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1、证券研究报告证券研究报告 行业专题行业专题 磷酸锰铁锂:磷酸锰铁锂:突破突破 LFP 能量密度能量密度瓶颈瓶颈,放量放量加速加速正当时正当时 新能源电池新能源电池新技术系列专题一新技术系列专题一 Table_Rating 增持(维持)增持(维持)Table_Summary 主要观点主要观点 磷酸锰铁锂具有磷酸锰铁锂具有高能量密度高能量密度优势优势,而而磷酸铁锂能量密度磷酸铁锂能量密度已已接近上限,接近上限,磷酸锰铁锂迎来产业化契机磷酸锰铁锂迎来产业化契机。磷酸锰铁锂的能量密度、低温性能优于磷酸铁锂,安全性与磷酸铁锂近似,远期生产成本不高于磷酸铁锂,较三元材料成本优势显著。我们认为,当前磷酸铁锂
2、能量密度接近上限,磷酸锰铁锂作为更高能量密度的铁锂路线,产业化迎来契机。此前磷酸锰铁锂未能产业化的原因:1)电导率、锂离子扩散速率低,倍率性能差;2)掺锰比例高时,出现姜泰勒效应,导致锰溶出,影响循环寿命和稳定性;3)压实密度小,影响能量密度;4)双电压平台。改性技术逐渐成熟,助推产业化发展改性技术逐渐成熟,助推产业化发展,多种工艺路径同步探索,多种工艺路径同步探索。主要改性技术包括纳米化、碳包覆、离子掺杂,以上技术能够有效改善材料的导电性,碳包覆、离子掺杂还能通过抑制锰溶出,提升材料循环稳定性;此外,磷酸锰铁锂与三元复用也能提升材料的综合性能,创造性能互补的多元化产品系列。从生产工艺看,可分
3、为火法、湿法两类,其中火法工艺难度低,产量高,适合大批量工业化量产;湿法工艺难度高,产品性能相对较好。当前头部厂商技术积累深厚,火法、湿法工艺各有选择,也有部分厂商选择固液一体化工艺。循序扩张下游应用场景,动力领域有望加速放量。循序扩张下游应用场景,动力领域有望加速放量。磷酸锰铁锂在小动力市场和 3C数码市场已具备一定规模,未来有望先在动力电池领域加速放量。根据德方纳米、容百科技的公告,两家公司都预计磷酸锰铁锂产品有望在 2023 年实现在下游新能源汽车上的批量应用。根据我们的测算,预计 20232025 年全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求量分别为 3.7 万吨、15.7 万吨、35.2 万
4、吨,20232025 年 CAGR 为207%。行业内企业加速产能布局,行业内企业加速产能布局,产业上下游协同推进产业化进程产业上下游协同推进产业化进程。截至2023 年 8 月,据不完全统计,磷酸锰铁锂行业现有产能 35.82 万吨,在建产能 91.00 万吨,远期规划新建产能 117.18 万吨,产能规划前四厂商分别为德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技,前四企业远期总产能规模占全行业的 68%。从产业化进展看,新能源车环节,宁德时代 M3P 电池登陆智界 S7、星途的部分车型,后续 Model 3 改款车型也有望搭载 M3P 电池;电池环节,当前已有多家厂商推出磷酸锰铁锂电池产品,包括
5、宁德时代 M3P 电池,星恒电源金砖电池,国轩高科 L600 启晨电池等;正极材料(动力电池用)环节,德方纳米进度相对领先,已获得小批量订单。投资建议投资建议 电池环节建议关注宁德时代电池环节建议关注宁德时代,公司 M3P 电池确定登陆智界 S7、星途部分车型,且后续 Model 3 改款有望搭载 M3P 电池;建议关注国轩高建议关注国轩高科,科,公司 2023 年 5 月推出 L600 启晨电池,电池包系统能量密度达190Wh/kg,可实现续航 1000km,计划于 2024 年量产。正极材料环节建议关注德方纳米,正极材料环节建议关注德方纳米,公司磷酸锰铁锂技术储备深厚,产 Table_In
6、dustry 行业行业:电力设备电力设备 日期日期:shzqdatemark Table_Author 分析师分析师:丁亚丁亚 Tel: E-mail: SAC 编号编号:S0870521110002 联系人联系人:刘昊楠刘昊楠 Tel: E-mail: SAC 编号编号:S0870122080001 Table_QuotePic 最最近近一年一年行业指数行业指数与沪深与沪深 300 比较比较 Table_ReportInfo 相关报告:相关报告:9 月新能源车销量增长,碳酸锂价格触底月新能源车销量增长,碳酸锂价格触底反弹反弹 2023 年年 1
7、0 月月 20 日日 成长与分化持续,新技术不断前行成长与分化持续,新技术不断前行 2023 年年 10 月月 19 日日 23H1 材料环节业绩下滑,电池环节强者材料环节业绩下滑,电池环节强者恒强恒强 2023 年年 10 月月 17 日日 -30%-24%-19%-13%-7%-2%4%10%16%10/2201/2303/2305/2308/2310/23电力设备沪深3002023年10月26日2023年10月26日行业专题 品主攻动力电池,纯用/混用方案均已通过客户验证,目前已实现小批量订单销售,产业化进度领先;建议关注容百科技,建议关注容百科技,公司 2022年 7月推出四款与高镍三
8、元混用的磷酸锰铁锂产品,目前公司在与新能源汽车头部企业合作进行新车型开发,公司磷酸锰铁锂产品处车上检验阶段;建议关注力泰锂能,建议关注力泰锂能,公司 2023年 1月成为宁德时代全资子公司,公司现有年产 2000 吨磷酸锰铁锂生产线,计划新建年产 3000 吨磷酸锰铁锂产线。Table_RiskWarning 风险提示风险提示 产品验证进度不及预期,技术路线更迭,下游需求不及预期 0XNBNAfU9YlXtPrN8ObP9PnPnNpNnOlOmNmMjMnPrO6MrQoPxNpMmMxNrQnO 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 3 目目 录录 1 过去:高能量密度铁锂路线,倍率及循环性能
9、缺陷阻碍产业化过去:高能量密度铁锂路线,倍率及循环性能缺陷阻碍产业化.5 1.1 什么是磷酸锰铁锂?.5 1.2 为什么选择磷酸锰铁锂?.6 1.3 为什么此前未能顺利产业化?.7 2 现在:改性技术逐渐成熟,各工现在:改性技术逐渐成熟,各工艺路线同步发展艺路线同步发展.9 2.1 改性技术是关键,助推产业化发展加速.9 2.2 多种工艺路线同步发展,头部厂商技术积累深厚.12 3 未来:循序扩张下游应用场景,先动力后储能未来:循序扩张下游应用场景,先动力后储能.13 3.1 动力领域有望加速放量,后续渗透储能领域.13 3.2 预计 2025 年全球磷酸锰铁锂正极材料动力领域需求量为35.8
10、 万吨.14 4 行业内企业加速产能布局,头部正极厂产业化进度较快行业内企业加速产能布局,头部正极厂产业化进度较快.15 4.1 行业产能布局较快,前四企业产能规划占比近七成.15 4.2 上下游协同,积极推进磷酸锰铁锂产业化进程.17 5 投资建议投资建议:.19 6 风险提示:风险提示:.19 图图 图图 1:磷酸锰铁锂结构示意图:磷酸锰铁锂结构示意图.5 图图 2:磷酸铁锂结构示意图:磷酸铁锂结构示意图.5 图图 3:2023H1 国内磷酸铁锂电池装机量达国内磷酸铁锂电池装机量达 103.93GWh,占,占动力电池总装机量比例达动力电池总装机量比例达 68%.5 图图 4:2019202
11、1 磷酸铁锂最大能量密度稳定在磷酸铁锂最大能量密度稳定在 161Wh/kg附近附近.5 图图 5:相较三元材料的层状结构,:相较三元材料的层状结构,LMFP 的橄榄石晶体结构限的橄榄石晶体结构限制了锂离子的扩散运动制了锂离子的扩散运动.7 图图 6:高温固相法(未使用碳包覆)掺锰量越高,容量越低:高温固相法(未使用碳包覆)掺锰量越高,容量越低.8 图图 7:水热法(使用碳包覆)掺锰量越高,容量越低:水热法(使用碳包覆)掺锰量越高,容量越低.8 图图 8:主要正极材料压实密度性能对比(单位:主要正极材料压实密度性能对比(单位:g/cm3).9 图图 9:磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别
