锂电池产业研究：高镍未来已来，龙头涅槃见云开

一、2021年高镍元年，2022年高镍放量，高镍未来已来

1.1 能量密度叠加成本优势，高镍大势所趋

高能量密度与低成本为动力电池两大发展方向

动力电池需解决续航里程及平价（长期存在降价压力）痛点，高能量密度+低成本为长期进步方向：1）材料 体系升级：材料体系升级更多是电化学体系的换代，比如高镍正极、硅碳负极、钠离子正极、富锂锰基等方 向，并需相关材料配套开发。2）工艺改进：工艺改进属于生产过程中物理属性的变化，目前主要的方向包括 电池形态的变化、CTP技术、刀片电芯、叠片技术等，可有效提高能量密度、降低成本。

2020年10月发布《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，指引2025年商用性能量型电池能量密度 >200WH/kg，成本低于0.45元/wh，2035年能量密度>250WH/kg，成本低于0.35元/wh，高端型25年比 容量达到350WH/kg，动力电池发展方向明确。

高镍解决电动车痛点，为最成熟技术进步方向之一

高镍为可识别路径中最成熟、接受程度最高的技术进步方向之一。高镍三元为NCM材料体系内的技术更迭， 镍元素有助于提高比容量和能量密度，钴有助于提高电导率和倍率性能，高镍低钴化使得电池比容量提高， 但安全性和倍率性能减弱。

高镍大势所趋，未来已来：1）提升能量密度：镍含量提高能够有效提高能量密度，NCM811目前单体能量 密度可以达到260wh/kg，成组可以达到180wh/kg，相较NCM523产品能量密度可以提升25%，后续进一 步优化能量密度单体达到300wh/kg+，系统达到200wh/kg。2）降低成本：由于上游钴资源相对匮乏且供 给集中成本较高、价格波动大，高镍能够减轻上游原材料限制，降低成本。3）技术成熟度高，已实现产业化 应用，产业链配套完善，经历2年以上装车验证，主流车企、电池厂均加大布局。

1.2 高镍技术成熟，产业化布局加速

高镍大势所趋，产业链加速布局进一步验证

车企端：高镍装机经过两年以上装机验证，主流车企认可高镍电池技术路线。特斯拉是最早搭载高镍电池的 车企，松下NCA21700电池18年起镍含量提升至80%+，现代Kona EV LG811版本18年发布，华晨宝马X1 PHEV宁德811版本19年上市；目前各大车企高镍装机已经过2年以上验证，各大车企高镍电池认可度提升。

电池厂端：头部厂商技术逐渐成熟，获得大量定点，我们预计22年大规模上量。日本主要采用NCA路线，国 内高镍主要发展NCM811，韩国高镍发展兼顾NCA和NCM811。当前国内宁德时代、比亚迪、蜂巢等高镍电 池陆续量产，海外LG化学、松下、三星SDI 和SKI等企业也均有装机车型落地。

正极端：高镍正极产业链布局跟进，扩产激进，远期规划庞大。以容百为代表的高镍正极厂商扩产激进，此 外巴莫、贝特瑞等厂商均加大高镍正极产能布局，下游电池厂指引超预期，远期规划庞大。

欧洲车企：高镍路线激进，新车型均有搭载

大众：MEB平台坚定高镍路线，未来向固态电池发展。大众电池日表示入门车型预计使用LFP，起量车型使用高 锰电池，高能量车型使用高镍/固态，此前电池业务板块的负责人表示将在2021年使用8系高镍。目前MEB平台 车型均搭载高镍电池，ID.3搭载LG7系软包，国产ID.4搭载宁德NCM811，我们预计海外LG、SK也逐步切换。

宝马：最早使用宁德8系，全系使用高镍电池。宝马X1PHEV里程升级版19年首次搭载宁德811电池，此后新发布 车型iX3、iX、i4均选择搭载NCM811电池。

奔驰：上海车展中，EQS纯电轿车、EQB纯电SUV与EQA纯电SUV三款纯电新车全部采用高镍三元电池。

国内车企：造车新势力激进，自主车企导入较慢

造车新势力激进，高镍引领市场。蔚来2019年交付的ES6起就搭载宁德时代811电池，此外在2020年年底 NIO DAY上表示将推出超高镍正极下的固态电池，能量密度达到360WH/kg，此外，小鹏、零跑、哪吒等 造车新势力纯电车型均搭载811电池。

