鋰和磷是磷酸鐵鋰正極的主要原材料，而三元正極中除了鋰以外還要用到鈷,、鎳,、錳三種金屬。磷酸鐵鋰主要原材料為低成本的鐵和磷，無需價格較為昂貴的鈷鎳錳材料,，因此磷酸鐵鋰的平均生產成本低于三元電池,。鐵鋰電池還有安全性高、循環(huán)次數(shù)高的優(yōu)勢,，但能量密度較低和低溫性能比三元電池要差,。

    不過當鐵鋰電池連在一起，成組效率高85%以上,，如Pack后的能量密度在130-140wh/kg,。而三元雖然單體能量密度在200-250為主，但成組效率低一些,，只有75-80%左右,，Pack后的能量密度普遍在140-160wh/kg，高鎳三元在180wh/kg左右,。但相比于成本優(yōu)勢,，磷酸鐵鋰漲價了才60-70元/公斤，三元幾乎貴了三倍,，要在180-190元/公斤,，是它的3倍了。

    我國在新能源汽車補貼驅動階段,，政策對于能量密度的要求,，三元成為主要的技術路線。伴隨補貼的退坡以及鐵鋰電池CTP,、刀片技術的應用,，鐵鋰電池呈現(xiàn)明顯回潮的趨勢。鐵鋰電池滲透率從2020年2月的13%增長至2021年9月的61%,。

    目前鐵鋰基本達到理論能量密度上限,，難以進一步提升，主要應用于中低端車型以及高端品牌標準續(xù)航版本,，比如特斯拉M3和MY的標準版都是鐵鋰正極,，高配版普遍采用三元正極，尤其是能量密度更高的高鎳三元,。在2021年的上海車展中,，超過40款新能源汽車車型選擇高鎳三元技術路線，占比超過50%,，包括奔馳,、寶馬、奧迪,、本田等知名品牌,，高鎳三元材料憑借其突出的性能優(yōu)勢成為終端車企的重要技術路線選擇,。

    而未來伴隨新能源汽車智能化程度的提高，單車電耗將顯著增加,，對于動力電池高能量密度的追求將會持續(xù),，歐洲電動車仍以三元正極為主。國內鐵鋰電池滲透率已達上限,，預計三元市占率將企穩(wěn)回升,。

    三元正極成本中原材料占比超過9成，主要由鋰,、鎳,、鈷、錳等金屬原料構成,。鋰源以氫氧化鋰作為前驅體,，成本占比最高，鈷鎳接近,，錳價值量較低,。鎳含量提升可以增加電池的續(xù)航能力，鈷含量提升可以增強電池的穩(wěn)定性,，錳含量提升可以保持電池的安全性,，企業(yè)可以根據(jù)具體需求選擇添加比例。

    根據(jù)鎳鈷錳在三元材料制備過程中的投放比例,，可以將三元電池分為高鎳與低鎳兩類,， 高鎳電池包含 NCM811、NCM622 等,，低鎳電池有 NCM523,、NCM111 等，另外用鋁代替錳的鎳鈷鋁（NCA）三元電池也屬于高鎳電池的一種,。

     鈷是一種稀有金屬,，2020年全球探明鈷礦儲量710萬噸，其中剛果(金)儲量360萬噸,，占比50%； 目前中國已探明鈷儲量約8萬噸,，僅占全球總儲量約1%,，高度依賴進口。全球年產基本穩(wěn)定在15萬噸,，2021年全球鈷產量為17萬噸,，已經創(chuàng)歷史新高，民主剛果是世界最大鈷生產國,，占全球鈷產量的70%以上,。2021年我國精煉鈷（包括電解鈷,、鈷粉、鈷鹽等,，折金屬量）產量12.8萬噸,，同比增長26.7%；當前國內鈷金屬價格為50萬元/噸,，長期看,，鈷價和鎳價保持三倍的比例關系。

