消費(fèi)電子的需求促進(jìn)了鋰電池技術(shù)以及鋰電正負(fù)級(jí)材料的技術(shù)發(fā)展，并使其逐步完善，形成了以石墨材料為負(fù)極的，多種正極材料并存的鋰電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，目前主要的正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等幾種。而新能源汽車的發(fā)展促進(jìn)了動(dòng)力電池的需求，促進(jìn)了鋰電池在動(dòng)力電池領(lǐng)域的開發(fā)，目前全球主要的動(dòng)力鋰電池主要包括磷酸鐵鋰以及三元鋰電池，三元鋰電池中又包括NCM（鎳鈷錳酸鋰）和NCA（鎳鈷鋁酸鋰）兩種，由于NCA的生產(chǎn)工藝以及技術(shù)要求更高，我國(guó)三元材料主要以NCM為主。
商品化鋰電池正極材料性能比較
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磷酸鐵鋰相對(duì)于傳統(tǒng)的鈷酸鋰、錳酸鋰等二元鋰電材料而言，是一種新型鋰離子電池電極材料。磷酸鐵鋰的原物料來(lái)源更廣泛、價(jià)格更低廉且無(wú)環(huán)境污染。
磷酸鐵鋰行業(yè)上游包括碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸亞鐵、氧化鐵紅、磷酸鐵、磷酸氫銨、磷酸銨、磷酸二氫銨等原材料，上游原材料除去碳酸鋰、氫氧化鋰等產(chǎn)品外，供應(yīng)極為豐富，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本也相對(duì)較低。
由于磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)，具有先天性的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性，特別是在安全性和循環(huán)性能等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，尤其是它的安全性備受推崇，即使在過(guò)充電情況下也不會(huì)產(chǎn)生游離氧，不和電解液反應(yīng)，被穿刺短路也不會(huì)起火，是目前真正可以稱得上安全的鋰離子電池。所以采用磷酸鐵鋰正極材料的電池可廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，例如，便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、新能源客車、軍事航空航天等。
正極材料是鋰電電池的關(guān)鍵性材料，占據(jù)了電池成本的 30-40%，同時(shí)正極材料的性能也是制約鋰離子電池容量進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素，可以說(shuō)只有掌握了正極材料才能掌握電池。
近幾年全球，尤其是中國(guó)，鋰電池的技術(shù)進(jìn)步主要推動(dòng)力以及主要的市場(chǎng)需求已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾履茉雌囁枨蟮膭?dòng)力電池領(lǐng)域。磷酸鐵鋰由于電容較高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉，公認(rèn)為是大型動(dòng)力電池的較為理想正極材料，最初被廣泛應(yīng)用與商用車市場(chǎng)。
之前磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利絕大多數(shù)都被國(guó)外大公司掌握，且這些大公司已經(jīng)形成了專利聯(lián)盟。我國(guó)磷酸鐵鋰正極材料廠商眾多，但是目前還沒(méi)有真正的領(lǐng)軍企業(yè)，同時(shí)缺乏擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，因此，在專利訴訟中處于弱勢(shì)。
2014年之后，由中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)牽頭，成功申訴三家外資企業(yè)磷酸鐵鋰電池專利無(wú)效，從而讓中國(guó)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)徹底擺脫國(guó)外專利束縛，為我國(guó)發(fā)展新能源汽車掃除阻礙；我國(guó)眾多企業(yè)掌握微納結(jié)構(gòu)碳包覆技術(shù)，彌補(bǔ)了材料電導(dǎo)率不高的缺點(diǎn)；我國(guó)已建立完整的材料生產(chǎn)鏈，價(jià)格日趨合理；電池生產(chǎn)水平不斷提高，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。
