正極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料，差異化程度高，成本占比高，對性能至關(guān)重要。

2014-2019年間，我國正極材料出貨量年均增速38%，主要增量由三元和磷酸鐵鋰貢獻。三元主要應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域，2019年輕型動力帶動了非動力的增量增長。磷酸鐵鋰初期以動力為主，但此前受到補貼制約動力發(fā)展幾乎停滯，增量主要由非動力電池貢獻。

磷酸鐵鋰將憑借其性價比和安全優(yōu)勢在儲能和低續(xù)航乘用車中煥發(fā)活力，而高鎳三元將憑借其高能量密度優(yōu)勢在高續(xù)航乘用車中擴大份額。在新能源車方面，高中低端乘用車對于各項指標的敏感度不一，高鎳三元和磷酸鐵鋰將實現(xiàn)分級消費。高帶電量情況下的成本降低效應(yīng)會相對減弱。此外，里程是困擾新能源汽車發(fā)展最主要的問題，使用高能量密度的高鎳三元電池能夠很好地解決這一問題。

雖然中國占據(jù)著全球半數(shù)以上的三元材料產(chǎn)能，但在高鎳市場方面國內(nèi)三元材料企業(yè)還有提升空間。國內(nèi)真正能夠?qū)崿F(xiàn)高鎳三元材料批量出貨的企業(yè)并不多，出貨量較高的企業(yè)主要為容百、巴莫、貝特瑞以及邦普。

目前在全球市場銷量最高的特斯拉采用的就是松下NCA和LG化學NCM811高鎳電池，大部分歐洲一線車企也更青睞811電池，各大主流電池廠都有各自高鎳或無鈷電池的開發(fā)計劃。LG化學、三星SDI、SKI和松下等日韓電池巨頭都在加快高鎳低鈷電池開發(fā)量產(chǎn)進程。在新能源車的大趨勢下，動力電池三元正極材料產(chǎn)量快速提升，其中高鎳三元材料2022年全球產(chǎn)量超過60萬噸，實現(xiàn)翻倍增長。

正極材料在鋰電池中差異化程度高，成本占比高

正極材料對于鋰離子電池性能至關(guān)重要。鋰離子電池的本質(zhì)是利用鋰離子參與的氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)換。在電池中，參與反應(yīng)的活性材料為正極、負極以及電解液或電解質(zhì)。鋰電的評價指標包括能量密度、循環(huán)壽命、倍率性能、安全性能等。其中能量密度取決于正負極的相對電壓和克容量，對于特定的材料體系，理論電壓和理論容量都是一定的。正極材料的種類和性能直接關(guān)系到鋰離子電池的電壓和能量密度、循環(huán)壽命和倍率性能等。

正極材料差異化程度高，種類多，目前以三元、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰為主，往后發(fā)展或有鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸錳鐵鋰等。鋰離子電池正極材料可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為三類，以磷酸鐵鋰為代表的聚陰離子型材料，以鈷酸鋰和三元為代表的的層狀結(jié)構(gòu)材料，以及以錳酸鋰為代表的尖晶石結(jié)構(gòu)材料。往后看，在性價比方面磷酸鐵鋰可通過摻錳制備磷酸錳鐵鋰來提高電壓平臺進而提高能量密度，而在高能量密度方面，除了三元高鎳化外，鎳錳酸鋰、富鋰錳基正極等高壓材料也極具發(fā)展前景。

不同正極材料特性不同，三元在高能量密度方面占優(yōu)，磷酸鐵鋰在性價比和安全方面占優(yōu)。目前常見的正極材料主要有鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）和三元（NCM）。鈷酸鋰是最先商業(yè)化的正極材料，電壓高、振實密度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性好，但成本高且克容量低。錳酸鋰優(yōu)點在于成本低、電壓高，但循環(huán)性能較差且克容量較低。三元材料根據(jù)鎳鈷錳的含量不同，容量和成本有所差異，整體能量密度高于磷酸鐵鋰和鈷酸鋰。磷酸鐵鋰成本低，循環(huán)性能好，安全性好，但電壓平臺較低，壓實密度較低，從而導(dǎo)致整體的能量密度較低。目前動力領(lǐng)域以三元和鐵鋰為主，消費領(lǐng)域鈷酸鋰較多。

三元材料中，鎳含量越高、鈷含量越低，克容量越高，初始原材料成本越低。三元材料根據(jù)其中鎳鈷錳三種元素的占比不同可以分為111、523、622和811，此外還有鎳鈷鋁三元NCA（常見配比為8:1.5:0.5）。鎳含量越高，材料的克容量越高，對應(yīng)的電池模組能量密度也越高，但相應(yīng)的工藝難度也越大，安全性挑戰(zhàn)也越高。從成本角度看，三元材料中原材料成本占比接近90%，在原材料中鈷價格波動大，成本占比高。NCM811相比于NCM523鈷含量由12.2%降至6.1%，每kWh的需求量由212g下降到91g，材料上的成本優(yōu)勢顯著。隨著高鎳三元技術(shù)持續(xù)精進，規(guī)模擴大，其成本優(yōu)勢和能量密度優(yōu)勢將愈發(fā)突出。

正極材料在鋰離子電池中成本占比高，其選擇對于鋰離子電池總成本影響大。無論是性價比較高的磷酸鐵鋰電池還是高能量密度的三元電池，正極的成本占比都是四大材料中最高的。在磷酸鐵鋰電芯中，正極成本占比約29%；而在三元電芯中，正極成本占比約55%。正極材料的選擇對于鋰離子電池的總成本影響巨大。

