2017年中國(guó)正極材料行業(yè)性能比較分析【圖】

    鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中，市場(chǎng)規(guī)模大、產(chǎn)值高的是正極材料，因其性能決定了電池的能量密度、壽命、安全性、使用領(lǐng)域等，成為鋰離子電池的核心關(guān)鍵材料，其占鋰離子電池生產(chǎn)成本的 28%，而市場(chǎng)上常用的鋰離子電池正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料等。

    （1）各種正極材料性能比較

    上述四種正極材料的性能各有優(yōu)劣（如下），對(duì)四種市場(chǎng)常用的鋰離子電池正極材料簡(jiǎn)要分析如下：

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    相關(guān)報(bào)告：智研咨詢發(fā)布的《2017-2023年中國(guó)正極材料行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》

    ①鈷酸鋰

    鈷酸鋰自從鋰離子電池商業(yè)化以來，一直作為正極材料的主流被應(yīng)用，其主要技術(shù)發(fā)展發(fā)生在 2000 年前后的高密度化合成工藝，通過提高燒結(jié)溫度和增加燒結(jié)次數(shù)，合成出十幾微米以上的單晶一次晶粒，將鈷酸鋰電極的壓實(shí)密度提高到 4.0g/m 3 以上。

    在實(shí)際鋰離子電池實(shí)際應(yīng)用中，鈷酸鋰受限于制備成大容量鋰離子電池時(shí)，其熱穩(wěn)定性較差，同時(shí)生產(chǎn)成本較高，因此，鈷酸鋰主要應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。

    ②錳酸鋰

    錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的集中研發(fā)是在20世紀(jì)90年代初日本索尼公司推出商品化的鋰離子電池后，但其在高溫下較不穩(wěn)定，且在充放電過程中易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致容量衰減過快，高溫循環(huán)差的缺點(diǎn)一直限制著該材料在實(shí)際鋰離子電池中的使用。90 年代中后期，眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用元素?fù)诫s可有效地改善錳酸鋰的高溫循環(huán)，尤其鋁（Al）的摻雜對(duì)錳酸鋰高溫電化學(xué)性能的改善最為有效，由此也推動(dòng)了錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

    但目前錳酸鋰的技術(shù)專利主要掌握在日本企業(yè)手中，如索尼、東芝、AESC、日立等，國(guó)內(nèi)很少可以制備出可供鋰離子動(dòng)力電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲(chǔ)存性能的錳酸鋰材料，因此，國(guó)內(nèi)主要的新能源汽車很少使用該材料。

    （2）正極材料市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

    ①憑借過去的高速增長(zhǎng)，中國(guó)成為全球正極材料的主要市場(chǎng)

    由下圖可以看到，2014 年中國(guó)正極材料同比增長(zhǎng) 20.24%，占全球市場(chǎng)的43.77%，雖然相對(duì)于 2013 年，所占比重有所下降，但仍為全球正極材料的第一大供應(yīng)國(guó)。

2012-2014年中日韓企業(yè)正極材料產(chǎn)品的供應(yīng)量（萬噸）和市場(chǎng)占有率

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    2014 年中國(guó)正極材料供應(yīng)量占比的下滑，主要是因?yàn)樵谙M(fèi)類電池方面，全球主要的鋰離子電池生產(chǎn)商三星SDI和LG化學(xué)一直通過采購(gòu)中國(guó)企業(yè)的正極材料產(chǎn)品來降低成本，在經(jīng)歷的持續(xù)幾年不斷的壓價(jià)之后，中國(guó)企業(yè)已經(jīng)難以承受，在這種情況下，他們開始自己生產(chǎn)正極材料，以求進(jìn)一步降低電池制造成本，由此導(dǎo)致中國(guó)正極材料供應(yīng)量占比的下滑。

    根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年中國(guó)正極材料產(chǎn)量為 10.65 萬噸，占全球產(chǎn)量的 47.67%，中國(guó)正極材料占比大幅提升，2016 年中國(guó)正極材料產(chǎn)量為 16.16萬噸，同比增長(zhǎng) 51.74%，占比的大幅提升和產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)主要源于國(guó)內(nèi)新能源汽車爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶來磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰出貨量的快速增加。

