2022年锂电材料行业发展方向分析 三元材料产业链全面一体化趋势已有苗头

1.锂电材料：周期转向成长，关注一体化、弱周期、新技术方向

各环节盈利渐趋回归。2020 年以来，欧洲市场和国内市场相继出现了高增长，而上游部分环节受 限于扩产周期长使得材料阶段性紧缺，导致原材料价格波动较大，如六氟磷酸锂单吨价格从低点 7 万一度涨到高位 59 万，2021 年至今硫酸镍、硫酸钴和碳酸锂的价格涨幅分别达到 59.8%、 91.7%、796.1%，锂电池核心四大材料中，受上游材料涨价影响，正极和电解液 2020 年至今的 价格涨幅均超过 130%，隔膜和负极石墨化由于供给偏紧，2021 年以来价格也稳中有升，在这个 阶段行业呈现了较大的周期性。

从各个环节代表公司的盈利情况看，今年一季度盈利水平处于历 史高位，尤其是周期性较强的电解液环节。随着行业新产能释放以及六氟磷酸锂价格回归，盈利 水平已逐步回归。同时随着价格回归以及各环节供需情况不断改善，未来行业的周期性将减弱， 而随着终端需求的增长，行业将由周期转向成长。

2.方向一：一体化降本，无惧价格波动，优选电解液、前驱体环 节

电解液环节单位盈利触底，一体化布局有望迎来盈利修复。受到 2020 年以来原材料六氟磷酸锂 涨价影响，电解液环节迎来较强的景气周期，但随着 2022 年以来六氟磷酸锂供需改善后的价格 回归，电解液环节的单位盈利也处于下降通道中。目前六氟磷酸锂价格已趋近成本线，六氟磷酸 锂价格触底意味着电解液环节的价格和单位盈利也即将回归，随着需求的增长，电解液环节将由 周期属性转向成长，而在电解液环节一体化布局完善的公司将具备极强的成本优势和长期竞争力。

天赐材料股价表现与其单吨盈利走势保持一致，而非六氟磷酸锂价格走势。上一轮股价跟随六氟 价格的原因是其单吨盈利跟随六氟价格，而本轮由于有六氟自给率、六氟长单、添加剂等多重因 素影响，其单吨盈利并非与六氟价格完全一致。

三元材料产业链全面一体化趋势已有苗头。三元材料产业链包括三元正极，三元前驱体，以及上 游硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰、碳酸锂/氢氧化锂和对应的矿产资源，每种材料根据相应的化学分子 式，可计算对应原材料的需求结构。三元正极产业链占电池比重较大，目前已经逐渐形成一体化 的趋势，如华友钴业业务涉及上游钴镍锂矿产，中游钴镍冶炼和三元前驱体，计划向三元正极布 局；格林美也具备从金属盐到前驱体再到三元正极以及电池回收的一体化布局。正极企业容百科 技和长远锂科往上游前驱体环节拓展，但暂未布局钴镍锂原料。一体化优势在于对核心钴镍锂原 料的掌控和盈利加成，成本+原料双优势打造超强竞争力。

三元前驱体业务规模扩大，一体化布局进入收获期。头部华友、格林美、中伟股份坚持布局一体 化，在 2022 年及以后逐步进入增量贡献期，成本优势进一步加强，同时份额持续提升。华友钴 业钴完全自供，印尼镍资源已经规划 5 个项目共计 46.5 万吨，其中 10.5 万吨在今年释放产能， 预计 2025 年前驱体产能按计划达到 50 万吨以上、正极产能达到 40 万吨以上；格林美印尼青美 邦项目一期3万吨7月试运营，无锡格林美三元正极产量5万吨，三元前驱体业务规模持续扩大， 预计 25 年 40 万吨；中伟股份新增 12 万吨湿法镍项目，产能将达到 18 万吨，前驱体产能规划 60 万吨，规模排第一。

三元前驱体一体化布局的成本优势在售价和盈利均可体现。三元材料商业模式是成本加成：售价 =主材料成本+加工费，总成本=主材料成本+加工成本（含辅料、人工、能源、折旧等）；对一体 化企业，售价是按原材料市场价格核算；报表总成本按原材料实际成本核算，差额均为公司毛利。

3.方向二：弱周期叠加技术壁垒，优选隔膜、三元环节

弱周期叠加技术壁垒，优选隔膜、三元环节。隔膜环节格局优质，整个环节的历史盈利水平呈现 非周期性的特性，在供应紧缺的背景下、边际盈利有望持续改善，叠加量的增长，隔膜环节未来 的成长性较强；另外，三元正极采用成本加成模式，厂商主要利润来自加工费，而加工费整体趋 于稳定，考虑上游原材料价格波动较大且存在一定采购周期，因此三元正极环节的单位盈利水平 呈现较弱的周期性，随着上游资源端品种价格趋稳，未来三元正极环节的单位盈利变化较小，叠 加量的增长，三元正极环节未来同样具备较高成长性。

