1、 公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 历经数年磨砺，行业重拾成长历经数年磨砺，行业重拾成长 证券证券研究报告研究报告 所属所属部门部门 制造业团队 报告报告类别类别 行业深度 所属行业所属行业 汽车/新能源 行业评级行业评级 增持评级 报告报告时间时间 2020/2/28 分析师分析师 黄博黄博 证书编号： S01 联系人联系人 张天楠张天楠 证书编号：S14 川财研究所川财研究所 北京北京 西城区平安里西大街 28 号 中海国际中心 15 楼， 100034 上海上海 陆家嘴环路 1000 号恒生大
2、 厦 11 楼，200120 深圳深圳 福田区福华一路 6 号免税商 务大厦 30 层，518000 成都成都 中国（四川）自由贸易试验 区成都市高新区交子大道 177 号中海国际中心 B 座 17 楼，610041 磷酸铁锂行业磷酸铁锂行业深度报告深度报告 锂电核心正极，各项性能卓越。锂电核心正极，各项性能卓越。磷酸铁锂作为正极材料之一，在安全性、 循环寿命、生产成本等综合指标上相比三元材料具有相对优势。在其商用化 以来，应用到包括汽车、船舶、储能在内的诸多领域，成为现阶段最具发展潜 力的正极材料之一。 市占率连年下滑，行业经历低谷市占率连年下滑，行业经历低谷。新能源汽车发展之初，由于考虑到
3、排放 以及燃油经济性， 政策向商用车倾斜， 而磷酸铁锂的安全性、 循环寿命等优势 让其迅速成为锂电池正极的最佳选择，产业迎来扩产高峰；然而随着 2017 年 政策将能量密度纳入考核要求并与补贴系数直接挂钩，三元材料进入黄金发 展期并呈现出挤出效应，行业跌入谷底。 行业洗牌， 市占率逐步向优势企业集中行业洗牌， 市占率逐步向优势企业集中。 2019 年我国磷酸铁锂产量 8.9 万 吨，同比增速 52.4%，企业盈利能力出现下滑，然而在行业洗牌中，头部企业 逐步扩大市占率，20172019 年，CR3 分别为 41%、 43%、57%，CR5 分别为 51%、 55%、83%。过去一年，德方纳米、
4、国轩高科、贝特瑞、北大先行、湖北万润出 货量分列前五。另一方面，磷酸铁锂电池行业同样呈现集中度提升趋势， 20172019 年，CR3 分别为 76.8%、83.4%、84.7%，宁德时代牢牢占据首位。 应用扩张，行业重拾成长。应用扩张，行业重拾成长。磷酸铁锂电池在过去三年增效降本显著，通过 压实密度提升、电芯单体结构优化、CTP 的 pack 技术发展，系统能量密度较 2016 年提升 40%以上，同时成本较三元电池依旧具备优势，已经开始慢慢渗 透进入乘用车市场，比亚迪高端轿跑车型汉可实现 550km 以上续航，而特斯 拉也有望首次搭载该类电池。 另外， 储能市场未来五年也将迎来年均 30%
5、的复 合增长， 而轻型动力市场空间已释放， 锂电替代铅酸电池的趋势如火如荼。 根 据我们测算， 20202022 年， 磷酸铁锂材料的需求增量分别达到 5.3/9.9/14.6 万吨，对应行业增速为 59.6%、69.7%、60.6%。 投资建议投资建议 过往三年行业市占率受到三元材料的挑战，不论是产品销量、企业盈利能力都 处于底部，然而随着能量密度的提升、成本优势凸显，磷酸铁锂又重新获得乘 用车企业的青睐。不仅如此，随着储能市场基数提高，增速保持，市场空间进 一步打开，而小型动力领域锂电替代趋势显著，我们认为铁锂行业无论是正极 材料还是电池企业都将进入发展快车道。建议关注的标的有：德方纳米、