    ① 國(guó)內(nèi)外正極材料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有所不同

    在國(guó)外正極材料市場(chǎng)，由下圖來看，國(guó)外主要正極材料企業(yè)以生產(chǎn)三元材料為主，2015 年鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等三元材料合計(jì)產(chǎn)量為 5.83 萬噸，占比49.87%，其次為鈷酸鋰，2015 年產(chǎn)量為 3.05 萬噸，占比 26.09%，而磷酸鐵鋰產(chǎn)量雖然是各正極材料中增長(zhǎng)較快的，同比增長(zhǎng) 86.14%，但占比仍較小，為 11.72%。

除中國(guó)外，全球各正極材料產(chǎn)量情況（萬噸）

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    在中國(guó)正極材料市場(chǎng)，由下圖來看，國(guó)內(nèi)主要正極材料企業(yè)以生產(chǎn)磷酸鐵鋰為主，2015 年產(chǎn)量為 3.58 萬噸，占比 33.62%，且其產(chǎn)量增速也是最快的，為165.19%；其次為鈷酸鋰，2015 年產(chǎn)量為 3.32 萬噸，占比 31.17%；三元材料中，以鎳鈷錳酸鋰為主，國(guó)內(nèi)在鎳鈷鋁酸鋰領(lǐng)域基本上處于空白的狀態(tài)。

中國(guó)各正極材料產(chǎn)量情況（萬噸）

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    A．鈷酸鋰

    鈷酸鋰作為最早推出的鋰離子電池使用正極材料，在 1995 年鋰離子電池剛剛實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)時(shí)，占了全球正極材料市場(chǎng) 90%以上（數(shù)據(jù)來源：高工鋰電），目前主要應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品用電池中。最近幾年，由于大屏幕計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，鈷酸鋰在工作電壓的缺陷難以通過摻雜元素進(jìn)行彌補(bǔ)，正逐步被能量密度更高的三元材料所替代。2014 年鈷酸鋰全球產(chǎn)量為 5.81 萬噸，占正極材料總產(chǎn)量的 35.34%，2015年鈷酸鋰全球產(chǎn)量 6.38 萬噸，占正極材料總產(chǎn)量的 28.51%，占比進(jìn)一步下滑。此外，2015 年中國(guó)鈷酸鋰產(chǎn)量為 3.32 萬噸，占全球鈷酸鋰市場(chǎng)的 52.12%，是全球最重要的鈷酸鋰生產(chǎn)國(guó)。

    B．錳酸鋰

    由于目前錳酸鋰的技術(shù)專利主要掌握在日韓企業(yè)手中，并未得到大規(guī)模的推廣運(yùn)用，日韓企業(yè)的鋰離子動(dòng)力電池普遍采用錳酸鋰為主并混入少量三元材料的技術(shù)路線，在此技術(shù)路線下，三元材料能夠彌補(bǔ)錳酸鋰能量密度偏低的不足，而錳酸鋰則能夠彌補(bǔ)三元材料在針刺和過充方面的缺陷。

    2015 年錳酸鋰全球產(chǎn)量為 2.14 萬噸，占正極材料總產(chǎn)量的 9.58%，同比增長(zhǎng) 3.38%，其中，由于中國(guó)企業(yè)較少采用錳酸鋰的技術(shù)路線，2015 年中國(guó)錳酸鋰產(chǎn)量為 0.70 萬噸，同比下降 17.65%。

    C．磷酸鐵鋰

    磷酸鐵鋰主要應(yīng)用于新能源汽車鋰離子動(dòng)力電池以及儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域，在消費(fèi)類電池市場(chǎng)中較少應(yīng)用。受中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)井噴的影響，且中國(guó)鋰離子動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)大部分采用磷酸鐵鋰的技術(shù)路線，2015 年全球磷酸鐵鋰產(chǎn)量為4.95 萬噸，同比增長(zhǎng) 136.84%，其中，中國(guó)市場(chǎng)是其主要驅(qū)動(dòng)力，2015 年中國(guó)磷酸鐵鋰產(chǎn)量為 3.58 萬噸，占全球磷酸鐵鋰市場(chǎng)的 72.32%，同比增長(zhǎng) 165.19%。

    D．鎳鈷錳酸鋰

    憑借高能量密度的優(yōu)勢(shì)，鎳鈷錳酸鋰在新能源汽車鋰離子動(dòng)力電池中開始大規(guī)模應(yīng)用，是國(guó)內(nèi)三元材料的主要類型。

