2022年磷酸铁锂正极行业竞争格局及未来趋势分析 电池回收的材料有望成为锂源最重要的供给

1.复盘：具备较高性价比，受益电池结构创新

磷酸铁锂正极材料具备较高性价比与安全性。相较于钴酸锂、镍钴锰酸锂（三元）等 正极材料，橄榄石型磷酸铁锂具有循环寿命高（2000 次以上）、安全性高、原料资源丰富 以及环境友好等优点，已广泛应用于新能源汽车和储能领域。此外，根据鑫椤锂电统计数 据，目前磷酸铁锂动力电池电芯价格在 0.76-0.84 元/Wh（不含税），明显低于三元电芯 0.83-0.92 元/Wh（不含税）的价格，具备较高的性价比。

受益于新能源公交车发展，出货量快速提升。2013-2015 年，公交车电动化渗透率快 速提升推动中国新能源汽车高速发展。2016 年，出于安全考虑，国家规定暂停三元锂电 池在客车的推广应用，磷酸铁锂需求快速增长。2014-2016 年国内磷酸铁锂出货量分别为 1.4/3.1/5.2 万吨，2015/2016 年分别同比高达+121%/+68%。 “骗补”现象导致新能源商用车需求放缓，铁锂需求增长随之放缓。2016 年国家开 始集中查处新能源汽车骗补现象，2017 年开始国家补贴政策要求运营类新能源汽车的运 营里程需要达到 3 万公里才能申请补贴，并于 2018 年下调到 2 万公里，新能源商用车需 求有所放缓。对应 2016-2019 年磷酸铁锂正极需求增速快速下降，从 2015 年的+121%下 降至 2017/2018 年的+13%/+17%。

电池结构技术进步，打开 LFP 电池应用新局面。LFP 电芯体积能量密度低，大约在 300-400Wh/L，低于三元电芯（超过 500-600Wh/L），LFP 电池在乘用车上装载量过小而 难以满足高续航要求。宁德时代 2019 年发布的 CTP（Cell to Pack）与比亚迪 2020 年发 布的“刀片电池”技术极大提升了电池整体的利用效率。随着 CTP(Cell to Pack)与“刀片” 等结构技术进步，提升了 LFP 电池的体积效率（提升 50%以上），克服了短板，加速推动 LFP 在乘用车的应用。 宁德时代于 2019 年发布 CTP（Cell to Pack）无模组方案，根据公司介绍，CTP 电 池包相比传统电池包质量能量密度提升 10%-15%，空间利用率提升 15%-20%，同时零部 件数量将下降约 40%。 比亚迪于 2020 年发布“刀片”电池专利技术，可以使得 LFP 电池包体积比能量密度 提升比例达 50%以上，我们预计电池综合成本有望降低约 30%。

特斯拉&比亚迪大规模应用，铁锂渗透率加速提升。根据 GGII 数据，我们统计了 2018 年-2022 年 Q1 的磷酸铁锂装机量排名 TOP10 车型，可以看到 2020 年以前铁锂装机车型 较为分散，例如 2018年和 2019年铁锂装机量第一的车型分别为比亚迪 e6和江淮 IEV6E， 装机量分别为 0.91GWh、0.6GWh，占比仅有 4.2%、3.0%；2020 年之后，特斯拉以及比 亚迪等热门车型如 Model 3、比亚迪汉 EV 等开始大规模应用磷酸铁锂电池，2021 年铁锂 装机 TOP10 车型中，特斯拉及比亚迪车型合计占到 8 款。到 2022 年 Q1，比亚迪和特斯 拉磷酸铁锂装机量占比分别达 36.9%、22.0%，二者合计占比高达 58.9%。随着特斯拉及 比亚迪的大规模应用，铁锂电池渗透率也在加速提升，装机占比逐渐超越三元电池。GGII 数据显示，2022 年 3 月份铁锂装机占比高达 56%。

2.空间：受益于储能行业成长与海外动力渗透率提升，2025 年行业需求有望达到 267 万吨

预计 2020-2025 年全球储能电池出货量年复合增速约 78%，增速较快。受益于应用 场景丰富叠加终端需求快速增长，2020 年全球储能电池出货量约为 28GWh.我们预计 2025 年全球储能电池出货量有望达到 500GWh，对应 2020-2025 年复合增速 78%，行业 未来空间大，增速快。