锂电隔膜在中游材料中技术壁垒最高。隔膜（尤其是湿法隔膜）行业壁垒极高，包括进入壁垒、 开车/技术壁垒、降成本壁垒等，最终只有少数企业能实现规模化盈利。（1）进入壁垒：湿法隔 膜属于资本密集型行业，单条产线及相关配套投资额在 2 亿元左右，整体投资金额较高；（2）开 车/技术壁垒：锂电隔膜涉及高分子材料、材料加工、纳米技术、电化学、表面和界面学、机械设 计与自动化控制技术、成套设备设计等多学科领域，产线能否顺利开车、产品良率是否达到要求 均存在极大不确定性；（3）降成本壁垒（盈利难度）：随着行业竞争加剧以及隔膜价格不断下 滑，成本的重要性不断突显，而隔膜成本受规模效应、客户结构、设备折旧、产品良率等众多因 素影响，降本难度大。

隔膜市场集中度高，头部效应明显。国内隔膜市场向头部企业集中，行业剩余玩家所剩无几。自 2016 年以来，由于隔膜行业壁垒高、盈利难的属性，不少第二梯队隔膜企业纷纷退出这个市场， 另外 2019 年以来，随着龙头企业中材科技整合湖南中锂、恩捷股份整合苏州捷力和纽米科技， 隔膜行业集中度不断提升，前三家企业在国内湿法领域的市场份额已经超过 63%，同时二线厂商 也仅剩下沧州明珠等 6 家左右。后续随着头部企业在技术、融资、扩产等方面的优势，行业集中 度仍有望继续提升。

从当升科技和容百科技历史单位盈利水平变化来看，成本加成模式下三元正极单吨盈利能力波动 较小，2021 年以来在上游原材料涨价时产生一定库存收益，考虑到上游资源端品种价格趋稳，未 来三元正极环节的单位盈利变化较小，叠加量的增长，三元正极环节未来同样具备较高成长性。

4.方向三：新技术和新材料，优选硅碳负极、导电剂、磷酸铁锰 锂

把握新技术迭代方向，硅碳负极能量密度优势明显，随着预锂化技术突破大规模产业化时点临近； 链状碳纳米管导电性能更优异，在硅碳负极体系中添加量更高，看好长期渗透率提升；高电压平 台的磷酸锰铁锂材料可以突破磷酸铁锂材料的能量密度瓶颈，同时还能拥有磷酸铁锂材料低成本、 高安全性的优点，未来有望成为磷酸铁锂材料新的发展方向。

硅碳负极能量密度优势明显，打破传统石墨负极能量密度极限。从安全性来说，石墨化的碳材料 容易溶解到丙烯－碳酸盐类的电解液中，这会导致石墨层间膨胀并且最终引起石墨结构的降解， 用硅可以提升碳基负极的稳定性。从技术性来说，石墨负极材料的容量上限已无法满足快速发展 的电子器件和电动汽车更高能量密度的需求，而硅是提升动力电池能量密度的关键。未来随着动 力电池能量密度要求的提高，硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。2020 年下半年以来，特斯拉、蔚来、智己汽车等车企纷纷推出自己新一代电动智能车，在电池材料上均布局了 硅系负极，硅负极产业化大势日渐明晰。

680 电池或是行业关键转折点，大圆柱电池将成为硅基负极增长爆发点。在特斯拉和头部电池厂 的推动下，预计 4680 电池将迎来爆发拐点，带动主辅材向高能量高倍率方向加速升级，而从适 配程度、能量密度提升角度而言，“高镍+高硅”将是最适合搭配 4680 电池的方案。随着主流电 池厂纷纷跟进量产，4680 电池的爆发将有效带动相关行业进入快车道。 海外方面：除特斯拉在美国德州、德国的超级工厂外，松下、LG 化学均在推动 4680 大圆柱电池 配套设施建设。 国内方面：宁德时代正加快研发节奏，规划了 8 条 4680 电池产线，共 12GWh；比克动力于 2019 年开始研发大圆柱电池，预计 2023 年量产；亿纬锂能具备 4680 的技术储备，并在 2021 年 11 月公告称，将在荆门投建 20GWh 乘用车用大圆柱电池生产线。预计受特斯拉引领，国内企业 将跟进布局 4680 电池，带动圆柱电池渗透率将进一步提升。

硅碳负极产业化难点：体积膨胀降低寿命与低首次充电效率。硅材料在嵌锂过程中巨大的体积膨 胀诱导极大的内应力产生，内应力的释放会导致硅颗粒破裂甚至粉化，破碎的硅颗粒与电极失去 电接触，还会导致电极结构破坏，部分电极与极片失去电接触，导致电池容量衰减。此外，硅颗 粒在脱嵌锂过程中剧烈的体积膨胀所形成的外应力不断使硅颗粒表面形成的 SEI 膜破裂，硅颗粒 表面与电解液重新接触导致 SEI 膜反复再生，导致电池中有限的活性锂损失，进而降低使用寿命。 而锂离子电池首次充放电过程中，SEI 膜的形成会永久地消耗来自正极的锂，造成首次库伦效率 （首次充电效率）和能量密度偏低。其次，硅的导电性能相较碳材料来说较差，在高倍率下不利 于电池容量的有效释放。