自主车企导入速度较慢。比亚迪偏好铁锂路线，铁锂占比不断提升；广汽Aion系列仅有Aion V采取811方 案，北汽极狐打造高端品牌，搭载北电爱思特NCM811电池，吉利极氪001等自主车企偏好镍55电池，高 镍速度导入较慢。

电池厂：技术趋于成熟，2021年起大规模量产

宁德、松下高镍推进领先，我们预计主流电池厂2022年大规模上量。海外高镍正极起步较早，日本最为领 先主要采用NCA路线，国内高镍主要发展NCM811，韩国高镍发展兼顾NCA和NCM811。当前国内主要电 池厂商宁德时代、国轩高科、比亚迪等高镍电池陆续量产，海外LG化学2018年实现NCM811和NCA电池小 批量生产，松下、三星SDI 和SKI等企业也均推进高镍电池布局。

国内电池厂中宁德引领高镍市场，推广激进，高镍占比持续提升。2019-2020年国内主要电池厂商宁德时 代、比亚迪、孚能、亿纬等高镍电池陆续量产，宁德时代处于引领地位，深度绑定合资车企、造车新势力 ，装机电量市占率超50%，同时LG通过配套特斯拉三元版本进入国内市场，国内格局呈现双寡头格局，同 时2021年孚能、亿纬、蜂巢等电池厂开始明显起量，高镍占比显著提升。根据车企装机电量倒推，2021年 1-5月高镍装机占三元装机比例从20年的25%提升至27%，其中5月达到32%，提升趋势明显。

正极：高镍产能加速落地，远期规划庞大

国内：容百引领行业，其他玩家加码扩建高镍产能。2020年年底仅容百、巴莫具备万吨级以上的高镍正极生 产能力，此后容百引领行业扩产，2021年年底产能由2020年底4万吨扩至12万吨+，巴莫、贝特瑞等跟随。

海外：配套电池厂商加速高镍化，与国内前驱体厂商锁定大规模高镍长单。Posco化学现有产能4万吨，未来 计划扩张至9万吨，与LG化学签署2020-2022年12.5万吨高镍正极材料供货合同，与通用汽车和LG化学成立 的电池合资公司Ultium Cells LLC签署了正极材料供货协议，未来计划生产高镍四元电池；ECOPRO BM是 全球核心的高镍正极材料生产商，核心客户包括三星SDI、村田和SKI等，与SK、三星签订高镍正极采购意向 ，并锁定格林美17.6万吨高镍前驱体。

二、高镍化趋势对产业链的影响

2.1 电池：高镍技术难度高，头部厂商领先优势扩大

格局：宁德时代领先，全球双寡头格局形成

国内：绑定合资+新势力厂商，宁德时代占据领先地位。 2021年1-6月宁德时代装机电量25.76gwh，相比 2020年同比上升197%，份额占49%，宁德时代为国内龙头。

全球：装机量头部集中度高，宁德时代市占率提升至31.5%。21年1-5月全球装机86.7gwh，宁德时代 27.3gwh，占比31.5%，位居第一；LG 19.1gwh，占比22.1%，全球双寡头格局形成。

壁垒：高镍电池技术难度高，面临诸多挑战

高镍电池面临热稳定性差、安全性能差、循环寿命差等挑战。1）表面残碱含量高，易和正极浆料PVDF、电 解液反应，加工难度高；2）材料表层大量强氧化性Ni4+离子会和电解液发生反应，降低电池的热稳定性； 3）充放电过程材料体积变化大，造成晶粒在循环过程中开裂；4）Li层中的Ni2+在充电时会被氧化成离子 半径小的Ni3+或Ni4+，造成部分位置层间距变小，使得Li+的离子嵌入困难，带来循环容量的衰减。

宁德时代坚定高镍化路线，技术迭代优势持续扩大

动力电池在现有电化学体系内平稳发展，龙头长期积累的优势可保持。电化学产业严格意义上属于配方试错中 平缓发展的行业，需要底层的长期试错积累。因此过去30年锂电池的基础体系基本保持，正极从钴酸锂到磷 酸铁锂，再到三元材料，搭配其他电池材料得到更符合产业需求的“电池配方”，带来电池行业的平缓前进。 我们判断未来8-10年目前的电化学体系预计不会发生颠覆性改变，目前电池企业技术布局仍存在延续性。

