磷酸铁锂存在稳固的P-O键,具有优异的热稳定性和结构稳定性,安全性好且循环寿命长、采用廉价过渡金属Fe元素,成本低,但其理论比容量仅170mAh/g,压实密度通常≤2.6g/cc,电压平台仅3.2V左右,导致能量密度较低、且电子电导率和离子电导率存在双低问题,倍率性能和低温性能均较差。
附图1:磷酸铁锂和三元材料性能对比
磷酸铁锂和三元材料的争论从未停歇,当人们追求更高能量密度时,三元材料就被扶上了“王座”,而当人们更关注安全性能时,磷酸铁锂又顺理成章地成为了掌上明珠,然而,磷酸铁锂这条路走得不可谓不艰难。
2009年,国务院发布的《汽车产业调整和振兴规划》及财政部、科技部联合发布的《关于开展节能和新能源汽车示范推广试点工作的通知》正式开启了新能源汽车补贴时代。
至2016年底,财政部、科技部、工信部、发改委(四部委)联合发布的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》提出了Ekg(质量能量密度)的要求,意欲推动高续航乘用车的发展,三元锂电池被推上风口浪尖,磷酸铁锂开始被边缘化。当时业内有极度悲观的言论认为两年后磷酸铁锂将彻底退出乘用车市场,事实也证明,两年后的2019年,磷酸铁锂装机量大幅下降至仅32%左右。
2019年3月,四部委发布《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》宣布了新能源汽车补贴逐步退坡,相比去年下滑50%~70%,正式开启了后补贴时代,由于2020年爆发新冠疫情原因,新补贴政策延长了两年。
至2021年底,四部委再次发布《关于2022年新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》宣告新能源汽车补贴政策将于2022年12月31日废止。至2023年1月1日,历时13年的国补时代已彻底落下帷幕,据公开数据测算,这一时期新能源车企累计受益补贴超过2000亿元。
补贴政策所带来的技术导向性是很显著的,但总归是要“断奶”的。因此,随着后补贴时代的到来,以及近年来电动汽车、储能领域的快速发展,人们不再一味追求能量密度,而是回归理性,在能量密度、安全性能、成本、使用寿命之间进行综合抉择,结果就是,磷酸铁锂装机量自2021年7月开始反超三元材料,并持续领跑至今。
附图2:2022年正极材料出货量占比情况
据权威机构统计,2022年,国内正极材料(LFP+NCM+LCO+LMO)出货量约194.7万吨,磷酸铁锂出货量约114.2万吨,占比高达58.7%,是目前锂离子电池应用最广泛的正极材料,TOP3企业出货量超50%,TOP10企业出货量占比高达89.1%,集中度高。
附图3:2022磷酸铁锂出货量TOP10企业
No.1 湖南裕能:出货量约32.4万吨,市占率约28.4%,是当之无愧的LFP材料龙头
湖南裕能新能源电池材料股份有限公司(简称“湖南裕能”)成立于2016年,由广州力辉(磷酸铁锂技术出资)、湘潭电化等发起设立,次年,引入深圳火高(三元材料生产技术出资)、长江晨道等新股东。2020年,公司与下游客户宁德时代、比亚迪签署增资协议,二者分别持有公司股份7.90%和3.95%,通过深度绑定国内两大锂电巨头,成立仅6年的湖南裕能,营收从2018年的1.63亿狂飙至2022年的427.9亿元,并连续三年蝉联磷酸铁锂出货榜首。目前公司无控股股东和实际控制人,前三大股东分别为:湘潭电化、津晟新材、宁德时代。
附图4:湖南裕能股权结构图
公司磷酸铁锂的主要优势在于压实密度高,据悉,湖南裕能磷酸铁锂制备工艺为固相磷酸铁法,工艺成熟度高,材料最高压实密度可达2.65g/cc,同时兼顾了高容量和高稳定性,综合性能优异。
附图5:湖南裕能Y/C系列产品(YN能量型压密2.45~2.65,CN储能型压密2.25~2.40)