6、湘潭建议关注的标的有：德方纳米、湘潭 电化、富临精工、比亚迪、电化、富临精工、比亚迪、宁德时代、宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、亿纬锂能、鹏辉能源、国轩高科等国轩高科等。 风险提示：风险提示：政策风险、重大安全事故风险、疫情导致开工不及预期。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 2/34 正文正文目录目录 一、锂电核心，潜力无限 . 5 1.1 性能优异，安全可靠 . 5 1.2 专利纠纷，早期推广受限 . 7 1.3 制备路径多样，固相液相各有优势 . 8 二、 历经磨砺，行业触底向好 . 10 2.1 市占率下滑，行业经历低谷 . 10
7、 2.2 行业集中度提升，触底回升有望 . 13 三、 行业看点：提效降本及市场变迁 . 16 3.1 能量提升，配套乘用车空间释放 . 16 3.2 成本下降，磷酸铁锂重获青睐 . 18 3.3 应用扩张，市场空间释放 . 19 3.4 总体市场空间测算 . 26 四、 重点企业 . 28 4.1 德方纳米 . 28 4.2 贝特瑞 . 29 4.3 升华科技 . 30 4.4 比亚迪 . 31 4.5 国轩高科 . 32 风险提示 . 33 mNoRmMsOrMsMmOqRoRwPrO7NcMaQmOoOmOmMiNqQmPlOqQoP9PpPzRwMnRrPvPrQoN 川财证券川财证券
8、研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 3/34 图表目录图表目录 图 1： 锂电池工作原理 . 5 图 2： 磷酸铁锂结构图 . 7 图 3： 前驱体磷酸铁制备工艺 . 8 图 4： 固相磷酸铁锂合成工艺 . 9 图 5： 前驱体磷酸铁制备工艺 . 9 图 6： 新能源乘用车、客车、货车销量 . 10 图 7： 磷酸铁锂和三元动力电池历年出货量 . 11 图 8： 2016-2019 年各年搭载磷酸铁锂电池的纯电动客车和专用车数量占比 . 12 图 9： 比亚迪车型汉 . 13 图 10： 比亚迪车型汉配置 . 13 图 11： 2016-2019 年磷酸
9、铁锂和碳酸锂价格走势（万元/吨） . 13 图 12： 2017 年磷酸铁锂市场份额 . 14 图 13： 2018 年磷酸铁锂市场份额 . 14 图 14： 2019 年磷酸铁锂市场份额 . 14 图 15： 磷酸铁锂产量及同比增速 . 14 图 16： 2017 年磷酸铁锂电池市场份额 . 15 图 17： 2018 年磷酸铁锂电池市场份额 . 15 图 18： 2019 年国内磷酸铁锂电池市场份额 . 15 图 19： 磷酸铁锂电池出货量与增速 . 15 图 20： 比亚迪“刀片电池技术” . 16 图 21： 宁德时代 CTP 技术 . 17 图 22： MAXWELL 干电极技术.
10、18 图 23： 磷酸铁锂电池和三元电池系统价格走势 . 18 图 24： 磷酸铁锂正极材料价格走势 . 19 图 25： 2019 年磷酸铁锂装机量当月值占比 . 20 图 26： 磷酸铁锂新能源乘用车渗透率 . 21 图 27： 储能锂电池出货量及增速图 . 22 图 28： 储能锂电池应用分类. 22 图 29： 全球历年储能规模增长图 . 22 图 30： 全球铅酸蓄电池市场规模（亿美元） . 23 图 31： 全球铅酸电池出货量（GWH） . 23 图 32： 电动自行车产量及增速 . 24 图 33： 电动三轮车产量及增速 . 24 图 34： 动力锂电池和铅蓄电池价格走势预测 .