宁德的技术迭代是引领行业，技术迭代优势持续扩大，二线厂更多的可能性在于跟随突破。电化学研发是长期 积累的结果，属于经验科学，具有先发优势，宁德时代的专利全面涵盖上游材料和设备端，专利布局广度和深 度都是同行无法比拟的。二线厂也能做好定向技术开发，但是对现有成熟技术的学习与定向开发效率更高。

宁德坚定高镍化路线，且推出安全性解决方案，龙头优势长期保持。除LG-特斯拉外，宁德时代为国内目前唯 一实现高镍电池大批量装车的电池企业，20年广汽起火事件后，宁德时代明确表示“绝对不会否定和放弃811 电池路线，而且高镍三元电池发展远未触及技术天花板”。国内电池企业已相继提出NCM 811安全问题方案 ，宁德时代NCM 811电池从电芯环节通过机械设计和化学设计来应对安全和热失控问题，模组环节采用多个 温度传感器实时监测，电池包环节运用业界首创阻燃技术解决 NCM811 带来的安全问题。

2.2 三元正极：行业格局优化，龙头扩产激进+一体化布局强化优势

格局：三元竞争激烈，市占率较为分散

受历史因素影响，三元竞争格局较为分散：2019年行业前三（容百、长远锂科、振华）产量市占率均在12% 左右，尚未出现明显领先的龙头。主要原因有：1）朝阳行业，2016年爆发，尚未经历洗牌；2）产品分层， 中低端产品壁垒不高，竞争者众多。

2020年起三元竞争格局优化，龙头公司市占率提升：产量口径测算下，2020年三元正极CR5为51.5%，CR3 为34.4%，2021年H1 CR5为56%，CR3为36%，行业格局较此前明显优化；其中容百科技、天津巴莫受益 于高镍化发展，分别绑定宁德时代及LG，市占率提升明显，龙头逐渐崛起。

壁垒：核心在配方和工艺控制，高镍要求更高

正极生产流程：正极制备一般采用高温固相法，NCM均采用烧结炉电加热烧结工艺核心生产技术。将前驱体 与氢氧化锂/碳酸锂配比，煅烧，粉碎，包覆，二次煅烧，筛分，除磁，包装等。

核心：配方（前驱体+碳酸锂/氢氧化锂配比），湿度（不同材料煅烧温度不同），温度（高镍要绝对干燥， 湿度2%以下），一次合格率（加工成本重要决定因素；8系为85-87%低于5/6系的95%左右，高镍技术领先 型正极企业有望通过提升高镍正极制造合格率增厚利润）。

高镍正极为提高结构稳定性与热稳定性，对配方、制作工艺要求较高。811材料中镍易还原放氧并与电解液 反应，因此正极需参杂铝镁等金属来提高材料稳定性，同时包覆陶瓷氧化铝提高充电电压、防止热失控。

行业趋势：下游需求爆发，龙头扩产激进抢占份额

下游需求超预期，龙头加大高镍产能扩产力度，市场格局有望再集中。2021年终端需求爆发，根据装机量 测算，我们预计2020年全球高镍正极需求11万吨，2021年20万吨，同比大增83%，2022年需求预计达32 万吨，进一步增长62%，高镍化加速渗透。高镍龙头公司扩产激进，以大规模出货能力抢占市场份额，容 百20年年底产能达4万吨，2021年有望达12万吨以上，2022年达25万吨+，占行业内新增产能的50%以上 ，巴莫2021年年底有望新增5万吨产能，龙头厂商加速扩建，竞争力凸显。

2.3 三元前驱体：技术壁垒增厚，龙头布局镍资源增强成本优势

格局：集中度加强，龙一地位逐渐确立

2020年国内三元前驱体出货量为29.5万吨，前五大企业出货量情况 分别为中伟科技（6.1万吨，占比21%）、湖南邦普（4.5万吨，占比15%）、格林美（4.1万吨，占比14%） 、华友钴业（3.4万吨，占比12%）、优美科（3.0万吨，10%），前五合计占比72%，较2019年提升5pct。 2021H1出货量为28.8万吨，同比+239%，中伟股份市占率提升明显，龙一地位确立（6.8万吨，占比24%， 较20年进一步提升）、格林美（占比15%）、邦普（占比10%） 、华友钴业（占比10%）位列2-4位。

