2022年磷酸铁锂正极材料行业竞争格局分析 磷酸铁锂动力电池迎来发展机遇

磷酸铁锂是一种优异的锂离子电池正极材料。锂离子电池由四个主要部分构成，分别为正极、负极、电解液和隔膜， 其中正极既是离子导体也是电子导体，其主要组成部分称为活性物质。磷酸铁锂（LiFePO4）呈现橄榄石结构，作为 电池正极材料，涂敷在铝箔与电池正极连接；中间是聚合物的隔膜，将正极与负极隔开，但锂离子可以通过而电子不 能通过；石墨等作为电池的负极材料，涂敷在铜箔与电池的负极连接处。磷酸铁锂电池在充电时，正极中的锂离子通 过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子通过隔膜向正极迁移。

磷酸铁锂正极材料具有生产成本低、循环寿命长、安全性好等特点，但能量密度低于三元材料。锂离子电池正极材料 选取条件较为苛刻，必须是嵌锂型化合物并且不能与电解液发生反应，为使电池拥有较好的电化学性能，导电性要足 够好，并且单位单元内需要能容纳大量的锂，这些会直接影响电池的安全性能，电化学性能。现在商业化应用的正极 材料主要有钴系正极材料、镍系正极材料、锰系正极材料、三元材料、磷酸铁锂正极材料等。

（1）生产成本低：钴盐、镍盐和锂盐是制备三元材料的主要原材料，其中钻盐、镍盐在我国的可开采储量较小，供 应较为紧张，导致三元材料生产成本较高。磷酸铁锂主要原材料为锂源、铁源、磷源，我国铁源和磷源资源较为 丰富，随着锂源供给端实质性改善，锂源价格逐步回落，磷酸铁锂材料将具有更明显的成本优势。

（2）安全性好、循环寿命长：在充放电过程中，磷酸铁锂作为正极材料是处于 FePO4/LiFePO4 两相共存的状态， 由于 FePO4 与 LiFePO4 的结构与体积都很相近，所以在充放电过程材料的晶体结构不会发生大的改变以至于崩 坏，循环寿命大于 2000 次，组装成电池后就会有良好的循坏性能和安全性能。

（3）能量密度较低：磷酸铁锂电池的平均能量密度为 100-150 Wh/kg，相比三元材料能量密度较低，因此磷酸铁锂 正极材料目前定位于满足高安全、低成本、长寿命动力电池和储能电池的需求。

磷酸铁锂生产技术可分为固相和液相合成法两种。固相合成法是制备磷酸铁锂正极材料最常用的方法，液相合成法较 为普及的是水热/溶剂热法。固相合成法由于设备和工艺简单，制备条件容易控制，较为适合工业化生产，但原材料 固相不均匀，化学反应产物颗粒较大，粒度分布范围宽，产品批次一致性较差，对产品导电性、安全性等产生不利影 响。液相法使初始原料在分子水平上的混合和获得的前驱体更均匀，相比固相合成法更具优势，但由于对生产条件控 制的要求较高，其产业化难度更大，在制备过程中，由于锂/铁的原子排布混乱，会使大概 7%的铁原子占据锂的位置， 使得制备出的磷酸铁锂产品容量不够高。固相法和液相法由于工艺路线不同，对原料的要求也有所不同。

净化磷酸和工业级磷酸一铵是磷酸铁锂的主要磷源。磷酸或磷酸一铵直接参与磷酸铁锂生成的反应过程，对磷酸铁锂 的产品质量具有重要影响，在磷酸铁锂制备过程中，主要使用净化磷酸或工业级磷酸一铵为磷源。

（1）净化磷酸：磷酸的主流工艺分为热法和湿法两种，其中热法磷酸纯度高，无需经过净化，但不具有成本优势； 湿法磷酸由于产品纯度低、杂质多，分离出粗磷酸后，需再经净化制得净化磷酸产品，具有较高技术壁垒。

（2）工业级磷酸一铵：工业级磷酸一铵的纯度要求高于农业用磷酸一铵，有以下三种主流工艺：（1）热法磷酸氨中 和法：采用热法磷酸为原料，无须净化，直接与氨中和；2）净化磷酸氨中和法：以湿法磷酸为原料，经有机溶 剂萃取净化制得净化磷酸，再与氨反应。3）湿法磷酸氨中和直接净化法：将湿法磷酸预净化，脱硫并除去悬浮 物，再进行氨中和净化，脱除杂质，分离杂质后即得工业级磷酸一铵。（报告来源：未来智库）

未来几年国内磷酸铁行业竞争将加剧，磷化工龙头企业具备更强竞争力。2021 年我国磷酸铁产能达到 62.6 万吨/年， 同比增长 113%，产量 34.8 万吨，同比增长 162%，产能利用率 55.7%，同比提高 10.4 pct，主要由于下游新能源行 业磷酸铁锂正极材料需求快速增长。目前国内磷酸铁产能主要分布于湖南、安徽、湖北、贵州，分别占比 27.2%、13.7%、 11.7%、11.2%，前五大企业产能占比约 47.6%，行业集中度仍有提高空间。由于近几年新能源行业高速发展，国内化工及新能源企业积极进军磷酸铁行业，我们粗略统计未来几年主要企业磷酸铁新增产能规划达到 518 万吨/年，其 中 2022、2023 年新增产能计划分别为 103.5 万吨、151 万吨，磷酸铁行业竞争将逐步加剧，但集中度有望大幅提高， 部分产能投产具有不确定性，拥有上游净化磷酸或工业级磷酸一铵配套的磷化工龙头企业将具备更强竞争力。

