一、 鋰電池的概述

（一）鋰電池的基本結(jié)構(gòu)及原理

（二）鋰電池的主要形態(tài)

（三）鋰電池的成本組成

二、 鋰電池正極材料的技術(shù)路線

（一）鈷酸鋰

（二）錳酸鋰

（三）磷酸鐵鋰

（四）三元材料

（五）技術(shù)路線優(yōu)缺點(diǎn)

三、 鋰電池正極材料的未來(lái)趨勢(shì)

（一）相關(guān)市場(chǎng)數(shù)據(jù)

（二）相關(guān)政策影響

四、 鋰電池正極材料主要企業(yè)

（一）2016年正極材料企業(yè)排名

（二）2017年前三季度正極材料企業(yè)排名

（三）正極材料主要廠商

1、 鋰電池的概述

（一）鋰電池的基本結(jié)構(gòu)及原理

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。

鋰電池的一般由五部分組成：正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)、電池殼體等，圓形鋰電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

（二）鋰電池的主要形態(tài)

鋰電池根據(jù)封裝形態(tài)的不同主要分為兩種，金屬外殼封裝及軟包封裝。兩者的差別除了外殼材料不同，其封裝方式也不同。軟包電芯用鋁塑包裝膜作為封裝材料，主要采用熱封裝方式，而金屬外殼電芯一般使用鋼殼或者鋁殼，采用焊接（激光焊）這一封裝方式。鋁塑包裝膜示意圖如下：

金屬外殼封裝主要包括圓形鋰電池、方形鋰電池兩種，圓形鋰電池根據(jù)具體型號(hào)的不同，可以分為18650和21700兩種主流型號(hào)。

18650電池：18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號(hào)，其中18表示直徑為18mm，65表示長(zhǎng)度為65mm，0表示為圓柱形電池。

21700電池：為特斯拉與松下聯(lián)合研發(fā)，21表示表示直徑為21mm，70表示長(zhǎng)度為70mm，0表示為圓柱形電池。

（三）鋰電池的成本組成

目前鋰電池企業(yè)的成本大約為1.2元/Wh。在車用動(dòng)力電池成本結(jié)構(gòu)中，材料成本占比接近75%，人工成本、制造成本（除人工成本之外的與電池制造直接相關(guān)的成本，如廠房、設(shè)備、能源等）、其他成本（主要包括資金使用成本、環(huán)保成本等）在內(nèi)總共占比約25%，鋰電成本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

在鋰電池的材料成本構(gòu)成中，正極材料約占據(jù)了43%的成本, 正極材料的性能和價(jià)格直接決定了鋰電池的性能和價(jià)格。

從材料角度來(lái)看，1kWh動(dòng)力電池大約需要用到2.3～2.5kg正極材料，正極材料的成本主要由碳酸鋰和各種對(duì)應(yīng)的前驅(qū)體材料構(gòu)成；1kWh動(dòng)力電池大約需要用到1.3～1.4kg負(fù)極材料；電解液的用量根據(jù)所使用正極材料的不同而有較大差異，1kWh動(dòng)力電池中，有1.2kg的（如Leaf用的錳酸鋰電池），也有1.6kg的（如Volt用的錳酸鋰+NCM三元電池），也有2.16kg的（如秦PHEV用的磷酸鐵鋰電池）；不同動(dòng)力電池產(chǎn)品對(duì)隔膜材料的用量同樣也有較大差異，以代表性企業(yè)為例，1kWh動(dòng)力電池中，AESC的錳酸鋰電池大約要用12.5平米的隔膜，LG化學(xué)的“錳酸鋰+三元”電池接近19平米，而比亞迪的磷酸鐵鋰電池則需要23.5平米。

2、 鋰電池正極材料的技術(shù)路線

目前來(lái)說(shuō)，主流的商業(yè)化鋰電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料（鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰）等，主要的性能對(duì)比如下：

（一）、鈷酸鋰

從鋰離子電池商業(yè)化以來(lái)，鈷酸鋰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(guò)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/m3以上。鈷酸鋰在高電壓下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)性，因此其工作電壓較低，鈷酸鋰最大的缺點(diǎn)體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、過(guò)充安全性差。鈷酸鋰主要運(yùn)用在小電池，如手機(jī)、電腦電池等。

（二）、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，其在高溫下與電解液相容性差，致使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致容量衰減過(guò)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。目前已有少量企業(yè)國(guó)內(nèi)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)存性能的摻雜型錳酸鋰材料，并應(yīng)用到動(dòng)力型鋰電池上。

（三）、磷酸鐵鋰

20世紀(jì)90年代，由于被認(rèn)為是電子絕緣體以及脫嵌鋰過(guò)程中的兩相反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散速度等原因而沒(méi)有受到重視，但從21世紀(jì)初，部分學(xué)者利用碳包覆技術(shù)改善了它的電化學(xué)性能后，該材料成為鋰離子電池正極材料研發(fā)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。磷酸鐵鋰具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高、常溫循環(huán)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，并且存在鐵（Fe）和磷（P）的資源豐富、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，是最近幾年國(guó)內(nèi)普遍選擇磷酸鐵鋰作為鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展方向。

