2017年中国正极材料行业性能比较分析

　　锂离子电池产业链中，市场规模大、产值高的是正极材料，因其性能决定了电池的能量密度、寿命、安全性、使用领域等，成为锂离子电池的核心关键材料，其占锂离子电池生产成本的 28%，而市场上常用的锂离子电池正极材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂及三元材料等。

　　（1）各种正极材料性能比较

　　上述四种正极材料的性能各有优劣（如下），对四种市场常用的锂离子电池正极材料简要分析如下：

数据来源：公开资料整理

　　①钴酸锂

　　钴酸锂自从锂离子电池商业化以来，一直作为正极材料的主流被应用，其主要技术发展发生在 2000 年前后的高密度化合成工艺，通过提高烧结温度和增加烧结次数，合成出十几微米以上的单晶一次晶粒，将钴酸锂电极的压实密度提高到 4.0g/m 3 以上。

　　在实际锂离子电池实际应用中，钴酸锂受限于制备成大容量锂离子电池时，其热稳定性较差，同时生产成本较高，因此，钴酸锂主要应用于智能手机和平板电脑等消费类电子产品领域。

　　②锰酸锂

　　锰酸锂作为锂离子电池正极材料的集中研发是在20世纪90年代初日本索尼公司推出商品化的锂离子电池后，但其在高温下较不稳定，且在充放电过程中易向尖晶石结构转变，导致容量衰减过快，高温循环差的缺点一直限制着该材料在实际锂离子电池中的使用。90 年代中后期，众多学者发现采用元素掺杂可有效地改善锰酸锂的高温循环，尤其铝（Al）的掺杂对锰酸锂高温电化学性能的改善最为有效，由此也推动了锰酸锂产业化的进程。

　　但目前锰酸锂的技术专利主要掌握在日本企业手中，如索尼、东芝、AESC、日立等，国内很少可以制备出可供锂离子动力电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料，因此，国内主要的新能源汽车很少使用该材料。

　　（2）正极材料市场发展现状

　　①凭借过去的高速增长，中国成为全球正极材料的主要市场

　　由下图可以看到，2014 年中国正极材料同比增长 20.24%，占全球市场的43.77%，虽然相对于 2013 年，所占比重有所下降，但仍为全球正极材料的第一大供应国。

2012-2014年中日韩企业正极材料产品的供应量（万吨）和市场占有率

数据来源：公开资料整理

　　2014 年中国正极材料供应量占比的下滑，主要是因为在消费类电池方面，全球主要的锂离子电池生产商三星SDI和LG化学一直通过采购中国企业的正极材料产品来降低成本，在经历的持续几年不断的压价之后，中国企业已经难以承受，在这种情况下，他们开始自己生产正极材料，以求进一步降低电池制造成本，由此导致中国正极材料供应量占比的下滑。

　　根据统计，2015 年中国正极材料产量为 10.65 万吨，占全球产量的 47.67%，中国正极材料占比大幅提升，2016 年中国正极材料产量为 16.16万吨，同比增长 51.74%，占比的大幅提升和产量的快速增长主要源于国内新能源汽车爆发式增长，带来磷酸铁锂、镍钴锰酸锂出货量的快速增加。

　　① 国内外正极材料产品结构有所不同

　　在国外正极材料市场，由下图来看，国外主要正极材料企业以生产三元材料为主，2015 年镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等三元材料合计产量为 5.83 万吨，占比49.87%，其次为钴酸锂，2015 年产量为 3.05 万吨，占比 26.09%，而磷酸铁锂产量虽然是各正极材料中增长较快的，同比增长 86.14%，但占比仍较小，为 11.72%。

除中国外，全球各正极材料产量情况（万吨）

数据来源：公开资料整理

　　在中国正极材料市场，由下图来看，国内主要正极材料企业以生产磷酸铁锂为主，2015 年产量为 3.58 万吨，占比 33.62%，且其产量增速也是最快的，为165.19%；其次为钴酸锂，2015 年产量为 3.32 万吨，占比 31.17%；三元材料中，以镍钴锰酸锂为主，国内在镍钴铝酸锂领域基本上处于空白的状态。

中国各正极材料产量情况（万吨）

数据来源：公开资料整理

　　A．钴酸锂

　　钴酸锂作为最早推出的锂离子电池使用正极材料，在 1995 年锂离子电池刚刚实现大批量生产时，占了全球正极材料市场 90%以上（数据来源：高工锂电），目前主要应用于智能手机和平板电脑等消费类电子产品用电池中。最近几年，由于大屏幕计算机、通信和消费类电子产品的更新换代，钴酸锂在工作电压的缺陷难以通过掺杂元素进行弥补，正逐步被能量密度更高的三元材料所替代。2014 年钴酸锂全球产量为 5.81 万吨，占正极材料总产量的 35.34%，2015年钴酸锂全球产量 6.38 万吨，占正极材料总产量的 28.51%，占比进一步下滑。此外，2015 年中国钴酸锂产量为 3.32 万吨，占全球钴酸锂市场的 52.12%，是全球最重要的钴酸锂生产国。