11、 24 图 35： 电动自行车保有量及年产量 . 25 图 36： 磷酸铁锂历年需求量及增速预测 . 27 图 37： 营业收入及增速 . 28 图 38： 净利润及增速 . 28 图 39： 公司磷酸铁锂销量和市占率 . 29 图 40： 公司周转能力比较 . 29 图 41： 研发投入比较 . 29 图 42： 毛利率比较 . 29 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制 谨请参阅尾页的重要声明 4/34 图 43： 正极材料营业收入 . 30 图 44： 毛利率情况 . 30 图 45： 营业收入及增速 . 31 图 46： 净利润及增速 . 31 图 47：
12、 磷酸铁锂出货量排名. 31 图 48： 新能源汽车推荐目录搭载磷酸铁锂电池的比例 . 32 表格 1. 各类正极材料比较 . 6 表格 2. 2013-2019 年新能源乘用车补贴标准变化. 10 表格 3. 磷酸铁锂应用领域 . 19 表格 4. 第 7、第 8 批新能源汽车推荐目录磷酸铁锂车型 . 21 表格 5. 轻型动力铅酸电池市场规模 . 24 表格 6. 锂电渗透轻型动力电池市场规模预测 . 26 表格 7. 我国新能源乘用车销量及对应铁锂电池出货量预测 . 26 表格 8. 磷酸铁锂增量预测 . 27 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾
13、页的重要声明 5/34 一、一、 锂电核心，潜力无限锂电核心，潜力无限 1.11.1 性能优异，安全可靠性能优异，安全可靠 锂电是伟大的发明， 化学类储能中的佼佼者锂电是伟大的发明， 化学类储能中的佼佼者。 锂电池是一种电化学的储能装置， 其应用历史源远流长，早期锂电池使用金属锂作为负极，但由于充电过程易形 成枝晶，安全性难以保障，因此初期的锂电池以一次电池为主。在 1990 年， 索尼成功将石墨作为负极应用之后，可多次充放电的锂离子电池正式商用化。 在化学类储能电池中， 锂电池拥最优秀的综合性能， 包括能量密度、 功率密度、 循环寿命及安全性等。现阶段的锂电池已经成熟供应电子产品、电动工具、
14、交 通工具、储能等领域。 锂电池核心材料之一，正极极大程度决定能量密度、寿命、安全性等锂电池核心材料之一，正极极大程度决定能量密度、寿命、安全性等。锂离子 电池工作原理是将电能转化为化学能储备在电极中， 在需要的时候可以重新以 电能释放。核心材料主要有正极、负极、电解液和隔膜，其中正极直接决定了 电池的能量密度、 安全性、 循环寿命等， 同时也是主材中成本占比最高的材料。 图图 1： 锂电池工作原理锂电池工作原理 资料来源：Chem. Rev.，川财证券研究所 正极材料各有千秋， 磷酸铁锂安全可靠正极材料各有千秋， 磷酸铁锂安全可靠。能够可逆循环的锂离子电池正极材料 有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂
15、以及钴酸锂的一系列三元衍生体。由于钴酸锂的 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 6/34 压实密度远超其他种类，大规模使用在对价格并不敏感的消费电子领域，例如 手机、笔记本电脑等；而锰酸锂由于电化学性能较为平庸，但是价格低廉，使 用在对价格较为敏感的领域，如两轮电单车；磷酸铁锂以及三元材料则是动力 电池的最佳选择， 应用于汽车、 船只等对性能、 安全性、 成本综合考虑的领域。 磷酸铁锂相对其他种类具备安全性、 成本、 循环寿命的较大优势， 是动力电池、 储能电池的良好选择。 表格表格 1. 各类正极材料比较各类正极材料比较 项目项目 钴酸锂