壁垒：三元前驱体为前置工序，决定正极品质

三元前驱体对正极材料的电化学性能起决定性作用。前驱体为正极加工的前置生产工序，前驱体品质直接决 定了最后烧结产物的理化指标。通过氢氧化物共沉淀法得到的三元前驱体经过混锂、煅烧等工序得到三元正 极材料，该过程对前驱体结构影响较小，所以三元正极材料对前驱体的性能特征保持较好，即三元前驱体的 性能也会直接决定得到的正极材料的性能。

2.4 高镍电池对碳纳米管导电剂需求增加

锂电高能量密度驱动，CNT导电剂蓄势待发

碳纳米管是一种新型石墨材料，性能优异，多领域应用潜力大。CNT有优异的电学、力学、化学性能，将 CNT加入到聚合物、陶瓷或金属基体中可以显著提高主体材料的导电性、导热性等物理性质。作为新型材料 可应用领域广泛：1）锂电池领域：新型导电剂，能提高电池能量密度和寿命。极片制作时通常会加入一定 量的导电剂提升锂电池中电子在电极中的传输速率，进而提升锂电池的能量密度、倍率性能和改善循环寿命 。 2）导电塑料领域：提升导电塑料的导电性和结构强度。

导电剂是锂电池的关键辅材，与正负极材料混合用于生产电极极片。供应链中制备工艺：1）将PVDF溶于 NMP溶剂后，按照配比加入CNTs纳米导电浆、导电炭黑，搅拌均匀后再加入镍钴酸锂，制成正极浆料；2 ）CMC溶于水形成胶液，按配比加入导电炭黑和负极石墨，搅拌均匀后再加入SBR乳液混合，制成负极浆料 ；3）正负极浆料经涂布、辊压、分切后形成所需极片。目前CNT仅在正极上有大规模应用，在硅碳负极上 也开始逐步使用。

格局：国内行业集中度高，尾部逐渐出清

碳纳米管导电剂行业集中度提升，尾部产能出清趋势明显。一方面，下游应用对产品指标要求较高， 另一 方面，下游锂电池企业对供应商有着严格的高差程序，全面评估其产品质量、稳定性、一致性以及持续供 货能力，验证周期较长，以上两点构成了行业具有较高的技术和资本壁垒。从出货量角度看，行业持续龙 头集中态势， 根据天奈科技招股说明书，2017 年行业 CR8 为 90% 、CR3 为 62.90% ；2018 年行业 CR8提升至95.1%，CR3提升至68%，尾部产能呈现较为明显的出清格局。

高镍材料导电性较弱，CNT加速渗透

高镍三元材料的循环性和导电性变差的主要原因是层状结构稳定性较差、电解液发生分解和电解液与材料表 面的副发生反应，副产物沉积导致界面导电性变差。碳纳米管和石墨烯导电剂相较于传统导电剂导电性能好、用量少。锂电池目前常用的导电剂主要包括传统导 电剂炭黑类、石墨类、 VGCF （气相生长碳纤维）和新型导电剂碳纳米管及石墨烯。CNT在活性物质之间形 成线接触式导电网络，大大地增加了电极颗粒之间的接触，提高了导电性。

1）CNT添加量小：传统炭黑导电剂添加量一般为正极材料重量的3%左右，而碳纳米管、石墨烯等新型导电 剂添加量可降低至0.5%-1.0%，进一步提高能量体比例，从而提升电池带电量，相较炭黑导电剂，采用CNT 导电剂可以进一步提升带电量约1-2pct。

2）导电性能强：碳纳米管电化学阻抗为49.4，仅有炭黑SP的一半，CNT与石墨烯混合后阻抗更是低至22.8 。CNT还能提升锂电池循环、倍率、低温表现等综合性能。三元动力电池用新型导电剂以碳纳米管导电浆料 为主，未来锂电池要向高能量密度、高性能的高镍化方向发展，碳纳米管导电剂将会成为最佳导电剂材料。

报告节选：

报告链接：锂电池产业研究：高镍未来已来，龙头涅槃见云开

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