预计 2025 年行业需求有望达到 267 万吨，对应 2020-25 年 CAGR 达 84%。我们预 计 2022/2023/2024 年 LFP 正极材料需求分别为 73/116/183 万吨，分别同比增长 98%/59%/58%。考虑到未来全球动力电池与储能电池需求，我们预计 2025 年全球磷酸铁 锂正极材料需求约为 267 万吨，对应 2020-2025 年 CAGR 84%，增长迅速。其中，我们 预计到 2025 年，动力电池领域，随着全球主流车企铁锂车型的发布，磷酸铁锂电池将占 43%份额；储能领域，未来磷酸铁锂电池将占据 85%份额。

3.格局：历史格局稳定，新玩家纷纷入场

历史格局相对稳定，龙头企业份额基本维持在 25%-30%区间。从磷酸铁锂正极材料 行业历史格局来看，龙头企业的份额一直较为稳定，基本处于 25%-30%的市场份额区间。 其中，2018-2021 年德方纳米的市占率分别达到 28%/29%/24%/20%，在行业中处于第一 梯队。2018-2021 年，行业 CR3 分别为 51%、61%、66%、54%，均保持在 50%以上。

目前宣布进入磷酸铁锂行业玩家较多，主要分为三类：

1）老玩家：进入磷酸铁锂市场较早，伴随市场近些年发展而逐步成长。老玩家长期 专注于磷酸铁锂生产，在制备技术方面拥有独特理解，拥有技术优势与客户优势，对产业 链全流程工艺更加熟悉。代表企业有：德方纳米、安达科技、湖南裕能、湖北万润、北大 先行等；

2）老玩家新面孔：上市公司通过对老玩家进行收购，使磷酸铁锂的制备成为公司的 主营业务之一，收购的初衷多是紧跟新能源汽车行业发展趋势，加速公司产业布局。比如， 2016 年汽车零部件制造公司富临精工收购湖南升华，2021 年车用精细化学品公司龙蟠科 技收购贝特瑞。代表企业有：富临精工、龙蟠科技等；

3）新玩家：磷化工、钛白粉等化工企业新玩家纷纷进入磷酸铁锂行业，进行多方位 的布局。化工企业切入磷酸铁锂行业具备诸多优势。其一，部分化工企业拥有磷酸铁锂行 业所需的上游磷源、铁源等原材料资源，可以降低原材料采购成本，并通过产业链一体化 整合提升生产效率和产品质量；其二，化工企业的规模通常较磷酸铁锂市场老玩家的规模 更大，形成规模效应的经验更加充分；其三，部分化工企业通过废物的循环利用，显著降 低了原有产品的成本。磷酸铁锂市场中新面孔代表企业有：中核钛白、龙蟒佰利、川恒股 份、川金诺、万华化学、云天化等。

新玩家进入，产能加速扩张，预计 2022 年底可利用产能接近 300 万吨。根据鑫椤锂 电统计，2021 年底，磷酸铁锂行业合计产能达到 89 万吨；随着新玩家的进入，2022 年 磷酸铁锂产能扩张加速，目前产能已高达 103.4 万吨，我们预计到 2022 年底全国磷酸铁 锂可利用产能将达到约 300 万吨；其中，Q2 产能增量主要是湖南裕能的 26 万吨及德方纳 米的 11 万吨；Q3 增量主要来源于融通高科、湖南裕能、湖南邦盛及常州锂源，四家合计 56 万吨；Q4 增量来源于圣钒科技的 23 万吨及佰新能源的 15 万吨。

