2022年磷酸錳鐵鋰行業(yè)研究

1、2022年磷酸錳鐵鋰行業(yè)研究核心觀點：關(guān)注磷酸錳鐵鋰的起底邏輯： 第一，現(xiàn)有磷酸鹽系正極材料（ LiMPO4 ，M可由Fe、Mn、Co、Ni等元素組成）存在應(yīng)用瓶頸，上升空間有限。 1）磷酸鈷鋰（4.8V）和磷酸鎳鋰（5.2V）充放電平臺過高，難以被商業(yè)化應(yīng)用。 2）LFP電壓平臺僅為3.4V，能量密度已接近理論上限；磷酸錳鋰高達4.1V，但電導(dǎo)率和鋰離子擴散速率極低，被視為“絕緣體”。 第二，磷酸錳鐵鋰（M）兼顧高能量密度和高安全性，可緩解LFP低能量密度短板。 由質(zhì)量能量密度（Wh/kg）=電池克容量（mAh/g） 工作電壓 （V），可計算出LMFP（4.1V）理論質(zhì)量能量密度為697 W

2、h/kg，高出LFP20%。由此，往LFP中摻Mn是磷酸鐵鋰在電化學(xué)材料體系端提高能量密度的“唯一“進化之路。01.磷酸錳鐵鋰進化之道LMFP發(fā)展契機：現(xiàn)有橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鹽正極材料存在應(yīng)用瓶頸磷酸鹽基正極材料LiMPO4屬于聚陰離子型正極材料，為正交晶系呈橄欖石結(jié)構(gòu)，M可由Fe、Mn、Co、Ni等元素組成。其中， 磷酸鈷鋰（4.8V）和磷酸鎳鋰（5.2V）充放電平臺過高，已超過傳統(tǒng)電解液所能承受的最大電壓平臺（4.5V），難以被商業(yè)化應(yīng) 用，而磷酸錳鋰LMP和磷酸鐵鋰LFP可適配現(xiàn)有電解液體系，具備商業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)。磷酸錳鐵鋰：兼顧高能量密度與高安全性LMFP可利用Mn和Fe的協(xié)同效應(yīng)，結(jié)合磷酸鐵

3、鋰（穩(wěn)定的電化學(xué)性能）和磷酸錳鐵鋰（高電壓）優(yōu)勢，兼顧高能量密度與高 安全性，同時其電壓平臺（4.1V）可適配常規(guī)電解液，這為切入市場提供契機。磷酸錳鐵鋰：錳鐵比例的不同，帶來電化學(xué)性能上的差異鐵和錳離子半徑相近，易形成固溶體，實現(xiàn)原子級別的混合。材料中錳鐵比例的不同，會帶來電化學(xué)性能上的差異， 第一，錳含量過低：LMFP材料平臺電壓提升不夠明顯，影響材料的能量密度。磷酸錳鐵鋰：制備路線與LFP相似，液相法更適配固相法：是最傳統(tǒng)的方法，工藝簡單，利于批量生產(chǎn)，但不易控制產(chǎn)品的粒度及分布，均勻性較差。其中，高溫固相法最具 代表性。 液相法：產(chǎn)成品一致性更好，更能緩解錳溶出等問題，更易形成均一的固

4、溶體，利于鋰離子的脫嵌材料，能量密度更高。但 工藝更為復(fù)雜，成本較高。由此，液相法更適配LMFP，使用該方法進行量產(chǎn)的企業(yè)可構(gòu)筑其工藝技術(shù)壁壘。可分為溶膠-凝 膠法、水熱法、溶劑熱法、共沉淀法以及噴霧干燥法。磷酸錳鐵鋰：材料存在三大痛點LMFP雖較LFP具備更高能量密度、更高工作電壓，但存在以下三個痛點：痛點一：電子電導(dǎo)率低、鋰離子擴散速率較低。從與其他材料性能對比情況可知，LMFP電導(dǎo)率僅1013S/cm、鋰離子擴散 速率為10152 /S；分別為LFP的1/10倍和1/10000倍。相比于LFP0.3 eV 的躍遷能隙，電子在LMFP中躍遷能隙高達2eV, 基本屬于絕緣體，導(dǎo)致其電子電導(dǎo)率

