鋰電池正極大趨勢：三元材料配比改變中，磷酸鐵鋰在快速崛起
經濟觀察網 記者 李靖恒
隨著新能源汽車市場的快速發展，動力電池正極材料也在發生變化。
鋰離子電池由正極、負極、隔膜和電解液組成。其中正極材料是電池電化學性能的決定性因素，同時在整個電池材料成本中占比較高。目前，根據電池正極材料的不同，鋰電池可分為三元電池、磷酸鐵鋰電池等。
振華新材(688707.SH)是一家三元電池正極材料生產企業。4月13日，其董事會秘書辦人士告訴記者，三元電池正極的原材料主要包括鈷、鋰、鎳等。由于鈷的成本較高，未來三元材料的變動趨勢主要是降低鈷含量。另外，為了提高電池能量密度，增加鎳含量也是趨勢之一。
根據振華新材4月8日公布的年報，該公司2021年度實現營業收入55.15億元，同比增長432.07%；歸屬于母公司所有者的凈利潤4.13億元，實現扭虧為盈。
振華新材在年報中表示，2021年新能源汽車產銷量大幅增長，帶動動力電池產業快速發展，下游客戶對正極材料需求旺盛，公司正極材料銷量及收入實現同比大幅增長，其中高鎳三元材料因匹配下游客戶需求，銷量及收入占比大幅上升。
根據高工鋰電(GGII)的數據，2021年中國動力電池出貨量220GWh，相對2020年增長175%。據鑫欏資訊的統計數據，2021年國內三元材料總產量為39.81萬噸，同比增長89.5%；全球范圍內三元材料總產量為72.97萬噸，同比增長79.3%。
德方納米(300769.SZ)是一家生產磷酸鐵鋰正極材料的廠商。4月13日，其董事會秘書辦人士向記者表示，磷酸鐵鋰電池和三元電池的應用場景并不一樣，主要應用在對能量密度要求不高的儲能、商用車等領域，這幾年市場的增長速度非常高。
德方納米在年報中介紹，動力電池裝機量中，占比較高的正極材料主要是磷酸鐵鋰、三元材料等。在儲能鋰離子電池裝機量中，磷酸鐵鋰電池憑借較低的生產成本、出色的循環性能、較高的安全性占據主流。德方納米2021實現營業收入48.42億元，同比增長413.93%；實現歸屬于上市公司股東的凈利潤8.01億元，同比扭虧為盈。
相比三元材料，磷酸鐵鋰正極材料的增長速度更快。據高工鋰電(GGII)數據統計，2021年中國磷酸鐵鋰正極材料出貨量47萬噸，同比增長277%。
三元正極：低鈷、高鎳、大單晶化
上述振華新材人士向記者介紹，三元正極材料下游主要是消費電子和動力電池。截止2021年底，該公司電池正極材料每年產能總共有5萬噸，2022年的產能取決于在建項目的的推進情況。三元電池的原材料主要包括鈷、鋰、鎳等。因為鈷的成本比較高，而且比較稀缺，所以未來的趨勢是降低鈷的量。
振華新材在年報中介紹，該公司的核心產品是新能源汽車領域用的正極材料，涵蓋包括中鎳、中高鎳及高鎳在內的多種型號一次顆粒大單晶鎳鈷錳酸鋰三元正極材料(NCM)。在消費電子用的正極材料方面，主要包括高電壓鈷酸鋰、復合三元正極材料以及一次顆粒大單晶三元正極材料。根據鑫欏資訊的數據，2021年振華新材三元材料出貨量在國內市場份額占比為8%，國內市場占有率排名第五，在全球三元材料市場份額占比為5%。
在NCM三元材料中，鈷的作用在于穩定三元材料的層狀結構，且可以提高材料的循環和倍率性能，但鈷金屬屬于稀缺金屬。振華新材表示，NCM廠商均希望在保持或提升材料性能的基礎上，降低鈷的元素用量，達到提高性價比的目的。因此，去鈷化是NCM行業的發展趨勢
除了鋰和鈷之外，目前三元電池正極的另一個重要原材料是鎳。振華新材介紹，在NCM三元材料中，鎳的作用在于提高增加材料的體積能量密度。但是，隨著鎳含量的提高，也會導致鋰鎳混排，從而造成鋰的析出，對電池的循環穩定性和安全性能造成影響。
振華新材進一步介紹，在高端新能源汽車市場潛力逐步釋放帶來對動力電池能量密度提升需求的背景下，更高的續航里程、更長的使用壽命，成為高端新能源汽車持續的追求目標，這為高鎳三元正極材料提供了一定的市場空間。但同時也對高鎳三元正極材料的結構穩定性、安全性和循環性能提出了更高的要求。相較于常規三元材料，生產高鎳三元正極材料的技術壁壘更高，對于生產環境的濕度控制、設備的耐腐蝕和自動化水平等提出了更苛刻的要求。