     高續(xù)航里程需求和成本控制的趨勢下,，三元正極高鎳化是大勢所趨,。若要提高電池的能量密度，提升車輛續(xù)駛里程,，必須增加鎳含量,，下降成本就要降低鈷含量。目前電池能量密度方面鎳鈷鋁酸鋰＞鎳鈷錳酸鋰811＞鎳鈷錳酸鋰622＞鎳鈷錳酸鋰523,。理論上生產每 Gwh 的NCM523,、NCM811需要的鈷金屬量分別為220和91 噸，需要的鎳金屬量分別為548和725噸,。

    三元材料逐漸從中低鎳往高鎳化發(fā)展,，目前高鎳811材料體系已基本成熟，2021年國內高鎳材料總產量達到15.23萬噸,，同比增長222.4%,，市場份額從2019年的12.5%快速提升至38.3%。2022年國內高鎳三元正極材料的產量持同比翻倍增長,，在三元材料中的滲透率已經達到45%,。目前海外大廠例如LG幾乎只生產高鎳三元電池，松下的NCA電池技術成熟,、出貨量占全部動力電池的 60%,，中國的高鎳三元市占率與海外大廠相比，還有較大的提升空間,。

    國內磷酸鐵鋰產能急劇擴張,，由21年的64萬噸/年，到24年產能將增至203萬噸,，相較而言,，僅4家公司在21年發(fā)布了三元正極材料擴產公告，預計24年,，三元電池正極材料產能將增加33萬噸,，遠低于磷酸鐵鋰產能增量。高鎳三元技術門檻高,，在制備工藝及生產設備方面都有嚴格的要求,，這給后續(xù)進入者增加了難度,。

    高鎳三元材料要求燒結溫度不能高于800℃，碳酸鋰熔點過高,，不易燒結,，使用氫氧化鋰做原料可以使其在燒熔過程中與三元前驅體均勻充分的混合，所以氫氧化鋰為高鎳三元鋰離子電池的必然選擇,。

    氫氧化鋰生產主要分為鋰輝石制備氫氧化鋰和鹽湖制備氫氧化鋰兩種路線,。鋰輝石可一步直接生產氫氧化鋰，鹽湖則需要先產出工業(yè)級碳酸鋰后再苛化生產氫氧化鋰,。國內企業(yè)主要使用鋰輝石通過硫酸酸化焙燒生產氫氧化鋰,。三元正極材料應用在高端車型，氫氧化鋰的認證壁壘較高,，中國已通過國外認證的四家企業(yè)（贛鋒,、天齊、盛新,、雅化）均是通過使用自有礦山加通過長協(xié)鎖定海外礦山的形式保證自己的鋰資源供給,，產品質量穩(wěn)定。部分通過碳酸鋰苛化制備氫氧化鋰的廠家,，由于購買的原料為工業(yè)級碳酸鋰,，本身原料存在雜質較多、原料來源不穩(wěn)定的情況,，因此對后續(xù)除雜工藝的要求更為嚴苛,，產品一致性較低，因此較難成為中國的主流生產工藝,。

    2021年,，中國氫氧化鋰總產量為17.5萬噸，同比上漲51%,，國內產能占全球一半以上,，主要集中在贛鋒鋰業(yè)，雅化集團,，天宜鋰業(yè)（天華超凈）,，天齊企業(yè)等大廠中。全球動力電池對氫氧化鋰的實際需求總量到2025年將達到58萬噸,。

    除了使用熔點更低的氫氧化鋰作為原材料外,，高鎳正極工藝條件更為苛刻。降低燒結溫度同時保證燒結質量,，則要增加燒結時間,，一般相對中低鎳三元需要多次燒結,，進而增加了制造費用和降低了單線產能,。同時,，高鎳良品率偏低意味著更多的原材料損耗，也會增加相應成本,。高鎳的原材料單噸成本漲幅小于中低鎳,，故原材料差距逐步縮小，疊加資本開支下降,、技術工藝優(yōu)化改進良品率提升,，瓦時成本逐步降至中低鎳以下。