5、及離子遷移率低。痛點二：壓實密度較小，影響能量密度發(fā)揮。從與三元正極材料粒度分布比較情況可知，LMFP材料D50粒度僅為三元粒度 的一半不到，材料顆粒較小，導(dǎo)致壓實密度較低，進而影響整體材料的能量密度表現(xiàn)。同時，一次粒徑過小會導(dǎo)致顆粒比表 過高，制備電池極片時不得不大量使用粘結(jié)劑，導(dǎo)致成本增加和極片主含量降低。痛點三：Mn3+的姜泰勒（John-Teller）效應(yīng)。02.成本測算分析：略高于LFP，明顯低于三元與LFP價差為2.79萬元/噸，與三元價差超10萬元/噸取2022年8月10日原材料均價計算，根據(jù)我們測算： 第一，以LMFP（錳鐵比例為6:4）為例，綜合成本為17.78萬元/噸，直接

6、材料占比接近90%。第二，材料成本排名為：LFPLMFPNCM622NCM811。其中，LMFP與LFP價差為2.78萬元/噸；LMFP與6系 三元的價差為12.26萬元/噸。與三元復(fù)配方案，降本效應(yīng)明顯我們假設(shè)復(fù)配方案為NCM811+LMFP（錳鐵比=6:4）可知， 1）隨著LMFP占比的提升，復(fù)配方案材料成本明顯縮減。當(dāng)LMFP占比為5%時，復(fù)配材料成本為33.29萬元/噸；當(dāng) LMFP占比為95%，復(fù)配材料成本為18.60萬元/噸，成本縮減14.69萬元/噸。2）較純高鎳三元而言，具備相近能量密度的同時，成本可更低。由2022年容百科技戰(zhàn)略發(fā)布會可知，當(dāng)三元811： LMFP=95%：5

7、%時，其產(chǎn)品可成為高鎳三元的迭代產(chǎn)品，能量密度可高達270wh/kg。同時，經(jīng)由測算，LMFP占比為 5%時，復(fù)配材料成本33.29萬元/噸較純NCM811產(chǎn)品成本34.10萬元/噸縮減了0.82萬元/噸。03.全球市場：樂觀預(yù)期下2025年超過500億元，23-25CAGR為126.64%二輪車鋰電龍頭率先布局，助力LMFP放量星恒電源：輕型車鋰電LMFP+LMO方案先行者。19年，公司經(jīng)過“LMO+LMFP”與“LMO+LMFP+三元”各種配方調(diào) 試下，2020年，公司確定“第二代混摻單晶錳酸鋰+磷酸錳鐵鋰“為理想方案，同年推出”超鋰S7”技術(shù)方案，單晶錳酸 鋰可大幅度降低111面數(shù)量，減

8、少錳離子溶解，可提升電芯循環(huán)次數(shù)。目前，公司持續(xù)突破，已形成”第二代混摻單晶錳酸 鋰+LMFP+碳纖維復(fù)合材料”復(fù)合材料體系，能量密度接近三元。已成功應(yīng)用至五菱宏光MINI和二輪車上。與三元復(fù)配，開拓新能車用場景第一，復(fù)配原理：1）LMFP表面能較大，可吸附在三元表面形成包覆層；2）LMFP粒徑小于三元，顆粒較細，可填充于三 元空隙中。與三元復(fù)配，可彌補LMFP材料本身粒度過小的短板。復(fù)合后可實現(xiàn)材料間大小粒徑互相搭配，提升正極材料壓 實密度、體積能量密度、循環(huán)性能、容量性能、導(dǎo)電性以及電化學(xué)性能。第二，復(fù)配工藝路線。LMFP：供給端穩(wěn)步擴充，大規(guī)模起量在即現(xiàn)有布局LMFP企業(yè)涵蓋有電池、正極

9、材料、上游原料、兩輪車以及部分初創(chuàng)企業(yè)。其中， 寧德時代、容百科技等龍頭企業(yè) 通過投資收購力泰鋰能和斯科蘭德進行LMFP的深入布局；星恒電源和天能股份已率先將LMFP材料應(yīng)用于二輪車領(lǐng)域；其他 布局企業(yè)大部分已有雄厚技術(shù)儲備，部分已將樣品送至車企測試。04.重點企業(yè)分析寧德時代：全球鋰電龍頭，直擊LMFP升級版-M3P馳騁鋰電領(lǐng)域，技術(shù)底蘊雄厚。公司為全球動力電池領(lǐng)域龍頭，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋，致力于為全球新能源應(yīng)用提供一流解決 方案和服務(wù)。連續(xù)5年霸據(jù)全球動力電池裝機量榜首，21年裝車量96.7GWh，市占率達32.6%。動力電池+儲能電池+正極 材料為其主營業(yè)務(wù)。公司預(yù)計于今年Q4向特斯拉供應(yīng)

