合增長率高達 56.0%。2019 年以來，由于新能源汽車產業相關政策的變化，尤其是新能源汽車補貼政策的退坡，對新能源汽車市場產生了較大的影響。2019 年，新能源汽車實現銷量 120.6 萬輛，同比下降4.0%。但隨著疫情的穩定，新能源汽車銷量下半年顯著回暖，2020 年中國新能源汽車銷量 136.7 萬輛，同比增長 13.3%，新能源產業逐步恢復。2021 年，我國新能源汽車銷量完成352.1萬輛，已經超過國內歷年全年的數量。
（4）國家產業政策推動我國新能源汽車產業進入加速發展新階段，帶來三元材料大規模市場空間
自 2012 年以來，國家先后出臺《節能與新能源汽車產業發展規劃》、《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》、《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《汽車產業中長期發展規劃》等產業政策，明確指出新能源汽車作為我國汽車工業轉型的主要戰略方向。2020 年 11 月，我國印發《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035 年）》，預計 2025 年我國新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的 20%左右。而根據中國汽車工業協會統計數據，2020 年我國新能源汽車銷量占全部汽車銷量的比例僅為 5.40%，新能源汽車還處于初期發展階段，未來預計還有很大的市場提升空間。
2021 年 7 月，中國汽車工業協會發布《“十四五”汽車產業發展建議》，對我國當前新能源汽車產業發展現狀總結為 “新能源汽車打下堅實基礎，進入加速發展新階段。截至2021年底，全國新能源汽車保有量達784萬輛，占汽車總量的2.60%，其中，純電動汽車保有量640萬輛，占81.63%，產銷量、保有量已連續六年居世界首位。世界上最先進的技術紛紛向中國聚集，研發體系建設、產業供應鏈培育、衍生業務拓展等領域全面擴展。”
對未來發展目標提出：“新能源汽車產業發展實現市場化。以新能源汽車產業為中心的新型產業生態逐步構建完成，共性瓶頸技術得到突破，品牌質量具備較強國際競爭力，基礎設施體系不斷完善，產品經濟性和使用便利性持續提升，市場環境大幅改善，產品滲透率顯著提高。到 2025 年，新能源汽車新車銷量占比超過 20%，純電動乘用車新車平均電耗降至 12.0 千瓦時/百公里。”
4、行業主要趨勢
（1）鈷酸鋰行業未來發展趨勢
在中高端 3C 電子產品領域，鈷酸鋰具備能量密度高、放電電壓高、填充性好、循環性能好等優點，滿足智能手機、筆記本電腦、平板電腦等中高端 3C 電子產品對電池體積和能量密度方面的市場要求；同時，中高端 3C 電子產品的消費者對電池正極材料的成本敏感性較低，因此在中高端 3C 電子產品領域，鈷酸鋰將繼續保持主導地位，很難被其他正極材料所替代。隨著 5G 通信技術應用帶來的智能手機更新換代需求，以及消費無人機、電子煙和便攜式電子設備等新型消費電子產品的不斷涌現，鈷酸鋰的市場需求將保持穩步增長。
在低端 3C 電子產品領域，由于三元正極材料具有價格優勢，并在循環穩定性、熱穩定性和安全性能上有所改善，同時低端 3C 電子產品對電池體積和能量密度的要求相對較低，因此三元正極材料逐漸替代鈷酸鋰，在充電寶、電動玩具、電動家居產品等部分低端 3C 電子產品市場占據一定份額。
（2）三元材料行業未來發展趨勢
1）三元材料成為純電動乘用車領域主流的正極材料之一
在正極材料的選擇方面，低成本、高安全性一直是動力電池企業考慮的重要因素，因此，中國新能源純電動汽車行業發展初期，具備成本和成熟度優勢的磷酸鐵鋰是動力電池的主要正極材料。