　　B．锰酸锂

　　由于目前锰酸锂的技术专利主要掌握在日韩企业手中，并未得到大规模的推广运用，日韩企业的锂离子动力电池普遍采用锰酸锂为主并混入少量三元材料的技术路线，在此技术路线下，三元材料能够弥补锰酸锂能量密度偏低的不足，而锰酸锂则能够弥补三元材料在针刺和过充方面的缺陷。

　　2015 年锰酸锂全球产量为 2.14 万吨，占正极材料总产量的 9.58%，同比增长 3.38%，其中，由于中国企业较少采用锰酸锂的技术路线，2015 年中国锰酸锂产量为 0.70 万吨，同比下降 17.65%。

　　C．磷酸铁锂

　　磷酸铁锂主要应用于新能源汽车锂离子动力电池以及储能电池等领域，在消费类电池市场中较少应用。受中国新能源汽车市场井喷的影响，且中国锂离子动力电池生产企业大部分采用磷酸铁锂的技术路线，2015 年全球磷酸铁锂产量为4.95 万吨，同比增长 136.84%，其中，中国市场是其主要驱动力，2015 年中国磷酸铁锂产量为 3.58 万吨，占全球磷酸铁锂市场的 72.32%，同比增长 165.19%。

　　D．镍钴锰酸锂

　　凭借高能量密度的优势，镍钴锰酸锂在新能源汽车锂离子动力电池中开始大规模应用，是国内三元材料的主要类型。

　　2015 年，全球镍钴锰酸锂的产量为 6.58 万吨，占正极材料总产量的 29.54%，同比增长 31.08%，保持较为快速的增长，其中，中国镍钴锰酸锂的产量为 3.05万吨，占全球镍钴锰酸锂市场的 46.35%，同比增长 45.24%。

　　（3）在国内正极材料市场，下游应用领域不同，产品结构亦有差别

　　A．纯电动商用车：以磷酸铁锂为主

　　根据工信部 2016 年发布的第 1-5 批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有 1,630 款纯电动商用车入选，其中搭载磷酸铁锂电池的数量为 864 款车型，占53.01%的份额；2017 年发布的第 1-9 批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有 2,054 款纯电动商用车入选，其中搭载磷酸铁锂电池的数量为 1,297 款车型，占 63.15%的份额。

　　整体而言，出于安全性与性价比的考虑，目前中国纯电动商用车以磷酸铁锂为主。

　　B．插电式混合动力商用车：以磷酸铁锂与锰酸锂为主

　　根据工信部 2016 年发布的第 1-5 批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有 347 款插电式混合动力商用车入选，其中搭载磷酸铁锂电池的车型占比约为33.14%，锰酸锂占比 41.50%，三元材料占比 8.36%，镍氢电池占比 2.02%，未披露电池型号占比 14.72%；2017 年发布的第 1-9 批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有 403 款插电式混合动力商用车入选，其中搭载磷酸铁锂电池的车型占比约为 33.00%，锰酸锂占比 63.28%，三元材料占比 2.23%，未披露电池型号占比 1.24%。

　　C．纯电动乘用车：以三元材料为主，但安全性仍需重点关注

　　在纯电动乘用车方面，其对电池能量密度要求较高，且未来政策补贴上也与续航里程有关，三元材料的使用量快速增长，根据工信部 2016 年发布的第 1-5批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有 166 款纯电动乘用车入选，其中三元材料占比 57.23%，磷酸铁锂占比 16.26%；2017 年发布的第 1-9 批新能源汽车推广应用推荐车型目录，共有287款纯电动乘用车入选，其中三元材料占比71.43%，磷酸铁锂占比 10.45%。

数据来源：公开资料整理

　　（4）未来，新能源汽车的进一步大规模普及还依赖于正极材料性能的提升

　　在近几年的发展过程中，新能源汽车关键技术指标有着明显进步，推进了新能源汽车的普及。从目前各大厂商纷纷推出新车型以及现有车型的升级换代来看，相比上一代车型，其续驶里程、百公里耗电量、最高车速等关键指标水平都有明显提升，整车实用性能提高。

　　但在未来补贴逐步退坡成为趋势的局面下，下游新能源汽车的进一步大规模普及，不仅依赖于锂离子电池价格的持续下滑，更依赖于锂离子动力电池能量密度的提高，以较大幅度提高新能源汽车的性价比。一般而言，电动汽车单次行驶里程要达到 500 公里以上，与传统燃油车相当，电池单体能量密度需达到300Wh/kg，而目前锂离子动力电池的能量密度为 100-250Wh/kg。

　　短期来看，磷酸铁锂技术路线仍会在新能源汽车行业中占据重要位置；长期来看，出于提升产品能量密度的考虑，锂离子动力电池厂商会逐步开始研发和生产三元材料，但综合考虑三元材料与磷酸铁锂各有其优劣势，未来还是会呈现多种技术路线共同发展的行业格局。