10、M3P電池，搭載在使用 72 度電池包的 Model Y 車型中，該版本 Model Y 將于明年初上市。與此同時，公司于2021年11月，投資力泰鋰能，持股比例達60%。其中，力泰鋰能主營業(yè)務(wù)為 LMFP材料，且已具備LMFP產(chǎn)能2000噸/年。德方納米：深耕LFP材料，液相法獨樹一幟深耕納米LFP，掌握液相法核心技術(shù)。公司核心產(chǎn)品為納米磷酸鐵鋰等磷酸鹽系正極材料，核心技術(shù)為涵蓋液相法、碳包 覆、離子摻雜以及納米化等技術(shù)。受益于液相法的制備工藝，公司LMFP材料具備一致性更好，能量密度更高等優(yōu)勢，已切 入寧德時代M3P材料供應(yīng)鏈。并且，公司計劃募集34.9億元，用于年產(chǎn) 11 萬噸新型磷酸鹽

11、系正極材料生產(chǎn)基地項目，預(yù)計 于22年下半年投產(chǎn)11萬噸LMFP正極材料。容百科技：高鎳行業(yè)龍頭，并購斯科蘭德布局磷酸錳鐵鋰從高鎳龍頭到全市場覆蓋的正極供應(yīng)商。公司主要從事高能量密度鋰電池正極材料及其前驅(qū)體的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，核心產(chǎn) 品為NCM811系列、NCA系列、Ni90 及以上超高鎳系列三元正極及前驅(qū)體材料。公司已占據(jù)高鎳龍頭地位，同時布局規(guī)劃 錳鐵鋰、鈉電材料。 2021年，三元正極材料收入占比超過90%。公司是國內(nèi)首家實現(xiàn) NCM811 系列產(chǎn)品量產(chǎn)并應(yīng)用于國 際主流終端車企的正極材料生產(chǎn)企業(yè)，公司所開發(fā)的高鎳、超高鎳多晶和單晶三元正極材料，處于國際領(lǐng)先水平。公司高鎳 產(chǎn)品主要客戶已

12、涵蓋寧德時代、孚能科技、蜂巢能源、SK on、億緯鋰能等國內(nèi)外知名鋰離子電池廠商。當(dāng)升科技：老牌正極產(chǎn)商，前瞻布局磷酸錳鐵鋰當(dāng)升科技聚焦鋰離子電池正極材料的研發(fā)與銷售多年。公司作為國內(nèi)領(lǐng)先的鋰電池正極材料供應(yīng)商，主要從事多元材料、鈷 酸鋰等正極材料以及多元前驅(qū)體等材料的技術(shù)研究和生產(chǎn)銷售，屬于國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的新材料、新能源領(lǐng)域。目前， 公司正加快磷酸鐵鋰業(yè)務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)和市場布局，成功完成磷酸鐵鋰工藝定型，針對電動車和高端儲能市場專項開發(fā)更高性 能的磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰材料。億緯鋰能：磷酸錳鐵鋰新秀，已布局初步產(chǎn)能鋰離子電池龍頭企業(yè)。公司的主要業(yè)務(wù)是消費電池（包括鋰原電池、小型鋰離子電池、

13、圓柱電池）和動力電池（包括新能源 汽車電池及其電池系統(tǒng)、儲能電池）的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品已批量應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)終端、電動工具、電動自行車、新能源 汽車、儲能等領(lǐng)域。公司注重研發(fā)實力的提升、優(yōu)質(zhì)客戶的積累、供應(yīng)鏈的科學(xué)管理、現(xiàn)有產(chǎn)線的優(yōu)化、生產(chǎn)規(guī)模的擴張。 公司鋰原電池產(chǎn)銷規(guī)模多年穩(wěn)居全國第一。國軒高科：動力鋰電池領(lǐng)先企業(yè)，超前布局磷酸錳鐵鋰公司是全球動力鋰電池領(lǐng)先企業(yè)。公司主要從事動力鋰電池和輸配電設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。其中，電池組業(yè)務(wù)是公 司的第一大業(yè)務(wù)，2021年收入占比超過90%。公司主要產(chǎn)品為磷酸鐵鋰正極材料及電芯、三元正極材料及電芯、動力 電池組、電池管理系統(tǒng)及儲能型電池組等。公司先后與上汽大通、江淮汽車、奇瑞汽車、長安汽車、吉利汽車、長城汽 車、零跑汽車、威馬汽車、合眾新能源等車企達成了戰(zhàn)略合作關(guān)系。公司專注于動力鋰電池的研發(fā)與投入，擁有獨立的 知識產(chǎn)權(quán)體系。欣旺達：入局磷酸錳鐵鋰，量產(chǎn)蓄勢待發(fā)手