为了保障前驱体的供应,2020年,公司全资收购广西裕宁(磷酸铁企业),至2021年底,磷酸铁产能达10.4万吨。并且在贵州、云南等开展了磷酸铁配套项目,预计未来磷酸铁自供率可达90%以上。
附图6:磷酸铁锂生产工艺方法分类
目前,公司在湖南和广西(共8.3万吨)、四川(规划16万吨)、贵州(规划30万吨)、云南(规划35万吨)等地积极布局产能,规划磷酸铁锂产能高达89.3万吨,已建成产能34.3万吨。2022年,公司磷酸铁锂出货量约32.4万吨,市占率超1/4,稳居国内第一,主要客户包括宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、中创新航、瑞浦兰均、蜂巢能源、厦门海辰等,其中,前三客户贡献营收占比近90%,客户集中度极高。
No.2 德方纳米:出货量约17.2万吨,市占率约15.1%
深圳市德方纳米科技股份有限公司(简称“德方纳米”)成立于2007年,于2008年成功研发碳纳米管导电液和纳米磷酸铁锂产品,之后通过逐步优化工艺,2009-2013年,完成了纳米磷酸铁锂的商业化量产。2022年,公司实现磷酸铁锂出货量约17.2万吨,市占率达15.1%左右,国内排行第二。
公司目前无控股股东和实际控制人。2022年4月,原5名一致行动人(合计持股37.93%)签署的《一致行动协议》到期终止,目前的大股东和二股东分别是吉学文、孔令涌,分别持股13.99%和12.97%。
附图7:德方纳米股权结构图
据悉,公司采用的纳米磷酸铁锂制备工艺是自热蒸发液相法,并且拥有纳米化、离子掺杂和石墨烯包覆等核心材料技术,制备的产品一致性好,倍率性能佳,循环性能优,无需磷酸铁前驱体,具有原材料成本优势,但工艺相对复杂,技术壁垒高,投资金额大,目前主流的磷酸铁锂制备方法包括:固相磷酸铁法(裕能&万润)、固相草酸亚铁法(升华)、液相硝酸铁法(德方纳米)。
附图8:主流磷酸铁锂制备工艺流程
附图9:磷酸铁锂制备工艺优缺点对比
公司生产的纳米磷酸铁锂广泛应用于动力电池和储能领域,深度绑定宁德时代(~49%)、亿纬锂能(~18%)和比亚迪(~18%),前三客户贡献营收占比近85%,客户集中度高。
附图10:德方纳米磷酸铁锂产品理化性质
目前,公司拥有佛山德方、曲靖德方、曲靖麟铁(与宁德时代合资)、曲靖德枋亿纬(与亿纬锂能合资),合计总产能26.5万吨,新增曲靖麟铁全资子公司宜宾德方8万吨产能,预计2023年投产。此外,公司近年来正在大力推进磷酸锰铁锂和补锂添加剂(铁基和镍基)项目。
No.3 常州锂源:出货量约9.5万吨,市占率约8.3%
常州锂源新能源科技有限公司(简称“常州锂源”)成立于2021年,前身是成立于2000年的深圳市贝特瑞新材料集团股份有限公司的正极材料部门,自LFP商业化以来,市占率一直位于TOP3。常州锂源的设立背景要追溯至2020年底,江苏龙蟠科技(主营润滑油、柴油发动机尾气处理液、防冻液等)与贝特瑞签署了《关于收购贝特瑞新材料集团股份有限公司名下磷酸铁锂相关资产和业务之框架协议》,并在后期支付了8.44亿购买贝特瑞天津和江苏的100%股权,意图借助贝特瑞的技术和市场优势,拓展自身业务体系,常州锂源为促成这笔交易而设立。
从股权结构上看,常州锂源控股股东为龙蟠科技(实控人石俊峰),宁德时代通过闽东产投、问鼎投资合计持有公司7.91%股份,是公司的第二大股东,贝特瑞持有公司4.37%股份,是公司的第六大股东。
附图11:常州锂源股权结构图
材料技术方面,目前公司掌握了球形LFP制备和密实化技术,有两款极具竞争力的产品:S系列和铁锂1号,其中S系列具有高容量、高压实、循环性能优异的特点,主要应用于EV、储能和电动两轮车领域,而铁锂1号是公司2022年4月发布的新品球形磷酸铁锂,具有高振实、高压实、倍率和低温性能好,号称可以将磷酸铁锂-20℃放电保持率从55%提升至85%,-40℃放电容量保持率仍有57%,并且具有优异的快充性能,目前铁锂1号已经取得五项国家专利,并与国内部分电池厂家实现了产品配套。