（四）、三元材料

受錳酸鋰等單質(zhì)材料摻雜技術(shù)的啟發(fā)，多元金屬?gòu)?fù)合氧化物（即三元材料NCM、NCM等）的研發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)推廣開(kāi)始很快興起，由于三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點(diǎn),形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔體系, 故存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)，使其綜合性能優(yōu)于單組合化合物，因此，近兩年來(lái)成為國(guó)內(nèi)鋰電池正極材料的研究重點(diǎn)，并隨著生產(chǎn)技術(shù)工藝的進(jìn)步，開(kāi)始大量推向市場(chǎng)，并在動(dòng)力型鋰電池市場(chǎng)占據(jù)了重要的位臵，也在消費(fèi)型鋰電池市場(chǎng)開(kāi)始慢慢取代鈷酸鋰。

（五）技術(shù)路線優(yōu)缺點(diǎn)

各技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

3、 鋰電池正極材料的未來(lái)趨勢(shì)

（一）相關(guān)市場(chǎng)數(shù)據(jù)

2016 年，我國(guó)鋰電池正極材料產(chǎn)量為16.16 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)43.14%；2010 年至2016 年，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)36.48%。行業(yè)產(chǎn)值則從2010 年的57 億元增長(zhǎng)到2016 年的208 億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)24.08%。

我國(guó)鋰離子電池正極材料產(chǎn)量及增速

我國(guó)鋰離子電池正極材料產(chǎn)值及增速

目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力型鋰電池主要以鐵系和三元系為主，近兩年磷酸鐵鋰和三元材料成為鋰電池正極材料中增長(zhǎng)最快的兩種材料。2016 年兩者的出貨量增速均超過(guò)45%，具體來(lái)看，磷酸鐵鋰的產(chǎn)量（含企業(yè)自產(chǎn)）5.7 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)75%，磷酸鐵鋰大幅增長(zhǎng)主要受動(dòng)力電池及儲(chǔ)能鋰電池帶動(dòng)。三元材料產(chǎn)量5.43 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)49%，增長(zhǎng)主要受新能源乘用車、鋰電自行車、中低端數(shù)碼鋰電池等市場(chǎng)帶動(dòng)，其中，磷酸鐵鋰目前在正極材料生產(chǎn)總量中占比最大，2016 年占比達(dá)到35.27%。

我國(guó)各種類型動(dòng)力鋰電池產(chǎn)量情況

（二）相關(guān)政策影響

隨著三元材料在動(dòng)力電池領(lǐng)域安全性逐步成熟，消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的續(xù)駛里程提出了更高的要求。政策上，主管部門對(duì)新能源汽車的續(xù)駛里程提出了相應(yīng)的要求和技術(shù)指標(biāo)限制，并做出了相應(yīng)的規(guī)劃。

2016年10月26日，在中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)上，《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》發(fā)布，其中計(jì)劃2020年的純電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池的能量密度目標(biāo)為300Wh/kg，2025年目標(biāo)為400 Wh/kg，2030年目標(biāo)為500 Wh/kg。

從國(guó)家補(bǔ)貼政策上，2016年12月30日發(fā)布的新能源汽車補(bǔ)貼新政策《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》(財(cái)建?2016?958號(hào))，對(duì)申請(qǐng)補(bǔ)貼的新能源汽車提高了要求，從整車能耗、續(xù)駛里程、電池性能、安全要求等多方面提高了財(cái)政補(bǔ)貼準(zhǔn)入門檻，對(duì)“騙補(bǔ)”行為“嚴(yán)防死守”。比如，新能源乘用車要求，電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg，對(duì)高于120Wh/kg的按1.1倍給予補(bǔ)貼，部分達(dá)不到能量密度要求的磷酸鐵鋰電池車型將被淘汰出局，為三元電池帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。

受政策及終端長(zhǎng)續(xù)航里程訴求等影響，新能源汽車動(dòng)力電池對(duì)電池能量密度要求不斷提高，國(guó)內(nèi)企業(yè)在高能量密度電池技術(shù)上加大投入，乘用車用三元電池比例上升。

隨著國(guó)家對(duì)鋰電池能量密度的要求不斷提高，并且三元材料本身安全性問(wèn)題得到逐步改善，預(yù)計(jì)未來(lái)三元材料會(huì)成為新能源動(dòng)力電池的主流。

4、 鋰電池正極材料主要企業(yè)

（一）2016年正極材料企業(yè)排名

根據(jù)2016年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)各種正極材料技術(shù)路線企業(yè)排名如下：