12、:磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别.9 图图 10:部分工艺路线的工艺流程:部分工艺路线的工艺流程.12 图图 11:磷酸锰铁锂电池在小动力:磷酸锰铁锂电池在小动力&3C 数码领域已有产品落数码领域已有产品落地,未来有望在动力领域率先放量地,未来有望在动力领域率先放量.14 图图 12:磷酸锰铁锂行业现有产能:磷酸锰铁锂行业现有产能 35.82 万吨,在建产能万吨,在建产能91.00 万吨万吨.16 图图 13:德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技:德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技磷酸锰铁磷酸锰铁锂产能布局规模领先锂产能布局规模领先.16 表表 表表 1:三元材料、磷酸铁锂、
13、磷酸锰铁锂各项性能指标对比:三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂各项性能指标对比.6 表表 2:三元、:三元、LFP、LMFP 导电性能对比导电性能对比.7 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 4 表表 3:掺锰量越高,放电电压越高,但超过一定比例后放电比:掺锰量越高,放电电压越高,但超过一定比例后放电比容量加速降低,导致能量密度不增反减容量加速降低,导致能量密度不增反减.8 表表 4:相较大粒径,小粒径:相较大粒径,小粒径 LMFP 与三元材料复用后内阻更与三元材料复用后内阻更低,容量更高低,容量更高.10 表表 5:LMFP/C 材料的部分研究进展材料的部分研究进展.10 表表 6:离子掺杂的部分
14、研究进展:离子掺杂的部分研究进展.11 表表 7:LMFP+三元混用能使材料兼具高能量密度、高功率、三元混用能使材料兼具高能量密度、高功率、高安全性等优势高安全性等优势.11 表表 8:各工艺路线优缺点对比:各工艺路线优缺点对比.12 表表 9:20232025 年全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求年全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求量预测量预测.14 表表 10:各公司未来磷酸锰铁锂产能投放规划(年末产能,:各公司未来磷酸锰铁锂产能投放规划(年末产能,单单位:万吨)位:万吨).16 表表 11:磷酸锰铁锂产业链发展:磷酸锰铁锂产业链发展.17 表表 12:相关标的业绩预测及估值:相关标的业绩
15、预测及估值.19 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 5 1 过去:过去:高能量密度铁锂路线高能量密度铁锂路线,倍率及循环倍率及循环性能性能缺陷阻碍产业化缺陷阻碍产业化 1.1 什么是磷酸锰铁锂?什么是磷酸锰铁锂?磷酸锰铁锂是在磷酸铁锂的基础上掺杂一定锰元素形成的新型正极材料。由于锰与铁元素的离子半径及部分化学性质相近,所以结构上磷酸锰铁锂与磷酸铁锂相近,均为橄榄石型结构。从从能量密度角度看,磷酸锰铁锂优于磷酸铁锂,因而被视为“升级能量密度角度看,磷酸锰铁锂优于磷酸铁锂,因而被视为“升级版磷酸铁锂”。版磷酸铁锂”。图图 1:磷酸锰铁锂结构示意图磷酸锰铁锂结构示意图 图图 2:磷酸铁锂结构示意图磷
16、酸铁锂结构示意图 资料资料来源:来源:元能科技官网元能科技官网,上海证券研究所,上海证券研究所 资料资料来源:来源:元能科技官网元能科技官网,上海证券研究所,上海证券研究所 磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂可突破可突破磷酸铁锂磷酸铁锂能量密度瓶颈能量密度瓶颈。磷酸铁锂电池虽为动力电池主流,但其能量密度已接近瓶颈,根据上海钢联统计的工信部新能源汽车推广应用推荐车型目录披露的数据显示,20192021 磷酸铁锂最大能量密度已稳定在 161164Wh/kg 左右。我们认为,磷酸锰铁锂作为更高能量密度的磷酸盐系材料,其应用有助于突破磷酸铁锂的能量密度瓶颈,因此迎来产业化契机。图图 3:2023H1 国内磷酸铁锂电
17、池装机量达国内磷酸铁锂电池装机量达103.93GWh,占动力电池总装机量比例达,占动力电池总装机量比例达 68%图图 4:20192021 磷酸铁锂最大能量密度稳定在磷酸铁锂最大能量密度稳定在161Wh/kg 附近附近 资料资料来源:来源:同花顺同花顺iFinD,上海证券研究所,上海证券研究所 资料资料来源:来源:工信部,上海钢联,工信部,上海钢联,上海证券研究所上海证券研究所 0500300350200222023H1磷酸铁锂三元其他02040608002001920202021磷酸
18、铁锂最大能量密度(Wh/kg)行业专题 请务必阅读尾页重要声明 6 1.2 为什么选择磷酸锰铁锂?为什么选择磷酸锰铁锂?磷酸锰铁锂在能量密度,安全性,低温性能及成本方面具备优势。表表 1:三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂各项性能指标对比三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂各项性能指标对比 类型类型 镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂(NCM)磷酸铁锂磷酸铁锂(LFP)磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂(LMFP)化学式 Li(NixCoyMnz)O2 LiFePO4 LiMn(1-x)FexPO4 晶体结构 层状结构 橄榄石 橄榄石 比容量(mAh/g)150220 130140 130140 电压范围 3.4-3.8 3.4
19、4.1 能量密度(Wh/kg)180300 100200 高于高于 LFP 循环寿命(次)8002000 20006000 20003000 低温性能 好 较差 优于优于 LFP 高温性能 一般 好 优于三元优于三元 安全性 一般 好 好好 材料成本 较高 低 低低 资料来源:资料来源:储能前沿储能前沿,上海证券研究所,上海证券研究所 能量密度:能量密度:三元(高镍)三元(高镍)磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂 磷酸铁锂磷酸铁锂 锰元素具有电压高的优点,磷酸锰铁锂通过在磷酸铁锂基础上掺杂锰,将电压平台由 3.4V 提升至 4.1V,高电压进而带来高能量密度。据德方纳米,磷酸锰铁锂能量密度较磷酸铁锂提升15
20、%20%,磷酸铁锂能量密度目前已接近上限。据国轩高科国际业务执行总裁程骞博士,磷酸锰铁锂能量密度能达到三元 523,甚至三元 622 的水平,较磷酸铁锂优势显著。安全性:磷酸铁锂安全性:磷酸铁锂 磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂 三元三元 磷酸锰铁锂晶体具有六方密堆结构,这种结构最大的优势是稳定性好,即使在充电过程中锂离子全部脱出,也不会存在结构崩塌的问题。同时,材料中 P 原子通过 P-O 强共价键形成 PO4四面体,O原子很难从结构中脱出,因此材料具有非常高的安全性和稳定性。低温性能:三元低温性能:三元 磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂 磷酸铁锂磷酸铁锂 据财博汇,德方纳米各类纳米磷酸铁锂在-20 下容量保持率约
21、为 67%,而磷酸锰铁锂可以保持在 71%,与质量占比 15%的三元材料混合时,保持率可达 74%。生产生产成本:三元成本:三元 磷酸铁锂磷酸铁锂 磷酸锰铁锂磷酸锰铁锂 据国轩高科程骞博士,从材料端看,锰元素不属于稀缺资源,全球锰矿储量丰富,因此在大量生产情况下,磷酸锰铁锂与磷酸铁锂成本几乎相同。据容百科技 22 年 7 月投资者关系活动记录,锰铁锂制造成本比铁锂贵约 10%,但锰铁锂能量密度可以提升 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 7 15%,后续通过技术及原料升级,未来制造成本会比磷酸铁锂低至少 10%。综上,远期磷酸锰铁锂生产成本至少不高于磷酸铁锂。此外,据德方纳米,磷酸锰铁锂产线可用