上訴振華新材人士告訴記者，雖然目前鎳的價格在不斷上漲，不過電池材料的定價采取成本加成，隨著原材料的價格一起上漲。因此，目前很多廠商都在嘗試增加三元電池中鎳的含量。
三元材料按照鎳元素占比分類，可分為中鎳、中高鎳、高鎳和超高鎳產品。根據高工鋰電(GGII)的數據，2021年國內三元材料出貨43.3萬噸，其中高鎳三元材料出貨17萬噸，同比增長181%。
另外，從技術方面看，三元正極材料主要分為一次顆粒大單晶技術體系和二次顆粒團聚體技術體系。這是兩種不同的合成三元材料的方式，常規的二次顆粒團聚體三元正極材料由許多小單晶一次顆粒構成。振華新材在年報中表示，采用大單晶技術生產的產品可有效解決二次顆粒團聚體技術生產容易導致二次球開裂、破碎引發的電池電化學環境劇烈變化、循環壽命縮短、性能惡化等問題，在產品高溫循環穩定性、結構穩定性、安全性能等方面具有一定優勢。目前單晶三元材料市場占比率整體呈上升態勢，2021 年前三季度占比約為 40%。
磷酸鐵鋰正極：正在趕超三元電池
上訴德方納米人士告訴記者，磷酸鐵鋰電池和三元電池的應用場景不一樣，這幾年市場的增長速度非常高。三元主要應用在相對高端的乘用車上，磷酸鐵鋰主要應用在儲能、商用車以及對里程要求不高的乘用車上。截止今年一季度，該公司產能有15.5萬噸每年，隨著今年新增產能的釋放，預計截止今年底，規劃產能將達到33.5萬噸每年。
根據中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據統計，國內磷酸鐵鋰電池在動力電池裝機量中占比由2020年的38%提升至2021年的52%，磷酸鐵鋰電池裝機量已超過三元電池。
德方納米在年報中介紹，公司當前的主要產品為納米磷酸鐵鋰等磷酸鹽系正極材料，其上游主要為鋰礦等原材料，下游用作制備鋰離子電池，可最終應用于新能源汽車、儲能、消費電子等領域。目前，新能源汽車及儲能是公司產品的主要下游終端應用領域。
比如，從儲能技術類別來看，電池是效率最高的儲能方式。鋰離子電池具有低污染、高能量密度、長循環壽命、高倍率等優良性能。隨著其成本的逐步下降，鋰離子電池的經濟性開始凸顯。新增電池儲能越來越多采用鋰離子電池，并逐步替代存量鉛酸蓄電池。
德方納米進一步介紹，在儲能鋰離子電池中，相比于三元材料電池，磷酸鐵鋰電池優勢更為明顯，是儲能電池的主流方向。其主要原因是，儲能電池應用領域更注重經濟性，對電池成本、循環壽命、安全性、全生命周期成本等較為關注。磷酸鐵鋰電池憑借低生產成本、高安全性和長循環壽命等優勢，占據電化學儲能市場的主導地位。
德方納米人士也告訴記者，磷酸鐵鋰電池原材料主要是鋰，不包括鈷和鎳，因此其成本更低，安全性也更高。
德方納米在年報中表示，基于磷酸鐵鋰材料與三元材料各自的特點，在新能源汽車領域里，磷酸鐵鋰材料主要應用于客車、專用車等新能源商用車領域，尤其在新能源客車領域占據絕對主導的地位；三元材料能量密度相對較高，主要應用于新能源乘用車。
在能量密度方面，磷酸鐵鋰電池也在提升中。德方納米表示，隨著行業技術的進步，CTP高集成動力電池、刀片電池、JTM電池等鋰離子動力電池制造技術的突破，以及新型磷酸鹽系正極材料的技術創新，磷酸鐵鋰電池系統的能量密度顯著提升，與三元電池的差異日益縮小。(CTP：是指電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環節；JTM：是指直接把電池卷芯放在模組里面的技術，具有成本低、制造過程簡單等特點。)
德方納米亦表示：“隨著補貼政策的退坡和新能源汽車市場降本增效進程的推進，在全面市場化時代，下游客戶更注重成本和性價比。同時，隨著行業技術的進步，鋰離子動力電池制造技術不斷取得突破，正極材料體系的技術創新持續推進，磷酸鐵鋰電池系統的能量密度顯著提升，助推磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車市場滲透率的逐步提升，市場空間的迅速拓寬。”