從三元材料企業(yè)來(lái)看，2016年長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科以12.05%的市場(chǎng)份額在國(guó)內(nèi)所有三元材料企業(yè)中排名第一，其次分別為當(dāng)升科技（300073.SZ）、湖南杉杉（600884.SH子公司）和廈門鎢業(yè)（600549.SH）。

從鈷酸鋰（LCO）企業(yè)來(lái)看，廈門鎢業(yè)(600549.SH) 以18.04%的市場(chǎng)份額在國(guó)內(nèi)所有的鈷酸鋰（LCO）企業(yè)中排名第一，其次為分別為天津巴莫、湖南杉杉和北大先行。

從磷酸鐵鋰（LFP）企業(yè)來(lái)看，比亞迪（002594.SZ）自產(chǎn)自用整體市場(chǎng)份額約為14.13%，而安達(dá)科技(830809.OC)依托比亞迪，其市場(chǎng)份額排名第二達(dá)到12.72%，其次分別為貝特瑞（835185.OC）、北大先行。

從錳酸鋰（LMO）企業(yè)來(lái)看，青島乾運(yùn)以25.02%的市場(chǎng)份額排名第一，其次分別為湖南杉杉、湖南瑞翔和河北強(qiáng)能。

（二）2017年前三季度正極材料企業(yè)排名

根據(jù)公開(kāi)資料，2017年1-9月，國(guó)內(nèi)正極材料企業(yè)排行榜如下：

1、鈷酸鋰方面；產(chǎn)量同比增加了6.95%、產(chǎn)量從2016年前三季度的52550噸的產(chǎn)量上漲到2017年前三季度的56200噸。產(chǎn)量由于數(shù)碼3C等電子產(chǎn)品的市場(chǎng)需求穩(wěn)定而無(wú)較大幅變化。從匯總數(shù)據(jù)來(lái)看；生產(chǎn)同比產(chǎn)量排名穩(wěn)定、企業(yè)產(chǎn)量方面都有所增加，但企業(yè)增產(chǎn)幅度較小。

2、錳酸鋰方面；湖南杉杉在2017年前三季度錳酸鋰產(chǎn)量方面，無(wú)實(shí)際的產(chǎn)出。其他企業(yè)在產(chǎn)量方面也沒(méi)有增產(chǎn)跡象，行業(yè)整體產(chǎn)量同比下滑了22.62%。

3、磷酸鐵鋰方面；雖然隨著2017年初隨著政策對(duì)NCM材料的解禁，以及將重點(diǎn)放在鋰電池的能量密度上面；并指出在 2020 年動(dòng)力電池單體比能量需達(dá)到 300Wh/kg，力爭(zhēng)達(dá)到 350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到 260Wh/kg，而到 2025 年 動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到 350Wh/kg，現(xiàn)階段的LFP比容量無(wú)法達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，政策以補(bǔ)貼為驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致曾在2016年“火熱”的磷酸鐵鋰供不應(yīng)求的場(chǎng)面，在今年冷了下來(lái)。產(chǎn)品價(jià)格方面同期每噸報(bào)價(jià)同比下降1000元左右，LFP生產(chǎn)企業(yè)目前一方面尋求技術(shù)改進(jìn)提高LFP容量；近期國(guó)能的一款磷酸鐵鋰動(dòng)力電池系統(tǒng)集成能量密度可以做到160Wh/kg，以及湖南金鋰目前在準(zhǔn)備量產(chǎn)的單晶型的磷酸鐵錳鋰等，一方面LFP 部分企業(yè)也在積極布局NCM體系，在擴(kuò)產(chǎn)LFP產(chǎn)量同時(shí)也在擴(kuò)產(chǎn)NCM產(chǎn)能。產(chǎn)量方面；同比有75.4%的增漲。在LFP材料看法上；目前企業(yè)都比較樂(lè)觀，有目前對(duì)客車市場(chǎng)的需求量支撐以及未來(lái)儲(chǔ)能方面預(yù)估的增量的到來(lái)都比較看好。

4、三元材料方面；同比產(chǎn)量有91.85%的增幅，得益于政策持續(xù)在高能量密度鋰電池的不斷驅(qū)使以及鋰電企業(yè)產(chǎn)量方面持續(xù)的擴(kuò)產(chǎn)。三元材料從523向622比重開(kāi)始側(cè)重，三元811基本在送樣，NCA在布局產(chǎn)能或者項(xiàng)目在建。正極材料方面受制于資源端的限制也越來(lái)明顯、企業(yè)在尋求與資源端戰(zhàn)略合作和布局鋰電回收的企業(yè)動(dòng)作頻繁。

（三）正極材料主要廠商

據(jù)財(cái)富證券2017年7月21日研報(bào)，中國(guó)電池網(wǎng)和賽迪顧問(wèn)的評(píng)選出2016年國(guó)內(nèi)十大正極材料企業(yè)，其產(chǎn)能占比接近27%。