22、于生产磷酸铁锂,现有磷酸铁锂产线进行改造后可以生产磷酸锰铁锂。产线兼容增强了生产弹性,提高产能利用率,同时有助于降低磷酸铁锂厂商的设备投入。1.3 为什么此前未能顺为什么此前未能顺利产业化?利产业化?磷酸锰铁锂在倍率性能、循环性能等方面存在缺陷,阻碍产业化推进。电导率电导率、锂离子扩散速率、锂离子扩散速率低,倍率性能低,倍率性能较较差。差。1)晶体结构:磷酸锰铁锂的六方密堆结构虽然安全稳定,但由于材料中没有连续的 FeO6(MnO6)共棱八面体网络,而是通过 PO4四面体连接,因此无法像钴酸锂材料那样形成连续的 Co-O-Co 结构,材料导电性很差,大电流放电性能差。而且这些多面体形成相互连接
23、的三维结构,限制了锂离子在一维通道中的运动。2)金属性质:锰元素导电性相对较弱。由于以上原因,根据磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究(贺志龙等著),电子在磷酸锰铁锂中的跃迁能隙高达 2eV(磷酸铁锂的跃迁能隙为 0.3eV),具有电导率、离子迁移率低的缺点。表表 2:三元、:三元、LFP、LMFP 导电性能对比导电性能对比 性能参数性能参数 三元三元 LFP LMFP 锂离子扩散速率(cm2/S)10-9 10-14 10-15 电导率(S/cm)10-3 10-9 10-13 资料来源:资料来源:储能前沿储能前沿,上海证券研究所,上海证券研究所 图图 5:相较三元材料的层状结构,相较三
24、元材料的层状结构,LMFP 的橄榄石晶体结构限制了锂离子的橄榄石晶体结构限制了锂离子的扩散运动的扩散运动 资料资料来源:来源:中科院之声中科院之声,上海证券研究所,上海证券研究所 掺掺锰比例锰比例过高时过高时,出现出现姜泰勒效应姜泰勒效应,影响循环影响循环寿命及循环稳寿命及循环稳定性定性。锰含量过低时,磷酸锰铁锂材料平台电压提升不明显,影 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 8 响材料能量密度。锰含量过高时,易出现姜泰勒效应,即充放电过程中,锰离子溶出并沉积在负极表面,破坏SEI膜,使SEI膜不断再生修复,进而消耗大量活性锂,造成容量损失;锰溶出与电解液发生反应,影响材料稳定性和容量保持率。此外
25、,锰导电性差,易出现极化现象,也会导致循环寿命降低。图图 6:高温固相法高温固相法(未使用碳包覆未使用碳包覆)掺锰量越高,容)掺锰量越高,容量越低量越低 图图 7:水热法水热法(使用碳包覆使用碳包覆)掺锰量越高,容量越低)掺锰量越高,容量越低 资料资料来源:来源:Synthesis and characterization of LiFe1-xMnxPO4(x=0.25,0.50,0.75)lithium ion battery cathode synthesized via a melting processFredj E B,Rousselot S,Danis L,et al.,上海证券研
26、究所,上海证券研究所 资料资料来源:来源:Carbon-coated LiMn1-xFexPO4(0 x0.5)nanocomposites as high-performance cathode materials for Li-ion batteryTing-Feng Yi,Pan-Pan Peng,Zikui Fang,et al.,上海证券研,上海证券研究所究所 当前主流锰铁比例为当前主流锰铁比例为 6:4。由于掺锰量超过一定比例后,材料放电比容量加速降低,此时尽管放电电压有所提升,但能量密度不增反减。根据 2013 年的论文橄榄石型锂离子电池正极材料的制备技术及电池特性研究(谭卓著)
27、,当锰铁比例为 4:6 左右时,材料能量密度相对高。近年,随改性技术进步,相关技术能够有效抑制姜泰勒效应,最优的锰铁比例有所提升,根据论文磷酸铁锂与磷酸锰铁锂的制备及电化学性能研究与应用(李开阳著),当前锰铁比例为 6:4 时,能量密度在较高水平。表表 3:掺锰量越高,放电电压越高,但超过一定比例后放电比容量加速降:掺锰量越高,放电电压越高,但超过一定比例后放电比容量加速降低,导致能量密度不增反减低,导致能量密度不增反减 LiMnxFe1-xPO4 放电比容量放电比容量(mAh/g)放电中压放电中压(V)能量密度能量密度(Wh/Kg)X=0 161.0 3.41 534.9 X=0.2 161
28、.7 3.44 553.5 X=0.4 157.4 3.48 557.0 X=0.6 142.4 3.65 515.8 X=0.8 126.3 3.96 459.9 X=1 63.0 3.95 230.6 资料来源:资料来源:橄榄石型锂离子电池正极材料的制备技术及电池特性研究橄榄石型锂离子电池正极材料的制备技术及电池特性研究谭卓谭卓,上海证券研究所,上海证券研究所 压实密度较小,影响能量密度。压实密度较小,影响能量密度。根据先进电池材料公众号,当前主流磷酸锰铁锂的压实密度为2.3 g/cm3,个别达到2.4 g/cm3,而磷酸铁锂压实密度能达 2.6 g/cm3,且磷酸锰铁锂的粉压和极片压密基
29、本一致。行业专题 请务必阅读尾页重要声明 9 图图 8:主要正极材料压实密度性能对比(单位:主要正极材料压实密度性能对比(单位:g/cm3)资料资料来源:来源:聆英咨询聆英咨询,上海证券研究所,上海证券研究所 双电压平台,对双电压平台,对 BMS 管理能力提出要求。管理能力提出要求。磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别,因而产生放电过程中的双电压平台,使电池在放电过程中可能出现功率骤降的情况。双电压平台对 BMS 管理能力提出要求。图图 5:磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别 资料资料来源:来源:橄榄石型锂离子电池正极材料的制备技术及电池
30、特性研究橄榄石型锂离子电池正极材料的制备技术及电池特性研究 谭卓谭卓,上海证券研究所,上海证券研究所 2 现在:改性技术现在:改性技术逐渐成熟逐渐成熟,各工艺路线,各工艺路线同步同步发发展展 2.1 改性技术是关键,助推产业化改性技术是关键,助推产业化发展发展加速加速 针对磷酸锰铁锂的性能缺陷,相应改性技术被研发出来并逐渐成熟,为产业化推进做好准备。主要的改性技术包括:纳米化、碳包覆、离子掺杂。纳米化:纳米化:改善改善导电性导电性,提升充放电容量,提升充放电容量。通过将材料颗粒尺寸缩小至纳米级,一方面能缩短锂离子迁移路径,提高锂离子迁移效率,另一方面通过提升材料比表面积,使材料与电解液接触更充
31、分,降低电极界面阻抗,最终实现导电性能提升。此外,锂离子迁移效率提升还有助于降低电极极化,从而提升材料的充放电容量和倍率性能。0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5LMFPLFPLMPNCX压实密度(下限)压实密度(上限)行业专题 请务必阅读尾页重要声明 10 纳米化是提升磷酸锰铁锂最基础有效的方式,但也有一定负纳米化是提升磷酸锰铁锂最基础有效的方式,但也有一定负作用,所以常与其他改性方法结合使用。作用,所以常与其他改性方法结合使用。随材料颗粒尺寸减小,在生产制浆过程中会出现严重的颗粒团聚,影响材料均一性,降低极片压实密度,进而对电池性能造成影响。表表 4:相较大粒径,小
32、粒径相较大粒径,小粒径 LMFP 与三元材料复用后内阻更低,容量更高与三元材料复用后内阻更低,容量更高 正极正极材料材料 开路电压开路电压/V 内阻内阻/m 容量容量/Ah 大粒径 LMFP(D50=9.31)+NCM111 3.623 4.58 5.32 小粒径 LMFP(D50=4.32)+NCM111 3.623 4.56 5.35 资料来源:资料来源:混合正极中混合正极中LiMn0.7Fe0.3PO4粒径对锂离子电池性能的影粒径对锂离子电池性能的影响王赞霞、袁万颂响王赞霞、袁万颂,上海证券研究所,上海证券研究所 碳包覆:显著改善导电性,抑制锰溶出碳包覆:显著改善导电性,抑制锰溶出,提升