在新能源純電動汽車商業化加速的背景下，純電動乘用車在中國純電動汽車市場中逐漸占據主導地位，引領新能源純電動汽車行業的發展。相對于大巴、物流車等其他類型純電動汽車，純電動乘用車對續航和充電效率的要求更高，使用高比容量和高倍率動力電池及相應正極材料的必要性凸顯。相比于磷酸鐵鋰，三元材料具備高比容量、高能量密度和高倍率等優勢，可滿足純電動乘用車動力電池的要求。此外，隨著三元材料技術逐漸成熟，三元材料的市場價格逐漸降低，磷酸鐵鋰相對于三元材料的成本優勢隨之減弱。出于成本和性能的綜合考慮，動力電池企業選擇三元材料作為電池正極材料的意愿加強，三元材料成為純電動乘用車領域主流的正極材料之一。
未來在動力電池領域，由于磷酸鐵鋰和三元材料的不同性能特點，兩大技術路線將同時得到支持，并應用于不同場景中。磷酸鐵鋰電池具有高安全性及長循環壽命的優點，可以滿足對安全性、運營頻率要求更高的純電動商用車領域需求；而在對空間和重量要求更高的純電動乘用車領域，高能量密度的三元電池可以實現更長的續航里程，更加貼合個人消費者需求。
2）新能源汽車補貼退步及成本下降需求推動三元材料向高鎳路線發展
從 2009 年國家開始新能源汽車推廣試點以來，我國一直推行新能源汽車補貼政策，隨著新能源汽車市場的發展，國家對補貼政策也有所調整。總體來看，補貼政策呈現額度收緊、技術標準要求逐漸提高的趨勢，從 2017 年開始補貼政策與能量密度掛鉤。2017 年，我國政府陸續發布《促進汽車動力電池產業發展行動方案》和《汽車產業中長期發展規劃》，制定了高能量密度動力電池的發展目標。2018 年，補貼政策鼓勵高續航里程、高能量密度、低能耗的車型，續航里程和能量密度雙高的車型補貼不降反升，補貼政策開始向扶強扶優轉變，有利于淘汰行業內落后產能，提高行業集中度。2019 年補貼政策出臺，續航 250 公里、能量密度 125Wh/kg 以下的純電動汽車不再享受補貼。2020 年補貼政策中，動力電池系統能量密度等技術指標不作調整，適度提高了新能源汽車整車能耗、純電動乘用車純電續駛里程門檻。2021 年補貼政策保持現行購置補貼技術指標體系框架及門檻要求不變，新能源汽車補貼標準在 2020 年基礎上退坡 20%，但公共交通等領域符合要求的電動車輛，補貼標準退坡 10%。
由于純電動汽車對續航里程的要求不斷提高，動力電池生產企業對提高鋰電池能量密度的訴求上升。在三元材料中，三種元素的功能定位不同，鎳在三元材料中起提高材料能量密度的作用。動力電池能量密度是影響純電動乘用車續航的主要因素，而增加三元材料中鎳的相對含量是提高電池能量密度的關鍵，因此提高三元材料中鎳的相對含量，從而提高純電動汽車續航里程，是純電動乘用車向高續航里程發展的必要選擇。
此外，從成本角度而言，提高三元材料鎳含量也是降低三元材料整體成本的必要途徑。在三元材料的整體成本中，原材料成本占比超過 80%。相比鎳資源，中國鈷資源更為匱乏，作為三元材料的原材料，鈷金屬鹽化合物與鎳金屬鹽化合物之間的價差明顯，鈷原材料的價格高企是制約三元材料成本下降的關鍵因素之一。在三元材料中，鎳的使用量增加，鈷用量則可大幅減少，使得三元材料單位成本獲得大幅下降空間。盡管短期而言，高鎳系列三元材料的工藝和技術復雜、生產環節要求高、前期設備和研發投入大，導致其總體成本相比普通三元材料較高。然而伴隨高鎳系列三元材料技術成熟度的提高，高鎳系列三元材料的規模化應用將使其總體成本逐漸低于普通三元材料。
為推動純電動乘用車的普及，降低純電動乘用車成本和提高乘用車續航里程是基本前提，高鎳三元材料以其成本和性能優勢將獲得日益青睞，市場需求將持續增加。伴隨中國新能源純電動乘用車的規模化，從降低純電動乘用車成本和提高乘用車續航的角度出發，動力電池三元正極材料向高鎳發展的方向明確，高鎳三元材料將逐步規模化，市場需求將持續增加。