产业化突破：预锂化提升首效短板，规模化带动成本下降。预锂化技术提高锂离子的性能，负极 补锂规模化效应带动相关成本下降，将成为硅碳负极产业化突破的关键点。 负极预锂化能大幅度提高锂离子电池的首次库伦效率、弥补不可逆容量损失。硅基负极首效较低， 主要是因为硅材料比表面积较大，导致电极在首次嵌锂的过程中产生大面积 SEI 膜，从而消耗电 池中的锂离子。使用预锂化技术在电极正式充放电循环之前添加少量锂源，可以弥补反应中过量 消耗的锂，补充 SEI 膜形成过程中的副反应和阴极锂的消耗， 在一定程度上减轻了体积膨胀，提 高了锂离子电池的整体性能。 负极预锂化工艺难度高，规模使用利好成本下降。预锂化有正极补锂与负极补锂两种方法。负极 补锂的方式主要包括金属锂粉、锂合金化合物、化学和电化学补锂等，正极补锂的方式主要包括 富锂添加剂、二元锂化合物、逆转化反应的纳米复合材料补锂等。但是现阶段，由于金属锂的使 用与生产环境、常规溶剂、粘结剂及热处理等过程不兼容，相比于正极补锂，负极补锂由于成本 与工艺原因，难度相对较高，预计随着硅基负极的需求提升，相关成本将会下降。

常见的预锂化方式主要有锂粉补锂、锂合金补锂、电化学补锂、化学补锂，每一种都有其优点和 缺点。 锂粉补锂：使用含锂活性物质如锂化负极材料作为预锂剂，其可以进行可逆的锂化/去锂化，所以 不会降低电池的能量密度。部分的锂化材料特别是 Sn 和 Ge，具有相对良好的环境空气稳定性， 这有可能降低电池制造过程中预锂化的成本，但是对于极性高的溶剂，如 NMP 或水，它们仍然 过于活泼，这是一个主要的缺点。 锂合金补锂：通过阳极与锂金属的直接接触原理十分简单，即将 Li 压在电极表面或将 Li 嵌入复合 电极内部。然而，使用锂箔用作预锂剂时，目前商用的锂箔为 45μm，难以加工，其预锂化程度 常规方法下很难控制。使用 SLMP 在控制精度上更有优势，但是其成本远高于锂箔。 电化学补锂：电化学预锂化可以很好地控制预锂化程度，这对于平衡阳极/阴极容量、SEI 的形成 非常有利。然而，面临的问题是通常需要拆解极片重新组装电池，导致这种技术的商业电池制造 的可用性下降。 化学补锂：化学预锂化可以根据时间控制预锂化的程度，并且可以通过将电极浸入溶液中进行相 对简单的操作，反应速率和反应时间由预锂化试剂的活性决定。此外，电极必须在预锂化后从不 需要的反应物质中提纯，这进一步增加了这项技术的支出。

颗粒状导电剂和纤维状导电剂各有千秋。目前导电添加剂可以分为颗粒状和纤维状两种，传统的 导电剂包括炭黑（KB）、乙炔黑（AB）、石墨（KS），高端导电剂则主要包括纳米碳纤维 （VGCF）、碳纳米管（CNT）和碳纤维（GN）等。

导电炭黑导电性适中、纯度高、成本低、市场份额大；导电石墨片径大且厚，不易形成导电网络， 通常与导电炭黑复合使用；在高端导电剂中，碳纳米管导电性普遍较普通炭黑好，用量低但价格 较高，且分散困难。

碳纳米管导电剂具有非常优异的力学、电学、热学等性能。在力学上，它具有极高的强度和极大 的韧性；在电学上，导电性能优异；在热学上，热传导效率极高，导热性能突出；并且，其化学 性质稳定，具有耐酸性和耐碱性。

与磷酸铁锂（LFP）、三元镍钴锰材料（NCM）相比，磷酸铁锂锰（LMFP）综合性能突出。 LMFP 与 LFP 均为有序的橄榄石结构，因此均拥有高安全性和稳定性；NCM 具备密度大、电导 率高等优势，然而使用寿命和安全性缺乏。综合考虑理论性能和商业应用需求，LMFP 以及包覆 LMFP 的 NCM 材料或是更好的选择。

对比 LFP 优势：磷酸锰铁锂电池具备更高的能量密度，大约高出 15%-20%。磷酸锰铁锂电压平 台达 4.1V，对比磷酸铁锂的 3.4V，磷酸锰铁锂高出了 20%，这意味着在相同条件下其理论能量 密度相对于磷酸铁锂可提升 20%。 对比 NCM 优势：电压高、安全性高、循环寿命长、在低成本的同时拥有与 5 系 NCM 电池几乎相 同的能量密度。 需要解决的难点：1)磷酸锰铁锂的循环寿命较短、充放电能力较差。磷酸锰铁锂中有锰元素的加 入，锰的溶出会导致循环寿命变短，充放电能力和寿命变差；2)磷酸锰铁锂的低电导率导致其容 量难以发挥，因此拥有专利技术、能够实现大规模量产的企业将构筑起核心竞争力。（报告来源：未来智库）

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