33、循环稳定性,提升循环稳定性。通过将碳涂层均匀包覆在材料表面(层状包覆),构建快速导电网络,为 Li+离子扩散提供有效通道,同时避免晶体颗粒长大与团聚,从而提升材料外部导电性。此外,碳包覆还能抑制锰离子溶出,减少姜泰勒效应对电池容量及循环稳定性的影响。常见碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、石墨烯、碳纳米管等。表表 5:LMFP/C 材料的部分研究进展材料的部分研究进展 材料材料 碳源碳源 合成方法合成方法 碳质量碳质量分数分数/%速率性能速率性能(mAh g-1)循环性能循环性能 LiMn0.8Fe0.2PO4/C 柠檬酸 喷雾干燥法 4.4 0.1C:163 1C:100 次循环后保持 99.6%
34、5C:108 LiMn0.65Fe0.35PO4/C/KB KB、葡萄糖 喷雾干燥法 4.668 0.2C:159.3 1C:500 次循环后容量保持96.8%0.5C:152 1C:145 LiMn0.6Fe0.4PO4/CA CA 喷雾干燥法 4.697 0.2C:159.1 1C:500 次循环后容量保持96.9%LiMn0.7Fe0.3PO4/C rGO 砂磨辅助喷雾干燥法 1 0.05 C:160.5 1C:100 次循环后容量保持97.64%0.2 C:152.1 1C:143.8 2C:139.8 LiMn0.8Fe0.2PO4/C 碳纳米管 化学沉淀+喷雾干燥法 0.5 0.1
35、C:162.5 5C:循环 500 次后保持91.6%0.2C:159.9 0.5C:156.1 1C:154.5 2C:150.6 5C:144.4 10C:136.8 20C:128.7 LiFe0.4Mn0.6PO4/C -CD 喷雾干燥 3.6 0.1C:158.6 1C:300 次循环后容量保持97.8%0.5C:156.8 1C:154.7 2C:152.2 5C:147.7 LiFe0.4Mn0.6PO4/C/rGO 葡萄糖、rGO 共沉淀法 4.58 0.05C:159.7 2C:200 次循环后容量保持96.4%0.5C:152.1 1C:147.7 2C:139.4 5C:
36、129.6 10C:118.7 20C:104 LiFe0.4Mn0.6PO4/CD/CNT -CD、碳纳米管 喷雾干燥 3.327 0.2C:160.2 1C:100 次循环后保持 98.8%1C:146.6 10C:131.7 LiMn0.2Fe0.8PO4/C 蔗糖 真空辅助 固相法 3.95 0.1C:151.0 1C:100 次循环后容量保持100.91%02C:150.6 0.3C:147.1 1C:143.1 2C:135.8 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 11 5C:116.5 10C:88.7 资料来源:资料来源:磷酸锰铁锂正极材料研究进展刘帅杰磷酸锰铁锂正极材料研究进展
37、刘帅杰、孙妍孙妍、邓子昭邓子昭,上海证券研究所,上海证券研究所 离子掺杂:改善导电性,部分离子可抑制锰离子溶出。离子掺杂:改善导电性,部分离子可抑制锰离子溶出。通过在材料中掺杂离子,可让原有晶格产生缺陷,使 Li+扩散通道扩展,材料载流子密度增加,从而提升材料内部导电性能。其中,Mg2+的掺杂不仅能改善导电性,还能通过抑制姜泰勒效应,改善材料的容量和循环稳定性,目前掺杂 Mg2+的方法应用和研究最为广泛。表表 6:离子掺杂的部分研究进展离子掺杂的部分研究进展 材料材料 合成方法合成方法 速率性能速率性能/(mAh g-1)循环性能循环性能 LiMn0.6Fe0.39Mg0.01PO4/C 喷雾
38、干燥法 0.2C=159.6 1C:300 次循环后容量保持96.2%0.5C=155.6 1C=143.8 5C=133.0 10C=124.5 LiMn0.6Fe0.38Ni0.02PO4/C 喷雾干燥法 0.2C=159.3 1C:100 次循环后容量保持98.3%1C=149.8 2C=143.5 5C=135.7 10C=125.1 15C=115.4 LiFe0.4Mn0.4Co0.2PO4/C 共沉淀法 0.1C=160.5 1C:100 次循环后容量保持95.9%0.2C=145.6 0.5C=126.8 1C=109.1 2C=84.7 LiFe0.5Mn0.5PO4/C-1
39、%Nb 水热法+喷雾干燥法 0.1C=152.0 1C:1000 次循环后容量保持95.4%5C=115.0 资料来源:资料来源:磷酸锰铁锂正极材料研究进展刘帅杰磷酸锰铁锂正极材料研究进展刘帅杰、孙妍孙妍、邓子昭邓子昭,上海证券研究所,上海证券研究所 与三元复用:创造性能互补的多元化产品系列。与三元复用:创造性能互补的多元化产品系列。磷酸锰铁锂纯用主要用在动力和家用储能,替代高压密磷酸铁锂;混用主要指和三元混用,包括以三元为主,锰铁锂为辅来改善安全性能,或是以锰铁锂为主,三元为辅提高能量密度。磷酸锰铁锂电压平台高,与三元匹配,因而具有复用可行性。根据高工锂电,高镍+磷酸锰铁锂不仅在综合性能上远
40、超大部分中、低镍产品,还在成本方面具有显著优势。因而在优化电芯设计后,若全部采用高镍+锰铁锂正极材料,即可替代现有中镍三元方案,实现电芯/PACK端成本最优及性能最优。根据磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究,通过将导电性差的磷酸锰铁锂材料与导电性优异的三元材料复合,能够使搭配这款复合正极材料的电池既拥有三元的高能量密度、高功率特性,又具有磷酸锰铁锂的高安全性、低成本优势。表表 7:LMFP+三元混用能使材料兼具高能量密度、高功率、高安全性等优势三元混用能使材料兼具高能量密度、高功率、高安全性等优势 混用方案混用方案 交流电阻交流电阻/m 容量容量/Ah 比容量比容量/(mAh.g-1)比
41、能量比能量/(Wh.kg-1)保液系数保液系数/(g.Ah-1)电压平台电压平台/V 常规搅拌 2.287 8.0 156.4 199.4 3.386 3.627 LMFP 包覆三元+常规搅拌 2.373 8.3 156.6 203.4 3.264 3.623 资料来源:资料来源:磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究贺志龙磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究贺志龙,上海证券研究所,上海证券研究所 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 12 2.2 多种工艺路线同步发展,多种工艺路线同步发展,头部厂商头部厂商技术技术积累深厚积累深厚 磷酸锰铁锂生产工艺包括高温固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水
42、热/溶剂热法、喷雾干燥法等。电池企业、正极企业均有磷酸锰铁锂专利储备,正极企业大多沿用正极产品工艺路径。具体看各工艺路线差异,高温固相法为代表的火法工艺难度较低,产量高,适合大批量工业化量产,但产品粒径较大,性能相比湿法较弱。湿法工艺技术难度相对高,产品性能相对较好,但也存在如合成周期长,成本高,涉及特殊原料使用等问题。表表 8:各工艺路线优缺点对比各工艺路线优缺点对比 生产工艺生产工艺 优点优点 缺点缺点 高温 固相法 工艺简单,产量高,被认为最适合大批量工业化生产 前驱体材料不易混合均匀,生产过程能耗较高,产品粒径较大且控制难度高 共沉淀法 合成工艺简单,物料混合均匀,热处理温度低,易制取