附图12:常州锂源S系列磷酸铁锂物化指标
附图13:常州锂源铁锂1号物化指标
目前,公司已经形成了以南京、常州、深圳为研发运营,天津、常州、四川、山东、湖北为生产基地的战略格局。按照公司规划,2020年具备产能9万吨,至2022年,名义产能达21.3万吨,至2025年,规划总产能近50万吨。
附图14:常州锂源磷酸铁锂产能规划
2022年,公司磷酸铁锂产量10.2万吨,出货量9.5万吨,市占率约8.3%,国内排行第三。主要客户群体包括宁德时代、比亚迪、中创新航、欣旺达、亿纬锂能、瑞浦能源、力神电池、万向集团等。
No.4 融通高科
湖北融通高科先进材料集团股份有限公司(简称“融通高科”)成立于2016年,前身为“中兴系”控股公司派能科技的子公司上海中兴新先进材料公司(成立于2010年),经历了6年派能科技的技术沉淀和被收购后6年的工艺和厂房设计,总共12年的心血成就了当下的融通高科。
公司实际控制人何中林,其所控制的融科创投和融通资本曾是派能科技的第二大股东,2020年,融通高科一跃成为派能科技第一大磷酸铁锂供应商,当年营收便突破1亿元、2021年二期项目投产,营收超10亿元、2022年三期项目投产营收突破100亿元,每年营收十级跳,堪称锂电行业的超级黑马。
附图15:融通高科股权结构图
产能方面,融通高科湖北大冶基地已达产磷酸铁锂14.5万吨,正在大力建设内江融通(规划16万吨)和绵阳(江油)融通(规划15万吨),至2023年底总产能将扩充至45.5万吨左右。目前,公司客户群体主要包括宁德时代、比亚迪、派能科技、南都电源等。
No.5 湖北万润
湖北万润新能源科技股份有限公司(简称“湖北万润”)成立于2010年,此前2003-2010年间,公司大股东兼创始人刘世琦成立万润工贸进行正极材料前驱体的研发,2011-2017年间,开发出A8-4和高压实A8-4C型磷酸铁锂,2018-2020年,开发出第二代及第三代磷酸铁锂,2021年,公司产品开始拓展至启停电源和储能电池,成功开发出A5-1A型和A6-1B型磷酸铁锂。
附图16:湖北万润磷酸铁锂产品系列
目前,公司的主要客户包括宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能、万向一二三、赣锋锂电等。2022年,公司磷酸铁锂产量9.9万吨,出货量9.2万吨,市占率约8.1%,国内排行第五。
产能方面,总规划产能89.3万吨。2021年底公司就有4.28万吨磷酸铁锂产能,2022年,随着湖北宇浩(1.5万吨)、安庆德润(3.7万吨)、宏迈高科(5万吨)、政府合作产能项目(9.6万吨)陆续投产,年底公司产能达24万吨,2024年底,产能有望突破72万吨。
附图17:湖北万润产能规划
No.6 安达科技
贵州安达科技能源股份有限公司(简称“安达科技”)成立于1996年,前身是从事磷化工产品生产和销售的安达化工,自2011年起,开始涉足磷酸铁锂的研制,逐渐向锂离子电池正极材料领域转型,2015年,公司磷酸铁锂实现商业化,至2022年,公司拥有磷酸铁锂产能9万吨。
公司实控人刘国安,持股比例11.42%,其子刘建波持股比例6.33%,是公司的第二大股东。值得一提的是,自2014年起,比亚迪就是公司第一大客户并持续至今,2021年,比亚迪为安达科技贡献了超60%的营收,2022年上半年又贡献了超11亿营收,超越了去年全年的贡献量,可以毫不夸张地说是比亚迪“养活了”安达科技。至今,比亚迪通过定增方式持有安达科技1.94%股份,是公司的第九大股东。
附图18:安达科技股权结构图
目前,公司开发的磷酸铁锂主要主要针对高能量密度应用领域,是比亚迪、宁德时代、中创新航、派能科技等锂电池生产企业的主要供应商,产品应用于乘用车、纯电动客车、物流车、叉车、储能等领域。
附图19:安达科技磷酸铁锂产品展示
No.7 国轩高科