未来几年国内磷酸铁锂行业新增产能较多，拥有产业链一体化布局的企业竞争优势显著。2021 年我国磷酸铁锂产能 71.2 万吨/年，同比增长 96.1%，产量 43.55 万吨，同比增长 212%，产能利用率达到 61.2%，同比提高 22.8 pct， 主要受益于新能源行业需求快速增长。2020 年以前，国内新能源汽车市场化尚未成熟，补贴政策以高能量密度、长 续航里程为重点，因此市场更加侧重三元电池，导致完成产能扩张的磷酸铁锂厂商遭受打击，2020 年磷酸铁锂渗透 率拐点向上，主要是补贴政策弱化以及 CTP（无模组技术）对磷酸铁锂系统能量密度的改善。2021 年国内磷酸铁锂 产能主要分布在湖南、广东、湖北，分别占比 29.4%、18.3%、14.7%，前五大企业产能占比约 61.1%，行业集中度 较高。国内企业积极布局磷酸铁锂正极材料，未来几年行业新增产能较多，我们粗略统计主要企业磷酸铁锂新增产能 规划达到 520 万吨/年，其中 2022、2023 年新增产能计划分别为 94 万吨、53 万吨，部分产能投产具有不确定性， 磷化工企业具有资源、成本及产业链一体化优势，同时与新能源企业合作，整体竞争优势明显。

我国新能源汽车产销量大幅增长，磷酸铁锂动力电池迎来发展机遇。2021 年中国汽车产销量分别为 2608.2 万、2627.5 万辆，同比分别增长 3.4%、3.8％，其中新能源汽车产销量分别为 353.26 万辆、350.72 万辆，同比分别增长 168%、 165%，新能源汽车销量占比仅 13.3%，未来仍有较大提升空间。磷酸铁锂和三元材料是最主流的动力电池类型，2020 年以来，由于镍、钴价格大幅上涨，叠加我国动力电池补贴政策退坡，三元电池成本压力不断增大，磷酸铁锂电池迎 来重要发展机遇。2021 年我国动力电池产量 219.7 GWh，同比增长 163.4%，其中三元电池产量 93.9 GWh，同比增 长 93.6%，占比 42.7%；磷酸铁锂电池产量 125.4 GWh，同比增长 262.9%，占比 57.1%，磷酸铁锂电池产量首次超 过三元电池，2022 年 1-3 月磷酸铁锂动力电池占比进一步提升至 62%。

全球磷酸铁锂正极材料需求空间大，有望带动磷酸铁需求大幅增长。国际汽车制造商数据显示，2021 年全球汽车产 量 8015 万辆，同比增长 3.1%，较 2019 年下降 13.1%，销量 8105 万辆，同比增长 4%，其中新能源汽车销量 670 万辆，同比大幅增长 102.4%，约占全球汽车总销量8.3%。2021 年全球动力电池装机量 296.8 GWh，同比增长 102.18%， 其中中国动力电池装车量154.5 GWh，同比增长142.8%，宁德时代电池装机量达到96.7 GWh，国内市场占有率53.1%，全球市场占有率为 32.6%，位列全球第一。假设 2025 年全球新能源汽车渗透率达到 30%，则对应动力电池需求量约 1077 GWh，年均复合增长约 38%；GGII 预测 2025 年全球储能电池出货量有望达到 416 GWh，年均复合增长约 72.8%， 则 2025 年全球动力电池和储能电池需求量约 1500 GWh。假设 2025 年磷酸铁锂电池占比 60%，1 GWh 磷酸铁锂电 池消耗磷酸铁锂正极材料 0.25 万吨，1 吨磷酸铁锂正极材料消耗 0.96 吨磷酸铁，则对应磷酸铁锂、磷酸铁需求量分 别为 225 万吨、216 万吨，随着全球新能源汽车渗透率不断提高，磷酸铁和磷酸铁锂未来市场需求空间大。

磷酸铁和磷酸铁锂价格大幅上涨，中长期有望逐步回归合理水平。2021 年初开始磷酸铁锂行业景气度持续上行，随 着新能源汽车、电动两轮车、储能等需求不断释放，磷酸铁锂市场供不应求，同时原材料碳酸锂价格大幅上涨，推动 磷酸铁锂市场价格不断突破新高，目前磷酸铁锂正极材料市场价 16.3 万元/吨，2021 年初以来累计上涨 340%，但相 比三元材料仍有较大的价格优势。受磷酸铁锂需求拉动影响，磷酸铁供需关系紧张，当前磷酸铁市场价 2.5 万元/吨， 2021 年初以来累计上涨 108%。短期磷酸铁和磷酸铁锂供需仍保持偏紧状态，同时原材料碳酸锂价格仍处于高位， 支撑磷酸铁锂价格高位运行，中长期随着新增产能持续释放，价格将逐步回归合理水平。

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