43、纳米级颗粒,且形貌可控 颗粒易团聚,控制结晶难度较大,废液需要处理 溶胶 凝胶法 反应温度较低,各组分比例易控制,能耗低,产品颗粒小且分布均匀 合成周期较长,产率较低,涉及有毒有机溶剂的使用,成本较高 水热/溶剂热法 反应条件温和,产物纯度较高,粒径小且分布均匀,可通过控制反应条件操控产物的尺寸与形貌 需要用到大型耐高温、耐高压的反应设备,这些设备制作成本高,保养维修难度大,同时溶剂热法制备的产品结晶度较差,往往需要后续的高温煅烧反应,导致生产成本提高 喷雾 干燥法 易于获得高比表面积、高振实密度的材料,且产物的球形颗粒尺寸较均一 只能得到微米级别的球形颗粒,所需设备投入较大,原料易挂壁导致利
44、用率较低,产生粉尘污染 资料来源:磷酸锰铁锂正极材料研究进展刘帅杰资料来源:磷酸锰铁锂正极材料研究进展刘帅杰、孙妍孙妍、邓子昭邓子昭,磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究庄磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究庄慧慧,上海证券研究所上海证券研究所 图图 10:部分工艺路线的工艺流程部分工艺路线的工艺流程 资料资料来源:来源:磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究庄慧磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究庄慧,上海证券研究所,上海证券研究所 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 13 从头部企业技术路线看,德方纳米选择湿法路线
45、,公司充分挖掘独家首创的“液相法”优势,运用“涅甲界面改性技术”和“离子超导技术”等核心技术,有效解决了磷酸锰铁锂导电性能与倍率性能差的难题。容百科技子公司斯科兰德采取火法工艺,同时公司也有湿法技术储备,根据容百科技 2022 年 7 月投资者关系活动记录表,公司后续通过固液一体化以及基础化工原料到矿石原料的升级,降低磷酸锰铁锂的制造成本。当升科技也采取液相和固相结合的方法制备磷酸锰铁锂。3 未来:未来:循序扩张下游应用场景,循序扩张下游应用场景,先动力后储能先动力后储能 3.1 动力领域有望动力领域有望加速加速放量,后续渗透储能领域放量,后续渗透储能领域 磷酸锰铁锂在小动力市场和磷酸锰铁锂在
46、小动力市场和 3C 数码数码市场市场已具备一定市场规模。已具备一定市场规模。小动力市场主要包括电动两轮车和三轮车市场,应用形式是与锰酸锂混用,天能股份和星恒电源均有相应电池产品落地。根据互联网观察界及小牛电动官网,天能股份的超能锰铁锂电池,其能量密度高出磷酸铁锂电池 17%,在低温-20下仍有 85%的容量保持率,目前产品应用于小牛电动 GOVA F0、UQi+等多个系列。星恒电源与雅迪联合发布 FAR 远征系列锂电池,该产品在材料层面运用了星恒的第二代混掺单晶锰酸锂。3C 数码方面,星恒电源与纽曼共同研发了新款户外移动电源产品纽曼S系列,其具备高安全性、长循环寿命、大容量和超级双向快充等多重
47、优势。中期看,有望在动力电池领域中期看,有望在动力电池领域加速加速放量。放量。根据德方纳米公告,公司磷酸锰铁锂产品下游应用以新能源汽车市场为主,以储能市场为辅,公司预计磷酸锰铁锂有望在 2023 年实现在下游新能源汽车车型产品上的大规模应用,当前纯用方案与混用方案均通过客户验证。根据容百科技公告,2023Q1 公司完成现有产能的提升改造并通过多家客户认证,目前处于磷酸锰铁锂电池车上检验阶段,此前公司预计磷酸锰铁锂有望在 2023 年实现在部分车型的批量化应用。宁德时代 M3P电池登陆智界 S7、星途的部分车型,预计后续 Model 3 改款也将搭载宁德时代 M3P 电池。长期看,长期看,在循环
48、寿命提升后在循环寿命提升后有望有望渗透渗透储能领域。储能领域。我们认为,储能市场对电池性能要求主要聚焦于安全性、成本及循环寿命。磷酸锰铁锂电池与磷酸铁锂电池相比,安全性相当,成本不会处劣势(量产后),低温性能更胜一筹,但在循环寿命上存在一定差距。根据储能前沿,磷酸铁锂循环寿命在 20006000 次,而磷酸锰铁锂循环寿命在 20003000 次,这阻碍了磷酸锰铁锂在储能领域的应用。从相关公司储能领域进展看,星恒电源已推出针对“动储市场”的金砖电池,主要供给电动车和户储市场。行业专题 请务必阅读尾页重要声明 14 图图 11:磷酸锰铁锂电池在小动力:磷酸锰铁锂电池在小动力&3C 数码领域已有产品
49、落地,未来有望在动力领域率先放量数码领域已有产品落地,未来有望在动力领域率先放量 资料资料来源:来源:互联网观察界,汽车之家,互联网观察界,汽车之家,京客网快报京客网快报,CBEA电池网电池网,储能前沿,储能前沿,粉体网,粉体网,容百科技公司公告容百科技公司公告,上海证券研究所上海证券研究所 3.2 预计预计 2025 年全球磷酸锰铁锂正极年全球磷酸锰铁锂正极材料动力领域材料动力领域需求需求量为量为 35.8 万吨万吨 考虑中期磷酸锰铁锂在动力领域的放量是主要市场增量,我们对该市场空间进行预测:根据 Marklines、中汽协披露的历史数据,盖世汽车、EVTank、观研报告网等预测数据,我们预
50、计 20232025 年全球新能源汽车销量分别为 1,480 万辆、1,889 万辆,2,318 万辆。根据 SNER 数据,再假设未来 EV 及 PHV 单车带电量逐步提升,我 们 预 计 20232025 年 全 球 动 力 电 池 装 机 量 分 别 为742.3GWh、964.7GWh、1,211.9GWh。根 据SNER 数 据 库20212022 年全球动力电池装机结构(按电池类型分)、EVTank披露的 2022 年全球动力电池出货数据,再简化假设全球动力电池需求量与装机量增速一致,磷酸铁锂占比逐年提升,我们预计20232025 年 全 球 动 力 电 池 需 求 量 分 别 为
51、 981.0GWh、1,274.9GWh、1,601.6GWh,其 中 磷 酸 铁 锂 电 池 需 求 量 为372.8GWh、522.7GWh、704.7GWh。假设20232025年磷酸锰铁锂对磷酸铁锂的渗透率分别为5%、15%、25%,则磷酸锰铁锂电池需求分别为 18.6GWh、78.4GWh、176.2GWh。德方纳米在深交所互动易答投资者问时表示,磷酸铁锂单耗 0.22-0.25 万吨/GWh,假设其单耗 0.235 万吨/GWh,由于磷酸锰铁锂能量密度较磷酸铁锂高 15%-20%,假设其单耗较磷酸铁锂低 15%,即磷酸锰铁锂单耗 0.2 万吨/GWh。综上,预计20232025 年
52、全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求量分别为 3.7万吨、15.7 万吨、35.2 万吨,20232025 年 CAGR 为 207%。表表 9:20232025 年年全球全球磷酸锰铁锂正极磷酸锰铁锂正极在动力领域的在动力领域的需求需求量量预测预测 项目项目 单位单位 2021 2022 2023E 2024E 2025E 新能源汽车销量新能源汽车销量 国内 万辆 351 687 936 1,150 1,331 EV 万辆 290 535 673 792 895 PHEV 万辆 61 152 263 358 436 小牛 纯用 混用优势:长续航低温性能更优纽曼 (移动储能)纯用优势:高安全长循环
53、寿命验证阶段 未批量应用纯用替代磷酸铁锂与高镍三元混用替代中低镍三元纯用替代磷酸铁锂户储已有产品 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 15 国外 万辆 307 394 544 739 987 EV 万辆 185 274 414 575 776 PHEV 万辆 122 121 130 164 211 全球 万辆 658 1,081 1,480 1,889 2,318 EV 万辆 476 809 1,087 1,367 1,671 PHEV 万辆 182 272 393 522 647 单车带电量单车带电量 EV KWh/辆 55.9 57.1 60.0 61.5 63.0 PHEV KWh/辆 1