由于新能源汽車的發(fā)展依據(jù)其經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，其產(chǎn)業(yè)化往往是由商用車逐步向乘用車擴(kuò)散，中國(guó)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)最早起源于商用車的公共汽車、大巴等領(lǐng)域，在技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟之后，逐步向乘用車發(fā)展。因此中國(guó)的磷酸鐵鋰電池在我國(guó)發(fā)展較早，并由于國(guó)軒高科、萬(wàn)向123、比亞迪等領(lǐng)先企業(yè)的推動(dòng)，逐步從商用車向乘用車市場(chǎng)拓展。在2014年打破國(guó)外的技術(shù)壟斷之后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的海外并購(gòu)，自主研發(fā)，中國(guó)的磷酸鐵鋰電池已經(jīng)是在全球具有一定的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的電池品種。磷酸鐵鋰目前被廣泛應(yīng)用在新能源客車和專用車領(lǐng)域，乘用車領(lǐng)域占比相對(duì)較小。
磷酸鐵鋰下游市場(chǎng)結(jié)構(gòu)
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據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年磷酸鐵鋰和三元電池占比分別為69%和28%，2016年是60%和38%。在2017年將呈現(xiàn)出基本對(duì)半分的市場(chǎng)格局，到2018年三元電池占比已經(jīng)超過(guò)磷酸鐵鋰電池。三元電池成為主流，這一過(guò)程也導(dǎo)致三元正極材料市場(chǎng)需求劇增，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)的增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。
2015年以來(lái)新能源汽車各類動(dòng)力電池裝機(jī)結(jié)構(gòu)的演變，可以發(fā)現(xiàn)三元材料走強(qiáng)已是明顯的趨勢(shì)。不過(guò)，這一格局的演變系乘用車市場(chǎng)的走強(qiáng)和客車市場(chǎng)的疲軟雙向作用造成——三元材料電池的裝機(jī)大戶是新能源乘用車，而新能源客車是磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)大戶，近幾年新能源客車市場(chǎng)持續(xù)低迷，其在磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)的高權(quán)重造成了該類型裝機(jī)量的連續(xù)下行，變相也推高了三元材料電池的出貨比重。同時(shí)國(guó)家在新能汽車領(lǐng)域的政策也加速了這一過(guò)程的演變。
國(guó)家在2016-2017年頒布的新能源汽車補(bǔ)貼政策以乘用車市場(chǎng)為主，同時(shí)補(bǔ)貼的制定的目標(biāo)主要以電池堆的能量密度以及續(xù)航里程為主要指標(biāo)，與三元材料相比，磷酸鐵鋰電池的能量密度顯著較低，因此大量新能源汽車企業(yè)追求高額補(bǔ)貼，逐步放棄磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，轉(zhuǎn)向三元材料路線，三元成為動(dòng)力電池主流技術(shù)路線。但在新能源汽車的整體增長(zhǎng)上，磷酸鐵鋰行業(yè)產(chǎn)需和市場(chǎng)規(guī)模在2013-2017年內(nèi)仍保持相對(duì)的高速增長(zhǎng)。
2013年磷酸鐵鋰行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為5.52億元，中國(guó)2017年，中國(guó)磷酸鐵鋰行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至92.09億元，市場(chǎng)規(guī)模增同比2016年增長(zhǎng)46.11%。近幾年我國(guó)磷酸鐵鋰行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)情況如下圖所示：
2013-2017年中國(guó)磷酸鐵鋰行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模及增長(zhǎng)情況
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2017年我國(guó)磷酸鐵鋰產(chǎn)量為10.10萬(wàn)噸，年度出口數(shù)量為0.01萬(wàn)噸，進(jìn)口數(shù)量為0.12萬(wàn)噸，我國(guó)磷酸鐵鋰表觀消費(fèi)量為10.21萬(wàn)噸
2013-2017年我國(guó)磷酸鐵鋰供需平衡統(tǒng)計(jì)圖
資料來(lái)源：智研咨詢整理、中國(guó)海關(guān)