16、钴酸锂(LCO)(LCO) 锰酸锂锰酸锂(LMO)(LMO) 磷酸铁锂磷酸铁锂 (LFP)(LFP) 三元材料三元材料 镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂 (NCM)(NCM) 镍钴铝酸锂镍钴铝酸锂 (NCA)(NCA) 比容量 (mAh/g) 140-150 100-120 130-140 150-220 180-220 循环寿命 （次） 500-1,000 500-1,000 2,000 1,500-2,000 1,500-2,000 安全性 适中 较好 好 较好 较好 成本 高 低 低 较低 较低 优点 充放电稳定工 艺简单 锰资源丰富成 本低安全性能 好 成本低高温性 能好 电化学性能好 循环性能好
17、能 量密度高 高能量密度低温 性能好 缺点 钴价格昂贵 能量密度低 低温性能差 部分金属价格 昂贵 部分金属价格昂 贵 电池产品相关 影响 体积能量密度 高、成本高、 安全性较差， 适用高端数码 成本低、能量 密度低，适用 低端数码、电 动自行车 安全性好、循 环寿命长，适 用客车电池 综合性能较 好，适用各类 数码产品与乘 用车电池 综合性能较好， 适用各类数码和 乘用车电池 资料来源：招股说明书，川财证券研究所 源自诺奖获得者，结构稳定商业化潜力无限源自诺奖获得者，结构稳定商业化潜力无限。2019 年度诺贝尔化学奖授予美 国得州大学奥斯汀分校 John B Goodenough 教授、纽约
18、州立大学宾汉姆顿分校 M.stanley Whittlingham 教授和日本化学家 Akira Yoshino，以表彰其在锂离 子电池的发展方面作出的贡献。John B Goodenough 教授不仅是钴酸锂正极的 发明人，其在 1997 年提出并验证了使用橄榄石结构的磷酸铁锂材料作为锂离 子电池正极的构想。 LiFePO4 是聚阴离子框架结构， 其结构基元 LiO6 八面体、 FeO6 八面体和 PO4 四面体，磷酸根中强的 PO 共价键在完全充电状态下稳定 了氧原子，避免其被氧化生产氧气而释放，该结构的存在使 LiFePO4 成为一种 安全的正极材料。而且由于其稳定的聚阴离子框架结构，L
19、iFePO4 的循环性能 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 7/34 同样优秀。 图图 2： 磷酸铁锂结构图磷酸铁锂结构图 资料来源：招股说明书.，川财证券研究所 1 1.2.2 专利纠纷，早期推广受限专利纠纷，早期推广受限 早期专利纠纷不断，我国发展无碍早期专利纠纷不断，我国发展无碍。美国德州大学有关磷酸铁锂有 3 个专利族 共 22 件专利申请，随后独家授权给加拿大魁北克公共事业水力公司（Hydro- Quebec，H-Q） ，H-Q 又将磷酸铁锂的独家商业授权给其转投资子公司 Phostech Lithium 公司。Valence
20、从 1997 年就开始在欧洲、日本和美国提交有关 Fe 位 掺杂或取代磷酸铁锂活性材料的专利申请；A123 系统公司在磷酸铁锂领域目 前已经有 14 个专利族共 72 件专利申请，这些专利申请主要进入了美国、欧 洲、韩国、中国、日本等国家和地区。 由于日本电信大厂 NTT 在较早前便已在日本就磷酸锂铁相关专利提出申请， 全 球许多电池相关企业对是否有必要支付权利金给 H-Q 或 Phostech 都持保留态 度。另外，H-Q 与德州大学与 A123 的也存在专利纠纷，2006 年 9 月，德州大 学与 H-Q 控告 B&D 和 A123 System 公司未获得其磷酸铁锂离子电池技术授权 情况
21、下，非法制造和销售此款侵权德州大学拥有专利的产品，五年之后才获得 和解。 早期的专利纠纷大大影响了磷酸铁锂的商业化应用和推广， 然而海外的基础材 料专利并未获得我国授权，因此我国磷酸铁锂的产业化之路相对顺畅，新能源 车的发展初期得到了有效推广。 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 8/34 1 1.3.3 制备路径多样，固相液相各有优势制备路径多样，固相液相各有优势 制备方法多样，固相液相各有优势制备方法多样，固相液相各有优势。磷酸铁锂的合成方法主要可以分为固相法 和液相法两种，其中固相法也有磷酸铁工艺和草酸亚铁工艺，现阶段磷酸铁工 艺在压