    高鎳三元消耗的鋰鹽更多,，因而在鋰鹽價格上漲時營業(yè)成本承壓更大,，但較高的加工費帶動高鎳三元毛利率均維持在較高水平，體現(xiàn)了較強的定價能力和盈利水平,。高鎳帶來能量密度提升與整體車輛減重與降本的優(yōu)勢,，因此三元正極企業(yè)紛紛加大高鎳布局，市場加速向高鎳化傾斜,。

    當前國內三元正極市場格局較為分散,，2021年CR3市場份額約38%，CR5約56%,，與負極,、隔膜、電解液相比集中度處于最低水平,。行業(yè)競爭較為激烈,，第一梯隊企業(yè)之間市占率相差不大，暫時沒有絕對龍頭出現(xiàn),。

    和磷酸鐵鋰相比,，三元正極產品豐富、迭代速度快,，資本開支強度高,，企業(yè)產能擴張相對謹慎。各廠商產能較為平均,，單一廠商無法滿足頭部電池廠的全部需求,。頭部客戶為滿足需求和保障供應鏈安全會將正極材料分給幾家供應商一起供貨。雖然三元正極行業(yè)整體集中度較低,，但是競爭格局正逐步優(yōu)化,，以容百科技、當升科技,、天津巴莫及長遠鋰科為代表的第一梯隊陣營優(yōu)勢逐步擴大,。

    結構上看，三元正極行業(yè)特性以及較分散的格局決定了一線廠商基本滿產滿銷供不應求，前期低端產能逐步淘汰,，行業(yè)整體產能利用率逐步提升,。2021 年國內三元正極產能利用率為58%，國內前五大企業(yè)產量占行業(yè)總供應量的50%,，平均產能利用率達91%,。

    在全球新能源汽車需求爆發(fā)的背景下，正極材料市場空間廣闊,。經測算,，22/23年全球三元正極的需求達88/105萬噸，25年預計高達196萬噸,；其中22/23年高鎳三元的需求達 49/69萬噸,，25年預計高達156萬噸，5年復合增長率46%,。

     2021 年下游強勁需求帶動高鎳三元應用提速,，長遠鋰科、振華新材等企業(yè)依托前期的技術儲備,，通過資本市場融資加快產能建設,，快速搶占高鎳市場份額，市場集中度出現(xiàn)一定下滑,。

     容百科技,，2021 年三元正極出貨5.23萬噸，其中高鎳占比超過90%,，位居國內第一,、全球第二。公司主要客戶包括CATL,、孚能科技,、蜂巢能源、SK,、億緯鋰能等國內外知名電池廠商,，22-25 年將成為CATL三元正極粉料第一供應商，凸顯強大綜合實力,。21年年底公司建成三元正極產能12萬噸,，預計22年底建成產能可超25萬噸，到25年,，公司將擴大高鎳正極產能至60萬噸以上規(guī)模,，競爭優(yōu)勢進一步擴大。

     當升科技多年來積極開拓國際市場,， 業(yè)務范圍涵蓋日韓,、歐洲和美國，目前海外營收占比超過37%。公司通過與SK,、LG 等頭部電池廠緊密合作成功進入一線車企供應鏈,，預計2022年高鎳三元出貨占比提升至30%。預計2022年高鎳三元出貨占比提升至30%,，2022年三元正極有效產能預計達到9萬噸，2023年預計達到13萬噸,。

    華友鈷業(yè),，收購天津巴莫38.6%股權且完成并表，成功躋身三元正極第一梯隊,，形成從上游鎳鈷資源及冶煉,、前驅體、正極材料到回收利用的產業(yè)鏈閉環(huán),。