    2015 年，全球鎳鈷錳酸鋰的產(chǎn)量為 6.58 萬噸，占正極材料總產(chǎn)量的 29.54%，同比增長(zhǎng) 31.08%，保持較為快速的增長(zhǎng)，其中，中國(guó)鎳鈷錳酸鋰的產(chǎn)量為 3.05萬噸，占全球鎳鈷錳酸鋰市場(chǎng)的 46.35%，同比增長(zhǎng) 45.24%。

    （3）在國(guó)內(nèi)正極材料市場(chǎng)，下游應(yīng)用領(lǐng)域不同，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)亦有差別

    A．純電動(dòng)商用車：以磷酸鐵鋰為主

    根據(jù)工信部 2016 年發(fā)布的第 1-5 批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有 1,630 款純電動(dòng)商用車入選，其中搭載磷酸鐵鋰電池的數(shù)量為 864 款車型，占53.01%的份額；2017 年發(fā)布的第 1-9 批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有 2,054 款純電動(dòng)商用車入選，其中搭載磷酸鐵鋰電池的數(shù)量為 1,297 款車型，占 63.15%的份額。

    整體而言，出于安全性與性價(jià)比的考慮，目前中國(guó)純電動(dòng)商用車以磷酸鐵鋰為主。

    B．插電式混合動(dòng)力商用車：以磷酸鐵鋰與錳酸鋰為主

    根據(jù)工信部 2016 年發(fā)布的第 1-5 批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有 347 款插電式混合動(dòng)力商用車入選，其中搭載磷酸鐵鋰電池的車型占比約為33.14%，錳酸鋰占比 41.50%，三元材料占比 8.36%，鎳氫電池占比 2.02%，未披露電池型號(hào)占比 14.72%；2017 年發(fā)布的第 1-9 批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有 403 款插電式混合動(dòng)力商用車入選，其中搭載磷酸鐵鋰電池的車型占比約為 33.00%，錳酸鋰占比 63.28%，三元材料占比 2.23%，未披露電池型號(hào)占比 1.24%。

    C．純電動(dòng)乘用車：以三元材料為主，但安全性仍需重點(diǎn)關(guān)注

    在純電動(dòng)乘用車方面，其對(duì)電池能量密度要求較高，且未來政策補(bǔ)貼上也與續(xù)航里程有關(guān)，三元材料的使用量快速增長(zhǎng)，根據(jù)工信部 2016 年發(fā)布的第 1-5批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有 166 款純電動(dòng)乘用車入選，其中三元材料占比 57.23%，磷酸鐵鋰占比 16.26%；2017 年發(fā)布的第 1-9 批新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄，共有287款純電動(dòng)乘用車入選，其中三元材料占比71.43%，磷酸鐵鋰占比 10.45%。

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    （4）未來，新能源汽車的進(jìn)一步大規(guī)模普及還依賴于正極材料性能的提升

    在近幾年的發(fā)展過程中，新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)有著明顯進(jìn)步，推進(jìn)了新能源汽車的普及。從目前各大廠商紛紛推出新車型以及現(xiàn)有車型的升級(jí)換代來看，相比上一代車型，其續(xù)駛里程、百公里耗電量、最高車速等關(guān)鍵指標(biāo)水平都有明顯提升，整車實(shí)用性能提高。

    但在未來補(bǔ)貼逐步退坡成為趨勢(shì)的局面下，下游新能源汽車的進(jìn)一步大規(guī)模普及，不僅依賴于鋰離子電池價(jià)格的持續(xù)下滑，更依賴于鋰離子動(dòng)力電池能量密度的提高，以較大幅度提高新能源汽車的性價(jià)比。一般而言，電動(dòng)汽車單次行駛里程要達(dá)到 500 公里以上，與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)，電池單體能量密度需達(dá)到300Wh/kg，而目前鋰離子動(dòng)力電池的能量密度為 100-250Wh/kg。

    短期來看，磷酸鐵鋰技術(shù)路線仍會(huì)在新能源汽車行業(yè)中占據(jù)重要位置；長(zhǎng)期來看，出于提升產(chǎn)品能量密度的考慮，鋰離子動(dòng)力電池廠商會(huì)逐步開始研發(fā)和生產(chǎn)三元材料，但綜合考慮三元材料與磷酸鐵鋰各有其優(yōu)劣勢(shì)，未來還是會(huì)呈現(xiàn)多種技術(shù)路線共同發(fā)展的行業(yè)格局。