22、实密度、克容量方面占据优势，已经成为固相法的主流路线，相应企业 包括贝特瑞、湖南升华、北大先行、安达科技、比亚迪、国轩高科等；液相法 可分为水热/溶剂法、 溶胶-凝胶法、 共沉淀法， 德方纳米是液相法企业的代表。 固相法步骤简易，稳定固相法步骤简易，稳定性需要改善。性需要改善。固相法中磷酸铁路线的工艺需要首先合成 水合磷酸铁，采用铁源、磷源在液相进行共沉淀反应，将水合磷酸铁进行干燥 和煅烧得到无水磷酸铁。 随后将磷酸铁与碳酸锂在球磨机中进行均相混合并加 入碳源， 之后经过高端煅烧、 除铁、 粉碎等工艺实现全流程制备。 固相工艺中， 产品质量非常依赖磷酸铁的中位粒径、均匀程度，之后的球磨对设备要
23、求相对 较高，然而压实密度具有一定优势。 图图 3： 前驱体磷酸铁制备工艺前驱体磷酸铁制备工艺 资料来源：公司公告，川财证券研究所 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 9/34 图图 4： 固相磷酸铁锂合成工艺固相磷酸铁锂合成工艺 资料来源：公司公告，川财证券研究所 液相液相法法工艺掌握难度较大工艺掌握难度较大，均一度上佳均一度上佳。液相法市值在液体中进行反应得到前 驱体混合物，由于液相中的均相反应和混合，均一性更加优越。其中，水热/ 溶剂热法是较为普及的液相合成法，其相对较为快捷且易操作，以化学计量比 1：1：3 的 FeSO4、H3PO
24、4 和 LiOH 为原料，首先将 FeSO4 溶液和 H3PO4：溶液 混合， 然后将 LiOH 溶液加入混合物中， 在 120 摄氏度条件下进行水热反应 5h。 此种方法在制备过程中，由于锂/铁的原子排布混乱，会使大概 7%的铁原子占 据锂的位置，使得制备出的产品中磷酸铁锂容量不够高。 行业头部企业德方纳米开拓了不同于市场上通用的技术路线，采用“自热蒸发 液相合成纳米磷酸铁锂技术” 。该技术综合了自热蒸发液相合成法、非连续石 壘烯包覆等技术，在常温常压下，通过将原料锂源、铁源、磷源和辅料混合后 即可自发反应，反应放热后快速蒸发水分而自动停止反应，得到纳米磷酸铁锂 的前驱体，而后在烧结过程中加
25、入碳源，进行两次的高温分解，得到非连续的 石墨烯包覆磷酸铁锂颗粒。 图图 5： 前驱体磷酸铁制备工艺前驱体磷酸铁制备工艺 资料来源：公司公告，川财证券研究所 川财证券川财证券研究报告研究报告 本报告由川财证券有限责任公司编制谨请参阅尾页的重要声明 10/34 二、二、 历经磨砺，行业触底向好历经磨砺，行业触底向好 2.12.1 市占率下滑市占率下滑，行业经历低谷，行业经历低谷 能量密度逊色三元，磷酸铁锂能量密度逊色三元，磷酸铁锂占有率受到挤压占有率受到挤压。新能源汽车发展之初，由于考 虑到排放以及燃油经济性，政策向商用车倾斜，而磷酸铁锂的安全性、循环寿 命等优势让其迅速成为锂电池正极的最佳选择
26、， 市占率遥遥领先同类的锰酸锂 和钛酸锂； 随着 2017 年政策将能量密度纳入考核要求并与补贴系数直接挂钩， 同时三元材料获得了长足进步，市场份额开始逐步向三元转移；另外，随着商 用车的普及率提升， 后续需求已然有限， 相反乘用车基数较大， 发展潜力更足， 磷酸铁锂的市场空间也相应受到限制， 三元材料进入黄金发展期并呈现出挤出 效应。 图图 6： 新能源乘用车、客车、货车新能源乘用车、客车、货车销量销量 资料来源：公司公告，川财证券研究所 表格表格 2. 20132013- -20192019 年新能源乘用车补贴标准变化年新能源乘用车补贴标准变化 项项目目 补贴标准补贴标准 20132013 20152015 20162016 20172017 20182018 过渡过渡 20182018 20192019 过渡过渡 20192019 度电
sgpjbg002
工作日 8:30 - 17:30
会员动态：
报告分类
新质生产力
ChatGPT
新能源汽车
大模型
Sora
机器人
微短剧
芯片
薪酬
白皮书
低空经济
数据要素
创新药
人工智能
AI产业
信息科技
互联网
消费经济
汽车交通
电商零售
传媒娱乐
医药健康
投资金融
能源环境
地产建筑
传统产业
英文报告
其它
扫码登录
手机快捷登录
账号登录