原材料成本占比高，铁锂企业毛利率受原材料价格波动影响较大。目前磷酸铁锂主流 生产路线为磷酸铁工艺。根据我们估算，目前生产 1 吨磷酸铁锂大约消耗 1 吨磷酸铁、0.25 吨碳酸锂。以 2021 年材料均价计算，单吨碳酸锂均价在 12.2 万元/吨，单吨磷酸铁均价在 1.6 万元/吨，因此计算出单吨磷酸铁锂成本结构中，碳酸锂占比约 49.8%，磷酸铁成本占 比约 26.3%，仅碳酸锂和磷酸铁两项合计占比达 76.1%。近年来磷酸铁锂材料公司的毛利 率水平也受原材料价格波动影响较大，2021 年德方纳米、湖南裕能、龙蟠科技、合纵科 技磷酸铁锂业务毛利率分别为 28.9%、26.8%、24.4%、18.4%。

4.趋势：降本趋势明确，技术升级打开未来空间

成本端：降本趋势明确，短期看磷源布局，长期看锂源突破。

原料占比超 80%，是行业主要降本方向。根据各公司公告，磷酸铁锂正极材料成本中， 原材料占比超过 80%，其中锂源占比超 70%、磷源占比超 10%。原材料占比较高，原料 布局是产业未来降本的重要发展方向。目前磷化工与钛白粉等企业均从磷源与铁源方向布 局，通过延伸产业链打造成本优势。锂源成本占比高，如果获得突破将成为磷酸铁锂最重 要的降本方向。

锂源降本主要通过两个途径：1）通过与锂资源相关企业合作，在资源端与加工端合 作，保证锂源的供应与成本优势，例如龙蟠科技等；2）通过工艺改进，减少使用电池级 碳酸锂的使用，采用工业级碳酸锂或者其他低成本锂源，实现产业链突破降本。 途径 1：通过与锂资源企业合作，实现保供与成本控制。

途径 2：创新锂源材料，使用磷酸锂或者硝酸锂等低成本锂盐。 磷酸铁锂制备工艺多样，分为固相法和液相法两大类。磷酸铁锂制备方法较多，主要 分为固相法和液相法。其中固相法是目前最为成熟且大规模商业化应用的方法，根据关键 原材料不同可分为草酸亚铁、磷酸铁（钠法）和磷酸铁（氨法）三大类。固相合成法设备 和工艺简单，制备条件容易控制，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，从而对产品导电性和安全性等产生不利影响。目前具备量产 化能力的主要为德方纳米的自热蒸发液相法，这种合成法使得初始原料在分子水平上的混 合和获得的前驱体更均匀，但对生产条件控制的要求较高，此外压实密度等方面存在一定 劣势。

采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂工艺路线有望实现大幅降本。德方纳米 2019-2020 年 分别申请了由锂磷铝石制备磷酸锂再制备磷酸铁锂的工艺专利。根据我们测算，生产 1 吨 磷酸铁锂消耗碳酸锂约 0.25 吨，若电池级碳酸锂（99.5%）市场价格为 20 万元/吨，则生 产单吨磷酸铁锂所需锂源成本约 5 万元/吨；采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂新工艺路线后， 生产 1 吨磷酸铁锂消耗锂磷铝石（氧化锂含量 6%）约 1.58 吨，当前市场无锂磷铝石公开 报价，但预计其采购成本加上磷酸锂制造费用合计远低于碳酸锂路线锂源成本，有望实现 大幅降本。

长期看，电池回收的材料有望成为锂源最重要的供给。仍以德方纳米为例，公司申请 专利，通过拆解磷酸铁锂电池得到正极片，经过分离集流体、酸溶、过滤、加热氧化、二 次加热过滤、剪切乳化泵洗涤等步骤得到高纯磷酸铁。该方法在对第一滤液的直接加热时 就可将亚铁离子完全氧化而无需再加入氧化剂，进而再转变成高纯磷酸铁。根据公司测算， 该方法操作简单，成本低廉，环境友好，所得的磷酸铁产品纯度极高，约为 99.9%，后续 可直接用于合成磷酸铁锂。

制备流程：采用加热法氧化亚铁离子，无须添加氧化剂且氧化效果充分。从废旧磷酸 铁锂电池拆解得到正极片，加入有机溶剂溶解掉粘结剂后，分离出集流体，收集得到废旧 正极材料；将所述废旧正极材料采用硝酸溶解，经过滤，得到第一滤液；将所述第一滤液 在 50-90℃下加热 1-4h，以将所述第一滤液中的亚铁离子完全氧化，之后加入氨水调节体 系 pH 至 1-2，并在 60-90℃下继续加热 1-4h，经过滤得到第一滤渣和含锂滤液；采用剪 切乳化泵对所述第一滤渣进行多次洗涤，得到高纯磷酸铁。

