锂电池路线之争：三元锂和磷酸铁锂，是二分天下还是一方独霸？

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关于新能源汽车的动力电池，市场上对三元锂电池和磷酸铁锂电池的技术路线一直存在争论。前者成本高但续航时间长，后者续航时间稍差但成本低且安全性高。

过去，由于新能源政策的补贴，2017年至2019年，高能量密度的三元锂电池成为市场领导者。但在2019年补贴逐渐下降后，磷酸铁锂电池凭借成本优势和技术突破再次赢得市场。预计2021磷酸铁锂的装机容量将超过三元锂。

11月18日，工业和信息化部意见稿再次提出了对锂电池能量密度的要求。市场预计，成本优势将扩大磷酸铁锂正极材料在中低端的市场份额，三元正极材料是中高端乘用车的主要材料，三元负极材料将向高镍含量发展。在镍含量高的趋势下，容百科技（688005，股吧）、长期锂科技等三元材料制造商中，谁能脱颖而出？

政策向三元锂材料主导市场倾斜

新能源汽车的快速发展和普及离不开动力电池性能的突破和成本的降低。动力电池作为新能源汽车的“心脏”，其成本约占整车的40%，其性能直接决定了汽车的安全性和续航里程。

新能源汽车动力电池的开发涉及锂离子电池、燃料电池、钠离子电池等技术路线。目前，锂离子电池是应用最广泛的。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质和电池外壳组成，其中正极材料主要决定电池的能量密度和安全性，从而影响电池的整体性能。此外，正极材料约占锂离子电池成本的40%，其成本也影响电池的整体成本，从而影响车辆的整体成本。

根据正极材料的不同，锂离子电池可分为锰酸锂电池、钴酸锂电池，磷酸铁锂电池，三元锂电池等类型。其中，三元锂电池和磷酸铁锂电池是绝对主力。根据中国汽车动力电池产业创新联盟的数据，2021前10个月，中国动力电池的累计负荷为107.5GWh，其中三元电池和磷酸铁锂电池的负荷占总负荷的99.8%。

三元锂电池和磷酸铁锂电池各有优势。三元锂电池由不同比例的镍、钴、锰元素组成，具有耐低温、能量密度高、但成本高、易燃易爆的特点；

磷酸铁锂电池的优点在于成本低、循环寿命长、热稳定性好、安全性能高，但缺点在于耐低温、能量密度低、续航能力差。

过去几年，由于政策补贴、成本等因素，三元锂电池和磷酸铁锂电池的市场份额出现波动。在新能源汽车发展的早期阶段，考虑到排放和燃油经济性，政策向商用车倾斜。磷酸铁锂的安全性和循环寿命优势使其迅速成为正极的首选，市场份额遥遥领先。2016年，磷酸铁锂电池在国内动力电池市场的份额达到69%。

但2017年，随着国家对新能源汽车补贴政策的调整，以及首次将电池能量密度纳入补贴参考指数，磷酸铁锂电池和三元锂电池的市场地位发生了变化。

当时磷酸铁锂电池的能量密度主要集中在70-80Wh/kg，无法达到“纯电动乘用车动力电池系统质量能量密度不低于90Wh/kg，高于120Wh/kg的补贴1.1倍”的标准，这导致市场逐渐转向具有更高能量密度的三元锂电池。2018年，磷酸铁锂电池的市场份额首次被三元锂电池超越。动力电池联盟数据显示，2018年，国内动力电池累计产量达到70.6GWh，其中三元电池占比55.5%，磷酸铁锂电池占比39.7%。

2020年第一季度，三元锂电池的市场份额增长至76%，呈现主导趋势。甚至有券商认为，三元材料将主导正极市场。然而，没有人预料到锂电池的竞争格局会发生逆转。

磷酸铁锂电池补贴退坡后卷土重来

常见的三元正极材料由镍钴锰组成，化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2。型号包括NCM333、NCM523、NCM622和NCM811。其中，数字333和811表示NCM材料中Ni/Co/Mn的摩尔比。与NCM333和NCM811相比，NCM811是一种镍含量高、钴含量低的三元正极材料。

由于钴是一种相对稀缺的金属，而且钴的市场价格较高，钴含量越高，动力电池的成本就会增加得越高。通过以较低的价格增加镍金属的含量，以较高的价格减少钴金属的含量。不仅可以提高能量密度，还可以降低三元阴极材料的成本。因此，三元阴极材料逐渐向高镍甚至无钴方向发展，NCM622、NCM811和NCA等高镍材料成为主流。

2017年后三元正极材料的快速发展离不开补贴的助力。然而，自2019年以来，随着新能源汽车补贴的逐步下降，成本成为各家汽车制造商不得不考虑的问题。随着宁德时代（300750，谷霸）CTP技术和比亚迪刀片电池技术的相继推出，成本更低、性能更高的磷酸铁锂电池赢得了汽车制造商的青睐。