應(yīng)用領(lǐng)域和相應(yīng)需求決定正極技術(shù)發(fā)展趨勢

2014-2019年正極材料出貨量年均增速38%，三元和磷酸鐵鋰貢獻主要增量。從2014年的8.1萬噸到2019年的40.4萬噸，五年間增長了四倍，年均增速38%，2020年1-11月我國正極材料出貨量接近40萬噸。在量的增長之外，出貨量結(jié)構(gòu)上也有顯著變化，其中磷酸鐵鋰和三元的占比持續(xù)提升，貢獻了主要的增量。復(fù)盤整個正極材料的變化發(fā)現(xiàn)，不同材料特性對應(yīng)了不同的應(yīng)用領(lǐng)域，而應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的差異決定了材料的占比變化。

鈷酸鋰：主要用于消費電子領(lǐng)域，和消費電子行業(yè)景氣度相關(guān)度高。2014年鈷酸鋰出貨量3.24萬噸，2019年為6.62萬噸，基本五年實現(xiàn)了翻倍，增速較緩慢；2020年1-11月為6.26萬噸，同比下降2.7%。

錳酸鋰：用于輕型動力等領(lǐng)域，增速逐步下降，2019年受益于兩輪車。錳酸鋰由于成本低，在輕型動力等領(lǐng)域先行替代鉛酸電池，在2019年增速尤為明顯。2014年錳酸鋰出貨量為1.35萬噸，2019年為5.73萬噸，年均增速33.5%但逐年下降；2020年1-11月為6.08萬噸，同比增長16.1%。

三元：主要應(yīng)用在動力電池領(lǐng)域，2019年輕型動力帶動其他增量。三元材料的高能量密度優(yōu)勢使其在動力領(lǐng)域占據(jù)了重要地位，動力電池的發(fā)展也帶動了三元材料的放量。此外，在以兩輪車為代表的輕型動力領(lǐng)域，三元材料也有所應(yīng)用。2016年三元材料出貨量為5.5萬噸，預(yù)計其中僅約1.3萬噸用于國內(nèi)動力，其余4.2萬噸用于海外動力及其他應(yīng)用領(lǐng)域；2019年出貨量為19.2萬噸，預(yù)計其中7.7萬噸用于國內(nèi)動力，其他及海外用量為11.6萬噸；三年整體復(fù)合增速為52%。2020年1-11月三元總出貨量為17.8萬噸，同比微降0.7%，其中預(yù)計國內(nèi)動力用量為6.6萬噸，其他及海外用量為11.3萬噸。

磷酸鐵鋰：初期以動力為主，此前非動力領(lǐng)域貢獻主要增量。磷酸鐵鋰主要以國內(nèi)動力領(lǐng)域為主，但過去受補貼標準制約發(fā)展幾乎停滯；但隨著磷酸鐵鋰性價比優(yōu)勢突出，在儲能等非動力領(lǐng)域的應(yīng)用快速發(fā)展，尤其在2019年開始爆發(fā)。2016年磷酸鐵鋰出貨量為5.6萬噸，預(yù)計其中動力用量為4.8萬噸，非動力用量為0.8萬噸；2019年磷酸鐵鋰出貨量為8.8萬噸，預(yù)計其中動力用量為4.7萬噸，非動力用量為4.1萬噸；三年整體復(fù)合增速16%，非動力增速73%。2020年1-11月磷酸鐵鋰出貨量為9.8萬噸，同比增長32.7%；預(yù)計其中動力用量為4.1萬噸，非動力用量為5.7萬噸。

新能源車在從政策驅(qū)動向市場化驅(qū)動的轉(zhuǎn)型中，我國動力電池裝機量穩(wěn)步增長，三元和鐵鋰占比也持續(xù)變化。2016年我國動力電池裝機28.2GWh，其中磷酸鐵鋰裝機量20.3GWh，三元裝機量6.5GWh；2019年我國動力電池裝機量為62.4GWh，其中磷酸鐵鋰裝機量20.0GWh，三元裝機量38.4GWh；三年間，增量主要由三元提供，三元的占比穩(wěn)步提升，但2020年1-11月磷酸鐵鋰裝機占比有所回升。我們將動力電池的發(fā)展分為兩個階段：2016-2019：補貼向高能量密度傾斜，三元占比迅速提升。

2016年12月，四部委調(diào)整新能源車補貼，首次將電池系統(tǒng)能量密度納入考核標準，更高能量密度能夠獲得更高的補貼系數(shù)；到2018年，不同能量密度的補貼系數(shù)放大，政策進一步向高能量密度和高補貼系數(shù)傾斜。三元材料在高能量密度方面顯著占優(yōu)，成本上的劣勢通過更高額的補貼可以補足，整體發(fā)展迅猛，市占率從2016年22.9%的提高到2019年的61.5%。2020-至今：能量密度指標凍結(jié)，補貼退坡，磷酸鐵鋰憑借性價比優(yōu)勢開始回暖。

2020年和2021年的能量密度指標凍結(jié)，同時隨著磷酸鐵鋰的發(fā)展和“刀片”“CTP”等技術(shù)的出現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池的能量密度已經(jīng)有很大的提升，補貼上和三元的差異顯著縮小，成本上的優(yōu)勢開始顯現(xiàn)。補貼退坡，三元和鐵鋰逐步回歸市場化發(fā)展。