     三元正極前驅體是制造三元正極的原材料,，2021年全球三元前驅體材料總產量達75萬噸，同比增長80%,，預計2022年全球三元前驅體產量103萬噸,，同比增長38%。國內三元前驅體行業(yè)產量 CR4 集中度高達62%,，分別是中偉股份,、格林美、華友鈷業(yè)和湖南邦普其中,，中偉股份市占率提升至26%,，保持行業(yè)第一。

    中偉股份的主要客戶為LG化學,、廈門鎢業(yè),、特斯拉，20年營收累計占比在 73%,，其中LG 化學是中偉股份的最大客戶,，占公司營收三成。電池廠商對于正極材料及正極材料前驅體廠商的驗證周期較長,，一般需要1-2年,，全球領先的鋰離子電池廠商驗證周期更長。

    LG 化學動力電池裝機量在全球市占率約為 20%,，是特斯拉,、大眾的電池供應商。21年1月LG新能源上市,，宣布將產能2021年末前將電池年產能增加到156GWh,，預計到2023年進一步提升到260GWh，到2025年實現(xiàn)430GWh的產能。按照LG在 2023年 260Gwh的產能,，大約需要前驅體產能約40萬噸,，這是中偉股份20年底11萬噸三元前驅體產能的3.6倍，假設公司大約占據(jù)LG前驅體供應比例在30%,，對應為12萬噸的產能需求,。中偉公司在2020 年3月與特斯拉達成銷售協(xié)議，合同期限為三年,，公司將為特斯拉提供三元前驅體,，特斯拉自產電池計劃有望帶動中偉股份的成長。

    為了提升能量密度和降低成本,，電池尺寸越做越大,。從18650電池到2170電池，體積提升46%,，能量提升50%,；從 2170電池到4680 電池，體積提升448%,，能量提升400%,。比亞迪和寧德時代都走的方形封裝路線，特斯拉的4680則屬于圓柱型,。圓柱型是最為成熟的技術路徑,，從消費電子開始，采用鋼鋁把圓柱的電池包裝起來,，一直是生活中最常見的電池,。

    特斯拉4680電池通過電池設計、正負極材料,、生產工藝和系統(tǒng)集成等方面的優(yōu)化和創(chuàng)新,，解決了動力電池高成本的痛點，成本下降56%,；能量密度提高至300Wh/kg,，續(xù)航達到750km左右，解決了短續(xù)航的痛點,；最大充電電流6C,，15min充70%的電量，解決了充電慢的痛點,。圓弧形設計降低了電池間熱擴散的概率,，電池更安全。這意味著更少電芯數(shù)量,，更高成組率,。比如同樣用于75kWh的電動車里,，需要4400個2170的電芯，若換為4680電芯僅需要950個,；同時,，更少的電芯數(shù)量降低了組裝時間，提升成組效率,，帶來了成本優(yōu)勢,。

    綜合來說，4680是一款有潛力成為行業(yè)標準品的電池,，它的材料體系應用激進,，采取了超高鎳低鈷正極+硅碳負極的方案，疊加CTC提升布置效率,，節(jié)省了370個零部件，為車身減重10%,，將每千瓦時的電池成本降低7%,，增加14%的續(xù)航，彰顯了特斯拉的野心,。

    預測2025年后,，4680電池將成為中高端車型電池的主流選擇。預計特斯拉2025年銷量達到380萬輛,，預計60%車型搭載4680電池,，4680電池的需求將達到236GWh。4680電池的組件上的幾個特點：正極為高鎳三元正極材料,，負極材料為含硅的硅碳復合材料,，以及適用了更安全、更穩(wěn)定的含有LIFSI的新電解液,。特斯拉4680自有產能不能滿足整車需求,，松下和LG有望繼2170電池后，繼續(xù)供貨4680 電池,。億緯鋰能布局4680較早,，擁有多年圓柱項目經驗，億緯鋰能有望憑借4680實現(xiàn)單點突破,，提升自身市場占比,。