国轩高科股份有限公司(简称“国轩高科”)前身是成立于2006年的合肥国轩高科动力能源有限公司,以做磷酸铁锂材料起家,目前主要产品包括磷酸铁锂材料及电芯、三元材料及电芯、动力电池组、电池管理系统及储能型电池组。2020年5月,大众中国以73亿元定向增发签约入股成为公司大股东,约定国轩高科将成为大众认证供应商,但大众中国放弃了部分股份表决权至2024年底,因此,目前公司实际控制人仍为原大股东李缜。
附图20:国轩高科股权结构图
产业链方面,2021年7月,合肥国轩与庐江高新区完成年产20万吨磷酸铁锂的投资协议签约(项目主体:国轩科宏),该项目分四期建设,至2022年,已完成投产15万吨。
附图21:国轩高科产业链布局
公司目前磷酸铁锂材料主要以自供为主,国轩高科自成立之初就专注于LFP电芯研发,近年来能量密度不断取得突破,230Wh/kg的LFP电芯于2022年底开始逐步走向量产,下一步的目标是260Wh/kg,目前在实验室的原型样品上已经实现。
附图22:国轩高科LFP电芯开发进展
No.8 江西升华
江西升华新材料有限公司(简称“江西升华”)成立于2015年,次年被富临精工(主营汽车发动机精密零部件)以21亿元兼并收购,成为其全资子公司。2021年3月,江西升华以增资方式引入战略投资者宁德时代、长江晨道,自此,宁德时代合计持股23.2%成为了江西升华的第二大股东。
附图23:江西升华股权结构图
公司磷酸铁锂制备工艺采用固相草酸亚铁路线,材料压实密度高,循环性能好,电压平台、热稳定性和材料一致性方面表现突出。
附图24:磷酸铁锂工艺技术路线对比
产能方面,2020年公司在江西宜春形成年产1.2万吨磷酸铁锂产能,次年1月,在四川射洪投建5万吨产能,7月又规划新增年产25万吨磷酸铁锂项目(一期项目6万吨在建中),短期产能预计有12.2万吨。目前,公司的主要客户包括宁德时代、比亚迪、广州鹏辉,蜂巢能源等。
No.9 重庆特瑞
重庆特瑞电池材料股份有限公司(简称“重庆特瑞”)成立于2007年,专注于锂离子电池正极材料的研发、生产和销售,目前公司控股股东南方同正(实控人刘悉承)。
附图25:重庆特瑞股权结构图
重庆特瑞采用固相磷酸铁法制备工艺,目前,公司磷酸铁锂年产能达5万吨,是西南片区最大的磷酸铁锂制造商。
附图26:重庆特瑞磷酸铁锂产品理化性能
No.10 北大先行(东圣先行)
东圣先行科技产业有限公司(简称“东圣先行”)前身是东圣投资和北京大学合作创建成立于1999年的北大先行,主营锂离子电池正极材料(LCO、LFP、NCM)。2021年底,北大资产经营有限公司将所持11.25%股份以1.53亿元转让给东圣投资,东圣投资持股比例从63.075%增加至74.325%,“北大系”正式退出公司,2022年3月,公司由北大先行更名为东圣先行,控股股东为东升投资(实控人高力)。
附图27:东圣先行股权结构图
产品方面,公司采用传统液相法制备磷酸铁锂,优化了烧结工艺,目前拥有P600A和P800两款产品,其中P600A比容量可达155mAh/g@0.2C,首次效率约97.6%,具有较高的容量和较优的低温性能(-20℃保持率62%左右),且工艺稳定。P800为升级品,进一步增强倍率性能和低温性能,低温-20℃保持率可达75%左右。
附图28:东圣先行P600A型磷酸铁锂性能指标
产能方面,2010年,公司在青海成立泰丰先行,建设了年产1万吨磷酸铁锂项目,成为青海首家锂电材料企业。2020年12月,泰丰先行与西宁经开区签署《年产16万吨高能密度锂电材料智能制造基地项目》,次年3月,项目正式开工建设,于2022年5月正式投产。目前公司磷酸铁锂生产基地位于泰安和西宁,年产能2万吨,主要客户包括宁德时代、比亚迪、力神电池等。
随着新能源汽车补贴时代结束,安全、质优、价廉的磷酸铁锂重回正极材料“王座”,其固有缺陷——能量密度低的问题也随着大电芯技术和高度集成pack技术的发展而逐渐淡化,在与三元材料技术路线之争中似乎已经取得了阶段性胜利。