专利优势：产物磷酸铁纯度极高且杂质含量较少。通过该方法制成的磷酸铁产品纯度 极高，约为 99.9%，且所含杂质离子的含量均控制在 100ppm 以下，后续可直接用于合成 磷酸铁锂。相较于市场现有的回收方法，该方法在对第一滤液的直接加热时就可将亚铁离 子完全氧化而无需再加入氧化剂，操作简单，成本低廉，环境友好，同时解决了现有技术 中对废旧磷酸铁锂正极材料中铁、磷元素的回收效果不好的问题。

综上所述，我们认为磷酸铁锂产业链未来降本趋势较为明确，近年来行业竞争加剧， 各家均采取多种方式降低生产成本。其中，德方纳米创新锂源布局，改进工艺，未来有望 直接受益于新的锂资源供应与电池回收带来的成本下降；富临精工创新使用磷酸锂产品， 有望实现产业链降本；龙蟠科技通过与上游原料厂合作，参与产业链整合，有望降低锂源 采购成本。

产品端：新技术进步是未来 2 年最大看点

磷酸铁锂仍有技术进步空间。磷酸铁锂材料经过 20 余年发展，已经是较为成熟和稳 定的电池材料体系；目前针对磷酸铁锂性能的改进，未来主要以磷酸锰铁锂等方向。根据 高工锂电与德方纳米公司公告信息，磷酸锰铁锂较磷酸铁锂能量密度高 15%-20%，电芯 单体质量能量密度达到 220-230Wh/kg，体积能量密度达到 460-480Wh/L，与三元 NCM5 系高电压基本一致，是磷酸铁锂未来最重要的发展方向。

磷酸锰铁锂此前受制于循环性较差，液相工艺有望大幅改善。磷酸锰铁锂并非全新的 正极材料技术体系，此前未得到广泛应用主要系：1）高温下 Mn 金属析出问题明显，材料 稳定性较差；2）制备成电池后，循环性约为 1000 次以内，很难应用于新能源汽车与储能 等高端市场。目前，德方纳米通过液相工艺改进，采用“涅甲界面改性技术”等创新工艺， 大幅提升磷酸锰铁锂的循环性能，我们预计目前量产中试产品循环性已经超过 3000 次， 可以应用于新能源乘用车与储能等高端领域。

提升 15%-20%能量密度，降低电池包 10%成本，锰铁锂有望在高端乘用车得到广泛 应用。磷酸锰铁锂相较磷酸铁锂有 15%-20%的能量密度提升，而电池材料成本仅增加 5% 左右。以 1GWh 电池为例，目前根据我们测算，1GWh 磷酸铁锂电池成本约为 7 亿元左 右，如果将其中磷酸铁锂更换为磷酸锰铁锂，其他材料体系不变，电池整体带电量将达到 1.2GWh，而电池成本增加至 7.4 亿元（+5%），电池单位成本由铁锂的 0.7 元/Wh 下降至 0.62 元/Wh，电池单位成本下降 13%。因此，磷酸锰铁锂不仅可以提升电池包单体能量密 度，同时也可以大幅降低电池包单位成本，有望在全球高端乘用车上得到广泛应用。

空间再测算：锰铁锂有望打开铁锂未来市场空间

预计 2021-25 年磷酸盐系正极需求复合增速 86%，其中磷酸锰铁锂需求 113 万吨。 基于中性假设，随着磷酸锰铁锂从 2022 年开始量产，2023 年正式开始大规模拓展市场， 我们预计 2025 年全球磷酸铁锂&磷酸锰铁锂正极需求有望达到 283 万吨，对应 2021-2025 年年复合增速 86%，明显快于电动车行业电池需求增速；其中，2025 年磷酸铁锂需求 170 万吨，磷酸锰铁锂需求 113 万吨。锰铁锂作为全新电池材料，有望在动力电池与储能电池 领域得到广泛应用。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）