54、6.7 18.1 21.0 22.0 23.0 动力电池装机动力电池装机 BEV GWh 265.8 462.3 652.2 840.7 1,052.7 PHEV GWh 30.3 49.3 82.5 114.8 148.8 HEV GWh 5.4 6.1 7.6 9.1 10.5 合计 GWh 301.5 517.7 742.3 964.7 1,211.9 动力电池需求动力电池需求 三元 GWh 267.5 441.6 603.3 745.8 888.9 磷酸铁锂 GWh 100.4 239.1 372.8 522.7 704.7 其他 GWh 3.2 3.6 4.9 6.4 8.0 合计
55、GWh 371.0 684.2 981.0 1,274.9 1,601.6 磷酸锰铁锂电池磷酸锰铁锂电池 渗透率 0%5%15%25%需求 GWh 1.0 18.6 78.4 176.2 磷酸锰铁锂正极磷酸锰铁锂正极 单耗 万吨/GWh 0.2 0.2 0.2 0.2 需求 万吨 0.2 3.7 15.7 35.2 资料来源:资料来源:Marklines,中汽协,盖世汽车,中汽协,盖世汽车,起点锂电,起点锂电,观研报告网,观研报告网,EVTank,SNE Research,智通财,智通财经,每日经济新闻,容百科技公告,经,每日经济新闻,容百科技公告,上海证券研究所上海证券研究所 4 行业内行业
56、内企业企业加速产能布局,加速产能布局,头部正极厂产业化头部正极厂产业化进度较快进度较快 4.1 行业产能布局较快,行业产能布局较快,前四前四企业企业产能规划占比近七成产能规划占比近七成 截至 2023 年 8 月,据不完全统计,根据各家公司公告及媒体披露,磷酸锰铁锂行业现有产能 35.82 万吨,在建产能 91.00 万吨,远期规划新建产能 117.18 万吨(含少量未披露开工日期产能)。从竞争格局看,德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技的远期磷酸锰铁锂远期总产能规模领先,分别为 55 万吨、50 万吨、32 万吨、30 万吨,前四企业合计远期总产能规模占全行业的 68%。其中,德方纳米、湖
57、南裕能是磷酸铁锂行业的头部企业,容百科技、当升科技是三元材料头部企业。从磷酸锰铁锂产能投放节奏看,2025 年底,湖南裕能、容百科技规划的 32 万吨、30 万吨产能优先全部投放;2027 年底,德方纳米产能达 22 万吨;2028 年底,当升科技产能达 30 万吨。德方纳米、当升科技另规划远期新建产能 33 万吨、20 万吨。行业专题 请务必阅读尾页重要声明 16 图图 12:磷酸锰铁锂行业磷酸锰铁锂行业现有产能现有产能 35.82 万吨,在建万吨,在建产能产能 91.00 万吨万吨 图图 13:德方纳米、当升科技、德方纳米、当升科技、湖南裕能、湖南裕能、容百科技容百科技磷酸锰铁锂产能布局规
58、模领先磷酸锰铁锂产能布局规模领先 资料资料来源:来源:各公司公告各公司公告,高工锂电,数字锂电,高工锂电,数字锂电,OFweek锂电网,储能前沿,盯工程,锂电网,储能前沿,盯工程,先进正极材先进正极材料料,中国证券网,盖世汽车,中国证券网,盖世汽车,旺财钴锂镍,旺财钴锂镍,黄石市黄石市经济和信息化局经济和信息化局,江油发布江油发布,内江市生态环境局内江市生态环境局,我的电池网,我的电池网,广州壹产业,同花顺财经,广州壹产业,同花顺财经,荆门市人荆门市人民政府民政府,上海证券研究所上海证券研究所 注:注:富临精工射洪项目富临精工射洪项目年产年产14万吨磷酸铁锂产万吨磷酸铁锂产线线已已投产(一期投
59、产(一期6万吨万吨+二期二期8万吨),产线兼具磷酸铁万吨),产线兼具磷酸铁锂和磷酸锰铁锂两种材料的工艺及生产要求锂和磷酸锰铁锂两种材料的工艺及生产要求,但,但由由于磷酸铁锂对磷酸锰铁锂折算关系不确定,故未列于磷酸铁锂对磷酸锰铁锂折算关系不确定,故未列入以上统计入以上统计 资料资料来源:来源:各公司公告各公司公告,高工锂电,数字锂电,高工锂电,数字锂电,OFweek锂电网,储能前沿,盯工程,锂电网,储能前沿,盯工程,先进正极材先进正极材料料,中国证券网,盖世汽车,旺财钴锂镍,中国证券网,盖世汽车,旺财钴锂镍,黄石市黄石市经济和信息化局经济和信息化局,江油发布江油发布,内江市生态环境局内江市生态环
60、境局,我的电池网,广州壹产业,同花顺财经,我的电池网,广州壹产业,同花顺财经,荆门市人荆门市人民政府民政府,上海证券研究所上海证券研究所 表表 10:各公司各公司未来未来磷酸锰铁锂产能磷酸锰铁锂产能投放投放规划规划(年末产能,单位:万吨)(年末产能,单位:万吨)2023 2025 2027 2028 远期远期 总规划总规划 德方纳米 11 22 55 55 当升科技 30(攀枝花项目首期12 万吨已进行首次环评公示,未披露投产日期)50 50 湖南裕能 32(已进行首次环评公示,一期预计于 24年投产,未披露一期产能)32 容百科技 10 30 30 乾运高科 20(一期 10 万吨于23 年
61、 6 月开工,未披露一期投产日期)20 创普斯 18 18 富临精工 14 万吨磷酸铁锂产线(可用于磷酸锰铁锂生产)14 珩创纳米 1.5 15 15 融通高科 8 12(内江项目 4 万吨磷酸锰铁锂产能已进行环评公示,未披露投产日期)12 天奈科技 2 10(二期项目 8 万吨磷酸锰铁锂产能未披露开工日期)10 光华科技 1(“3.6 万吨磷酸锰铁锂及磷酸铁正极材料项目”包含磷酸锰铁锂产能 1 万吨,已进行环评公示,未披露投产日期)1 力泰锂能 0.2 0.5(3000 吨磷酸锰铁锂产能未披露投产日期)0.5 金泉 新材料 0.5 0.5 资料来源:资料来源:各公司公告各公司公告,高工锂电,
62、数字锂电,高工锂电,数字锂电,OFweek锂电网,储能前沿,盯工程,锂电网,储能前沿,盯工程,先进正极材料先进正极材料,中国证券网,盖,中国证券网,盖世汽车,旺财钴锂镍,世汽车,旺财钴锂镍,黄石市经济和信息化局黄石市经济和信息化局,江油发布江油发布,内江市生态环境局内江市生态环境局,我的电池网,广州壹产业,同花顺财,我的电池网,广州壹产业,同花顺财经,经,荆门市人民政府荆门市人民政府,上海证券研究所上海证券研究所 35.8291.00117.100120140现有产能在建产能规划产能180.532555030201512100.500现有产能在建产能
63、规划产能 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 17 4.2 上下游协同,上下游协同,积极积极推进磷酸锰铁锂产业化进程推进磷酸锰铁锂产业化进程 终端应用环节,近期工信部第374批新能源汽车产品目录中,奇瑞和华为合作推出的智界 S7 两款车型,以及奇瑞星途两款车型,均搭载宁德时代的 M3P 电池,预计于 2023Q3 发布。我们认为若Model 3 改款车型也能够应用宁德时代的 M3P 电池,则磷酸锰铁锂行业发展有望得到进一步催化。电池环节,除宁德时代外,已有多家厂商推出磷酸锰铁锂电池产品,如星恒电源的金砖电池,天能股份的TP-MAX,中航新创的 One-Stop 高锰铁锂电池,国轩高科的 L600
64、 等,其中部分已有量产计划。正极材料环节,面向动力电池领域,德方纳米、容百科技已到车上测试阶段,当升科技在客户测试阶段,湖南裕能也处中试送样阶段。其中,德方纳米进度相对领先,已获得小批量订单。表表 11:磷酸锰铁锂产业链发展:磷酸锰铁锂产业链发展 环节环节 公司公司 磷酸锰铁锂产业进展磷酸锰铁锂产业进展 终端 应用 特斯拉 宁德时代 M3P 电池 2023Q3 或将首发落地 Model 3 后轮驱动标准续航版改款车型,所配备的电池包电量将从 60kWh 提升至 66kWh。据称,M3P 电池未来还将供 Model Y 改款车型使用。奇瑞 工信部第 374 批新能源汽车产品目录中,奇瑞和华为合作