根据华安证券2021年初的研究报告，使用磷酸铁锂的成本约为0.08元/Wh，与三元阴极材料相比，可节省0.15-0.21元/Wh的成本，相应的成本降低了65%至72%。例如，在目前的补贴政策下，将充电容量为55kWh、续航里程为405km的三元电池更换为磷酸铁锂电池的成本可降低4600元至5600元。

因此，成本优势再次导致磷酸铁锂材料的增长率远高于三元材料。公开数据显示，2020年国内动力电池产量达到83.4 GWh，同比下降2.3%。但磷酸铁锂电池产量同比增长24.7%，达到34.6 GWh，三元电池产量同比下降12%，达到48.5 GWh。

自2020年下半年以来，上游b的价格……

k大宗商品价格飙升，2021汽车制造商在成本方面的压力将更加突出。许多汽车制造商加快了从三元电池向磷酸铁锂电池的过渡。

2021 4月，比亚迪宣布，所有纯电动乘客车型都将配备磷酸铁锂叶片电池。7月，马斯克表示，特斯拉未来将使用2/3磷酸铁锂电池和1/3三元电池。10月，特斯拉宣布，全球Model 3和Model Y的标准加长版将全部使用磷酸铁锂电池。此外，大众、福特和梅赛德斯-奔驰已经明确表示，他们将在入门级车型中使用磷酸铁锂电池。

2021前10个月，磷酸铁锂负荷增长率为316.4%，三元材料负荷增长率100.1%。虽然前10个月中磷酸铁锂电池的负荷量为54.1GWh，略高于磷酸锂电池53.2WH的负荷量，但自2021 7月以来，磷酸铁锂的装载量已经连续三个月超过磷酸铁锂。基于这一趋势，预计2021磷酸铁锂材料的市场份额将超过三元材料。

在短短4到5年的时间里，动力电池正极材料的市场竞争格局发生了两次逆转。11月18日，工信部电子信息司发布了《2021锂离子电池行业标准条件》（征求意见稿），进一步提高了锂电池的能量密度要求。三元锂和磷酸铁锂之间的竞争将继续。

在镍含量高的趋势下，谁是三元材料的领先制造商？

工业和信息化部发布征求意见稿后，中信证券（600030，股吧）的一份研究报告称“在汽车电动化和智能化的背景下，对动力电池高能量密度电池材料的追求不会停止。三元材料在能量密度等方面的优势将继续使其成为乘用车动力电池正极材料的主要选择

不过，中信证券在研报中也表示，预计未来文件的发布实际上不会抑制磷酸铁锂行业的发展，磷酸铁锂仍将受益于新能源汽车和储能行业的快速发展。

11月19日，比亚迪董事长兼总裁王传福表示，电池投资的问题在于技术路线，无论是三元还是磷酸铁，圆柱形还是方形。如果走错方向，可能会造成100亿元的损失和三年的浪费。不仅电池制造商面临着选线的挑战和压力，上游正极材料制造商也面临着选择三元锂或磷酸铁锂的挑战。

从锂电池正极材料的种类来看，三元材料的占比已从2016年的33.8%上升到2018年的47.1%。自2019年以来，这一比例逐年下降，从2019年的45.9%降至2021上半年的39.2%。磷酸铁锂的比例从2016年的35.8%降至2018年的21.9%，自2019年以来逐年增加，从2019年的22.6%增至2021上半年的35.6%。

与负极、电解质、隔膜等行业相比，正极行业的市场结构相对分散，CR5的市场份额从2019年的38%略微下降到2020年的37%。

目前，生产三元材料的主要公司包括容百科技、当盛科技（300073，股吧）、昌昌锂业科技、振华新材料、厦门钨业（600549，股吧，具有相对低比例的高镍三元材料。2021前三季度，当盛科技实现收入51.71亿元，同比增长155%；

长期锂技术收入达到45.36亿元，同比增长322.95%。

从市场份额来看，NCM523仍然是三元材料的主要类型。2020年，NCM523在三元材料中的市场份额为53%，而NCM811占22%。然而，从降低成本和提高电动汽车续航能力的角度来看，动力电池三元正极材料向高镍方向发展是一大趋势。2020年，常规三元NCM523占比同比下降9个百分点，而高镍三元NCM811占比同比上升9个百分点。然而，高镍三元材料仍需克服成本高、安全性差的瓶颈。

目前，容百科技是中国领先的高镍三元材料制造商，其NCM811正极出货量占国内市场的一半以上。2021上半年，荣白科技实现收入62.51亿元，同比增长166.50%。

然而，选择三元锂还是磷酸铁锂，最终取决于终端市场的需求。在新能源补贴退坡后，一些汽车消费者对购车成本敏感，转而选择价格较低的磷酸铁锂电池配套车型，这无疑会影响汽车制造商的选择，进而影响电池制造商和正极材料制造商的选择。

在工信部进一步提高锂电池的能量密度要求后，三元材料制造商中率先解决高镍材料成本和安全问题的公司可能在未来的竞争中占据优势。

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