3）三元材料進入對體積比容量密度要求較低的 3C 電子產品市場
從各類型三元材料的應用角度而言，由于具備高比容量、高能量密度、高倍率等優勢，Ni8 系等高鎳三元材料適合用于高端純電動汽車動力電池，而普通三元材料適用于中低端動力電池，并逐漸向 3C 數碼電池領域拓展。
憑借壓實密度大、充放電穩定、工作電壓高等優勢，鈷酸鋰成為傳統 3C 電子產品鋰電池所采用的正極材料，并在中高端市場保持穩定。然而，鈷酸鋰具有成本較高、電池壽命短等劣勢，與鈷酸鋰相比，三元正極材料具有價格優勢，并在循環穩定性、熱穩定性和安全性能上有所改善，因此三元正極材料逐漸進入充電寶、電動玩具、電動家居產品等部分低端 3C 電子產品市場。
在全球消費電池及動力電池用鈷需求快速增長的帶動下，未來鈷供需缺口或將進一步放大。在這種情況下，三元正極材料相較鈷酸鋰的成本優勢日趨明顯，其有望增加在低端 3C 電子產品市場的滲透率。
5、主要挑戰
（1）行業競爭加劇
鋰電池正極材料位于產業鏈的中端。近年來，隨著國家政策對新能源汽車產業的支持以及下游需求的增長，大量資本涌入鋰電池正極材料行業，同時陸續有上游資源類企業和下游電池類企業向正極材料環節延伸，使得行業競爭加劇。鋰電池正極材料生產企業須緊跟市場變化趨勢，強化自身專業化優勢和規模優勢，并建立完善的供應鏈保障體系，方能應對行業競爭加劇帶來的壓力。
（2）上游原材料價格波動對業務經營和盈利能力影響較大
鋰電池正極材料行業銷售定價普遍采用“主要原料成本+加工價格”定價模式，“主要原材料成本”受鈷、鋰、鎳、錳等相關金屬鹽原材料的市場價格的影響，“加工價格”則由正極材料生產企業根據具體產品的加工成本、目標利潤構成，其中“加工成本”基本保持穩定。上游原材料市場價格的波動對鋰電池正極材料生產企業的經營和盈利能力影響較大，鋰電池正極材料生產企業須通過加強與上下游供應商及客戶的合作、增加長期訂單，以及加強對原材料市場行情的分析研判、力爭準確把握原材料價格變化趨勢等方式，降低原材料采購成本，掌握市場主動權。
6、行業兩大壁壘
（1）人才儲備壁壘
鋰電池正極材料行業是人才密集型行業，企業的研發和管理人才儲備是決定其能否在行業中站穩腳跟的一個關鍵因素。鋰電池正極材料產業化的時間較短，且根據客戶的定制化要求進行生產的模式較為普遍，因此研發和生產團隊的經驗積累尤為重要；先進入行業的企業擁有經驗豐富、實力雄厚的研發和生產團隊，在人力儲備方面遠遠領先于新進入企業。除此之外，鋰電池正極材料企業還需要深諳市場的采購和銷售團隊，具備敏銳市場洞察力、良好的供應商客戶協調能力的采購和銷售團隊對鋰電池正極材料企業至關重要。
先進入鋰電池正極材料領域的企業往往具備更高和知名度和更加完善的人才培養體系，對人才的吸引力更強，使得行業內尖端人才大都集中在先進入企業中，新進入行業的企業很難具備與之對等的人才吸引力。因此，行業內先發企業和新進入企業間的人才差距將不斷擴大，形成行業的人才壁壘。
（2）產能及資金壁壘
鋰電池正極材料行業具有較強的規模效應，一方面，產能規模大的企業在采購議價、生產成本攤薄等方面具備優勢，另一方面，行業頭部鋰電池生產企業對于正極材料供應商的供貨數量等方面有較高要求，大型正極材料企業相比小型企業更容易進行頭部鋰電池生產企業的供應商名錄。因此，產能規模擴張是鋰電池正極材料企業的發展趨勢，而產線擴建對企業的資金實力提出了較高的要求。
此外，鋰電池正極材料制備需要鈷、鎳、錳等重金屬原材料，其采購需要大量的資金支持，且企業日常經營也需要流動資金支持。相比于已積累一定資金實力的業內領先企業而言，新進入企業面臨較高的資金壁壘。
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