65、推出的纯电动品牌智界 S7两款车型,以及奇瑞高端纯电动品牌星途两款车型,都将搭载宁德时代的 M3P 电池,上述车型将有望于今年第三季度发布。小牛电动 公司旗下 Gova F0 系列使用天能股份生产的磷酸锰铁锂 18650 电池,其低温性能提升超 25%,目前 C0 系列,UQi+都市版/动力版电动车也均采用磷酸锰铁锂电池。纽曼 公司与星恒电源合作,旗下 S 系列移动储能产品采用磷酸锰铁锂电池,具有续航长、充电快的特点,与市场上其他品牌同规格产品比,体积小,自重轻,于 带。电池 宁德时代 公司 22 年 2 月推出 M3P 电池,9 月实现量产。M3P 电池定位类似磷酸锰铁锂,其正极材料是磷酸盐
66、体系的三元材料,含有锰、铁以及其他金属元素。比亚迪 公司储备大量磷酸锰铁锂相关专利。此外,公司旗下弗迪电池于 22 年初开始小批量采购磷酸锰铁锂材料,目前处于内部研发阶段。欣旺达 公司磷酸锰铁锂电池于 22 年上半年通过电池中试环节,开始送样品给车企测试;23 年 7 月,公司称正在进行磷酸锰铁锂电池的开发工作,磷酸锰铁锂电芯产品能量密度可达到 235Wh/kg,产品性能处于行业前列,目前已得到客户的认可,正在进行产业化开发工作。星恒电源 22 年 8 月,公司与珩创纳米、龙蟠科技子公司常州锂源签署涉及磷酸锰铁锂材料项目的战略合作协议;23年1月,公司发布单晶锰酸锂+磷酸锰铁锂“黄金双核”材料
67、技术。公司将在 23 年底推出应用磷酸锰铁锂材料的金砖电池,该款电池面向“动储”双赛道。天能股份 公司于 23 年 3 月发布锰铁锂电池新品 TP-MAX。该款电池通过 LMFP+复合体系,实现超 3000 次循环寿命;材料方面,通过材料颗粒粒径优化、表面包覆、离子掺杂、形貌调控,可实现性能按需定制。中创新航 公司于 22 年 8 月宣布业内首发 One-Stop 高锰铁锂电池,支持整车续航超过 700km。国轩高科 公司在锰基电池方面进行多年技术储备,获得多项专利及新产品认证。公司于 23 年 5 月发布自主研发的全新 LMFP 体系 L600 启晨电芯及电池包,系统能量密度达 190Wh/
68、kg,可实现续航 1000km,计划于 2024 年量产。孚能科技 22 年 9 月,公司表示计划在 2023 年推出第一代磷酸锰铁锂产品,与磷酸铁锂产品一同形成从 200Wh/kg 到 240Wh/kg 的能量密度覆盖。瑞浦兰钧 公司表示 2023-2024 年,公司的磷酸锰铁锂能量密度将做到 500Wh/L,支持纯电车型800 公里续航。材料 德方纳米 云南曲靖年产 11 万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地于 2022 年 9 月投产,预计于2023 年达产;拟投建 11 万吨新型磷酸盐系正极材料产能预计于 2027 年达产。远期规划年产 33 万吨新型磷酸盐系正极材料生产基地项目。行业专题
69、 请务必阅读尾页重要声明 18 公司磷酸锰铁锂主攻动力电池方向,纯用/混用方案均在同步推进,两种方案均通过客户验证,目前已实现小批量订单销售。公司预计 2023 年磷酸锰铁锂有望在新能源车产品上批量应用,届时公司将获得客户大批量订单。技术方面,公司挖掘独家首创的“液相法”优势,运用“涅甲界面改性技术”和“离子超导技术”等核心技术,有效解决了磷酸锰铁锂导电性能与倍率性能差的难题。当升科技 公司联合蜀道新材料与攀枝花钒钛高新区管委会签署协议,拟投建 30 万吨/年磷酸(锰)铁锂项目,预计于 2028 年 12 月 31 日前全部建成达产;首期项目计划建成年产 12 万吨磷酸(锰)铁锂生产线及配套设
70、施。远期规划再建设 20 万吨磷酸(锰)铁锂生产线。22 年 7 月公司发布 LMFP-6M1(纯用),锰含量 65%,可与磷酸铁锂产线共用。公司LMFP-新品 1 目前完成中试工艺定型,客户测试进展顺利。技术方面,公司先后与卫蓝新能源、力神电池签订战略合作协议,包括在磷酸锰铁锂等锂电前沿技术领域加强合作。容百科技 控股子公司斯科兰德现有产能 0.62 万吨/年,未来磷酸锰铁锂产能规划:2023 年达10 万吨/年(匹配客户需求),2025 年 30 万吨/年。22 年 7 月公司推出四款磷酸锰铁锂产品,均是与高镍三元掺混使用,电池能量密度在 210Wh/kg-270Wh/kg 不等。斯科兰德
71、已实现向两轮车市场头部企业稳定出货;在四轮车头部企业配合新车型开发,产品处于车上检验阶段,测评效果良好。此外,公司已与亿纬锂能签署战略合作协议加快推进测试和应用。技术方面,斯科兰德以火法技术为主,公司也有湿法技术储备。湖南裕能 公司拟在云南裕能新能源电池材料生产基地投建 32 万吨磷酸锰铁锂产能,计划 24年投产第一期,25 年全部达产。23 年 3 月,公司发布公告,拟与宁德时代签署开发协议,公司对新型磷酸铁锂产品进行设计开发,并依据宁德时代的需求生产制造新型磷酸铁锂产品。根据 23 年7 月投资者关系活动记录,公司磷酸锰铁锂产品处中试阶段,已送样下游客户。融通高科 湖北黄石大冶湖高新区磷酸
72、锰铁锂项目于 22 年 12 月投产,年产磷酸锰铁锂正极材料 4 万吨。绵阳融通高科 15 万吨磷酸铁锂锂电池正极材料生产和循环再制造项目,计划于 10 月底前交付生产,其中包括三期 4 万吨磷酸锰铁锂正极材料生产项目,于23 年 5 月下旬开工建设。内江年产 20 万吨磷酸盐系正极材料生产项目,包括 4 万吨磷酸锰铁锂产能,23 年 3 月进行环评公示。23 年 5 月,第八届中国国际新能源大会暨产业博览会上,公司推出磷酸锰铁锂 M70。公司研发了均相共沉淀前驱体、分部烧结技术以及复合掺杂等技术。创普斯 山东创普斯年产 18 万吨磷酸锰铁锂正极材料项目于 23 年 7 月正式投产,此外公司规
73、划有创普斯郴州项目(30 万吨磷酸锰铁锂正极材料产业园)。乾运高科 公司投建的年产 20 万吨磷酸锰铁锂正极材料项目于 23 年 6 月正式开工,项目分两期建设,一期产能 10 万吨。天奈科技 天奈锦城正极材料项目于 23 年 6 月开工建设,将分两期建设 10 万吨新型正极材料生产线。其中,一期新建年产 2 万吨新型正极材料生产线,预计 23 年年底建成投用。光华科技 22 年 8 月,公司拟在现有厂区建设年产 3.6 万吨磷酸锰铁锂及磷酸铁正极材料项目,其中磷酸锰铁锂产能为 1 万吨/年;23 年 6 月,该项目环评文件进行报批前公示。珩创纳米 23 年 1 月,江苏盐城年产 5000 吨
74、磷酸锰铁锂生产线正式投产。同年启动年产 1 万吨磷酸锰铁锂正极材料项目建设,预计 23 年底公司磷酸锰铁锂产能达 1.5 万吨。公司规划磷酸锰铁锂正极材料总规模最终达 15 万吨。公司 22 年 8 月与星恒电源签署战略合作协议,22 年底获得星恒电源 2000 吨年度采购订单。力泰锂能(宁德时代全资子公司)2022 年,公司已有年产 2000 吨磷酸锰铁锂生产线,计划新建年产 3000 吨磷酸锰铁锂产线。2020 至 2021H1 共出货 33.65 吨,主要客户为天能能源和星恒电源。2021 年 11 月,宁德时代入股力泰锂能并增资,宁德持股比例 60%;2023 年 1 月,力泰锂能原股
75、东全部退出,宁德时代全资持股。富临精工 公司射洪二期项目于 22 年 9 月投产,一期、二期合计产能 14 万吨/年,产线兼具磷酸铁锂和磷酸锰铁锂两种材料的工艺及生产要求。公司高电压磷酸锰铁锂正极材料开发按计划推进,目前客户评估进展顺利;磷酸锰铁锂前驱体材料开发在试验阶段。行业专题 请务必阅读尾页重要声明 19 金泉新材料(亿纬锂能控股)公司在荆门化工循环产业园建有 0.5 万吨/年磷酸锰铁锂产线 万润新能 公司磷酸锰铁锂产品处小批量试产阶段,预计 23 年年底量产。公司采用高温固相法开发第一代高比容量磷酸锰铁锂,目前处于客户验证阶段。公司结合自有的“金属离子体相掺杂技术”、“晶粒尺寸调控技术
76、”、“循环寿命提升技术”、“Ti3C2 MXene 均匀包覆技术”等核心技术,有效解决导电性能、锰析出导致的循环性能的难题。资料来源:资料来源:各公司公告,各公司公告,互联网观察界,粉体网,小牛电动官网,互联网观察界,粉体网,小牛电动官网,CBEA电池网电池网,Newsmy储能电源储能电源,科学,科学中国,中国,SMM储能,储能,CBEA电池中国电池中国,高工锂电,界面新闻,储能前沿,证券时报,高工锂电,界面新闻,储能前沿,证券时报e公司,公司,SooPAT,LATE POST,中国汽车报中国汽车报,电动车观察电动车观察,鑫椤锂电,数字锂电,鑫椤锂电,数字锂电,Ofweek锂电网锂电网,旺财钴