2017年沃特瑪對(duì)磷酸鐵鋰材料的使用量達(dá)到近2萬(wàn)噸，占據(jù)了27%的市場(chǎng)份額。隨著債務(wù)危機(jī)爆發(fā)，沃特瑪在2018年一蹶不振，受此影響，磷酸鐵鋰需求量明顯下滑，而曾經(jīng)的使用量三巨頭也僅剩比亞迪、CATL兩家，主要磷酸鐵鋰企業(yè)的產(chǎn)量在7月之后也出現(xiàn)了一定的下滑。
由于2018年沃特瑪經(jīng)營(yíng)不善，資金鏈斷裂，企業(yè)瀕臨破產(chǎn)，磷酸鐵鋰行業(yè)需求量大幅下降，市場(chǎng)規(guī)模也大幅下降。2018年我國(guó)磷酸鐵鋰行業(yè)需求量約7.39萬(wàn)噸，市場(chǎng)規(guī)模約51.73億元。
生產(chǎn)情況方面，年初受補(bǔ)貼政策影響，主流企業(yè)都停減產(chǎn)做技改，一直到5月份市場(chǎng)才回復(fù)到2016年生產(chǎn)水平，7月份達(dá)到高峰，之后受環(huán)保及成本等影響，再次出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象。
2018年中國(guó)磷酸鐵鋰電池月度產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（14家主要企業(yè)）
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而隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)集中度的日益提升和三元電池市場(chǎng)占比快速提升，磷酸鐵鋰材料行業(yè)加速洗牌，兩極分化的發(fā)展趨勢(shì)已成定局。
磷酸鐵鋰企業(yè)市場(chǎng)集中度
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雖然2018年磷酸鐵鋰行業(yè)發(fā)展不如預(yù)期，但總的來(lái)看，磷酸鐵鋰行業(yè)仍有顯著的發(fā)展機(jī)會(huì)。未來(lái)磷酸鐵鋰的發(fā)展機(jī)會(huì)主要由于以下幾個(gè)因素的推動(dòng)：
首先是新能源汽車補(bǔ)貼政策改變。2019年3月26日，國(guó)家財(cái)政部官網(wǎng)發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，（以下簡(jiǎn)稱《通知》）補(bǔ)貼退坡的靴子終于落地，從具體的政策來(lái)看，通知中指出“純電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于125Wh/kg，125（含）-140Wh/kg的車型按0.8倍補(bǔ)貼，140（含）-160Wh/kg的車型按0.9倍補(bǔ)貼，160Wh/kg及以上的車型按1倍補(bǔ)貼。”
同時(shí)在2019年3月26到6月25日的過(guò)度期內(nèi)，過(guò)渡期內(nèi)250km續(xù)航以下的電動(dòng)車，只能獲得2018年10%的補(bǔ)貼，如果續(xù)航大于250km則可按2018年補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的0.6倍執(zhí)行。
目前一般的成組系數(shù)在73%~68%之間，這一數(shù)值不久之前還是0.6~0.7。也就意味者，125-140Wh/kg的系統(tǒng)能量密度對(duì)應(yīng)的單體能量密度則是170~200 Wh/kg，140~160Wh/kg的系統(tǒng)能量密度對(duì)應(yīng)的單體能量密度則是190~240 Wh/kg。
從目前的三元的材料與磷酸鐵鋰的單體能量密度來(lái)看，三元材料基本超過(guò) 200Wh/kg，磷酸鐵鋰一般水準(zhǔn)為150Wh/kg~160 Wh/kg，水平較高的企業(yè)能夠做到180~190 Wh/kg。在考慮動(dòng)力電池封裝技術(shù)的進(jìn)步，汽車整體的模塊設(shè)計(jì)運(yùn)用等因素的作用下，帶動(dòng)的系統(tǒng)能量密度與單體能量密度的比值上升影響，磷酸鐵鋰電池做到125~140Wh/kg已經(jīng)成為目前可實(shí)現(xiàn)或是在未來(lái)一到兩年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)的目標(biāo)，磷酸鐵鋰電池在乘用車領(lǐng)域已經(jīng)具有極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但考慮到高端產(chǎn)能目前還相對(duì)有限，磷酸鐵鋰的在乘用車中的應(yīng)用仍將受到一定限制。
但可以確定的是，隨著補(bǔ)貼的退坡，企業(yè)的成本壓力增大，企業(yè)為了降低成本，更多廠家選擇了價(jià)格友好的磷酸鐵鋰電池，補(bǔ)貼的退坡將對(duì)低端的成本較高三元材料形成一定的沖擊。