77、锂镍旺财钴锂镍,内江市生态环境内江市生态环境局局,黄石市经济和信息化局黄石市经济和信息化局,江油发布江油发布,上海有色网上海有色网,先进正极材料先进正极材料,郴州高新技术产业开发区郴州高新技术产业开发区,盯工程盯工程,我的电池网我的电池网,广州壹产业广州壹产业,同花顺财经同花顺财经,中国证券网中国证券网,盖世汽车盖世汽车,荆门市人民政府荆门市人民政府,上海证券研究所上海证券研究所 5 投资建议投资建议:电池环节,建议关注宁德时代电池环节,建议关注宁德时代、国轩高科、国轩高科。宁德时代 2022 年2 月推出 M3P 电池,同年 9 月实现量产。目前 M3P 电池已确定登陆智界S7、星途的部分车
78、型,上述车型预计于2023年第三季度上市;此外,M3P 电池有望应用于 Model 3 改款车型,届时 M3P 电池出货量增长有望加速。国轩高科 2023 年 5 月推出 L600 启晨电芯及电池包,系统能量密度达 190Wh/kg,可实现续航 1000km,计划于 2024 年量产。正极材料环节,正极材料环节,建议关注德方纳米、容百科技、建议关注德方纳米、容百科技、力泰锂能力泰锂能(宁德时代全资子公司宁德时代全资子公司)。德方纳米在磷酸锰铁锂领域技术储备深厚,公司磷酸锰铁锂产品主攻动力电池方向,纯用/混用方案均已通过客户验证,目前已实现小批量订单销售。容百科技 2022 年 7月推出四款磷酸
79、锰铁锂产品,均是与高镍三元掺混使用。目前公司与新能源汽车头部企业合作进行新车型开发,公司磷酸锰铁锂产品处车上检验阶段。力泰锂能主营纳米磷酸亚铁锂、纳米磷酸锰铁锂及精细锂化学品,2023 年 1 月成为宁德时代全资子公司,公司现有年产 2000 吨磷酸锰铁锂生产线,计划新建年产 3000 吨磷酸锰铁锂产线。6 风险提示:风险提示:产品产品验证进度不及预期验证进度不及预期。磷酸锰铁锂电池当前处产业化初期,表表 12:相关:相关标的业绩预测及估值标的业绩预测及估值 证券代码证券代码 股票简称股票简称 股价股价 元元/股股 EPS PE 2022 2023E 2024E 2025E 2022 2023
80、E 2024E 2025E 300750.SZ 宁德时代 177.26 7,795 12.92 10.23 13.30 16.90 13.72 17.33 13.33 002074.SZ 国轩高科 21.92 390 0.18 0.64 1.03 1.51 121.78 34.33 21.27 300769.SZ 德方纳米 74.33 208 14.25 0.30 7.57 10.61 5.22 248.01 9.81 688005.SH 容百科技 40.33 195 3.00 2.35 3.44 4.48 13.44 17.14 11.71 数据来源:数据来源:Wind,上海证券研究所,上海
81、证券研究所 注:股价为注:股价为2023.10.23收盘价;预测值采用收盘价;预测值采用WIND一致预期一致预期 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 20 多数材料厂在产品验证阶段,尚未出现大批量订单,如果量产过程中出现产品性能不及客户要求,则磷酸锰铁锂产业化进度会受到影响。技术技术路线更迭。路线更迭。新能源动力电池及材料领域技术进步较快,不断有新技术走出实验室,如果未来出现适合产业化且各方面性能优于磷酸锰铁锂的新技术,则会制约磷酸锰铁锂的应用与推广。下游需求不及预期。下游需求不及预期。我们预计磷酸锰铁锂有望在动力领域实现快速放量,但如果整车厂对磷酸锰铁锂电池的接受度低,或动力电池行业整体出货增
82、长放缓甚至下降,那么磷酸锰铁锂的市场空间将低于预期。行业专题 请务必阅读尾页重要声明 21 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询资格或相当的专业胜任能力,以勤勉尽责的职业态度,独立、客观地出具本报告,并保证报告采用的信息均来自合规渠道,力求清晰、准确地反映作者的研究观点,结论不受任何第三方的授意或影响。此外,作者薪酬的任何部分不与本报告中的具体推荐意见或观点直接或间接相关。公司业务资格说明公司业务资格说明 本公司具备证券投资咨询业务资格。投资评级体系与评级定义投资评级体系与评级定义 股票投资评级股票投资评级:分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据公司基本面及(或)估
83、值预期以报告日起 6 个月内公司股价相对于同期市场基准指数表现的看法。买入 股价表现将强于基准指数 20%以上 增持 股价表现将强于基准指数 5-20%中性 股价表现将介于基准指数5%之间 减持 股价表现将弱于基准指数 5%以上 无评级 由于我们无法获取必要的资料,或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件,或者其他原因,致使我们无法给出明确的投资评级 行业投资评级:行业投资评级:分析师给出下列评级中的其中一项代表其根据行业历史基本面及(或)估值对所研究行业以报告日起 12 个月内的基本面和行业指数相对于同期市场基准指数表现的看法。增持 行业基本面看好,相对表现优于同期基准指数 中性 行业基本
84、面稳定,相对表现与同期基准指数持平 减持 行业基本面看淡,相对表现弱于同期基准指数 相关证券市场基准指数说明:A 股市场以沪深 300 指数为基准;港股市场以恒生指数为基准;美股市场以标普 500或纳斯达克综合指数为基准。投资评级说明:不同证券研究机构采用不同的评级术语及评级标准,投资者应区分不同机构在相同评级名称下的定义差异。本评级体系采用的是相对评级体系。投资者买卖证券的决定取决于个人的实际情况。投资者应阅读整篇报告,以获取比较完整的观点与信息,投资者不应以分析师的投资评级取代个人的分析与判断。免责声明免责声明 。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告版权归本公司所有,本公司对本
85、报告保留一切权利。未经书面授权,任何机构和个人均不得对本报告进行任何形式的发布、复制、引用或转载。如经过本公司同意引用、刊发的,须注明出处为上海证券有限责任公司研究所,且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。在法律许可的情况下,本公司或其关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券或期权并进行交易,也可能为这些公司提供或争取提供多种金融服务。本报告的信息来源于已公开的资料,本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见和推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断,本报告所指的证券或投资标的的价格、价值或投资收入可升可跌。过往表现不应作为日后的表现依据。在不同时期,本公司可发出与本报告所载资料、意见或推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时,本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改,投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中的内容和意见仅供参考,并不构成客户私人咨询建议。在任何情况下,本公司、本公司员工或关联机构不承诺投资者一定获利,不与投资者分享投资收益,也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负责,投资者据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或关联机构无关。市场有风险,投资需谨慎。投资者不应将本报告作为投资决策的唯一参考因素,也不应当认为本报告可以取代自己的判断。