其次“打鐵還需自身硬”， 除了價(jià)格，磷酸鐵鋰電池性能水平的不斷提升是市場(chǎng)選擇它的更重要原因。我國(guó)的磷酸鐵鋰電池技術(shù)在全球也屬于第一梯隊(duì)，國(guó)軒高科180Wh/kg單體能量密度的磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)，在乘用車上系統(tǒng)能量密度接近130Wh/kg，能夠滿足400公里左右的續(xù)駛里程要求。其新開發(fā)的190Wh/kg的圓柱電芯產(chǎn)品也將于2019年量產(chǎn)。
最后，從供需的角度來(lái)看，磷酸鐵鋰在某些局部也有強(qiáng)勢(shì)的回歸。從需求側(cè)的角度來(lái)看，這種趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯。面對(duì)著補(bǔ)貼政策的大幅退坡，車企已經(jīng)轉(zhuǎn)換過(guò)去盲目追求能量密度的拿補(bǔ)貼思路，而開始全面市場(chǎng)化的導(dǎo)向，基于成本和性能的綜合考慮，在A00級(jí)車型需求明顯，同時(shí)2018年第5-8批新能源汽車推薦目錄中，有17款純電動(dòng)乘用車采用了磷酸鐵鋰電池。在電動(dòng)物流車、48V微混系統(tǒng)、電動(dòng)網(wǎng)約車、電動(dòng)叉車等細(xì)分領(lǐng)域上開始出現(xiàn)明顯需求，同時(shí)，在基站儲(chǔ)能、電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域，磷酸鐵鋰的應(yīng)用也開始抬頭。
從供給側(cè)的角度來(lái)看，持續(xù)下滑的原材料價(jià)格，以及過(guò)去幾年投資帶來(lái)的產(chǎn)能釋放，意味著磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)價(jià)格還將存在進(jìn)一步下降的空間。到2018年底，磷酸鐵鋰電池的系統(tǒng)價(jià)格在1~1.1元/wh左右，預(yù)計(jì)2019年將會(huì)大概率降到1元/wh以下，價(jià)格的下滑也為其更大范圍的應(yīng)用提供了可能。
在技術(shù)性能上，作為最早產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力電池技術(shù)路線，主流磷酸鐵鋰電池企業(yè)通過(guò)不斷的迭代，從電芯設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝匹配、生產(chǎn)設(shè)備、Pack輕量化等環(huán)節(jié)都做了持續(xù)性的創(chuàng)新。
但總的來(lái)看，由于磷酸鐵鋰的能量密度有限，低溫啟動(dòng)能力不佳，磷酸鐵鋰在未來(lái)很難超過(guò)三元材料，尤其是在三元材料自身仍有顯著的技術(shù)進(jìn)步空間，從三元材料的演變以及政策取向來(lái)看，NCM的811以及NCA將成為主流，單體250~300Wh/kg的三元材料將成為未來(lái)兩到三年內(nèi)的主流。國(guó)內(nèi)一些主要的磷酸鐵鋰電池企業(yè)也在積極的在布局三元材料，如國(guó)軒高科，比亞迪，而主要的三元材料供應(yīng)企業(yè)如寧德時(shí)代也在積極的發(fā)力磷酸鐵鋰，未來(lái)行業(yè)內(nèi)企業(yè)“兩條腿走路”將成為常態(tài)。
預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)磷酸鐵鋰行業(yè)需求總量將回升至12.23萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到88.06億元。
2018-2025年我國(guó)磷酸鐵鋰需求總量及規(guī)模預(yù)測(cè)圖
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另外值得注意的一點(diǎn)是，磷酸鐵鋰的市場(chǎng)正在加速整合，受原材料價(jià)格下跌和需求下滑影響，2018年以來(lái)，杭州金馬、河南朗泰、臺(tái)灣立凱等企業(yè)紛紛退出鐵鋰市場(chǎng)，而浩普瑞、特瑞、金鋰等受需求大減影響也難以穩(wěn)定生產(chǎn)，而比亞迪、貝特瑞、北大先行等龍頭卻在逆勢(shì)擴(kuò)產(chǎn)中。磷酸鐵鋰市場(chǎng)供應(yīng)體系也發(fā)生了巨變。在TOP3企業(yè)中，2017年由貝特瑞、升華、比亞迪占據(jù)，而2018年的則由德方納米、貝特瑞、湖北萬(wàn)潤(rùn)占據(jù)，市場(chǎng)占比分別為18%、16%和14%。
雖然隨著我國(guó)對(duì)磷酸鐵鋰的需求逐步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)磷酸鐵鋰行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)增加。但未來(lái)能夠給動(dòng)力電池企業(yè)大規(guī)模供貨的鐵鋰材料企業(yè)只會(huì)剩少數(shù)幾家，絕大部分企業(yè)都將轉(zhuǎn)向儲(chǔ)能或其它領(lǐng)域甚至被淘汰出局。而有資金實(shí)力、產(chǎn)品有特性、技術(shù)有創(chuàng)新、客戶結(jié)構(gòu)良好的鐵鋰材料企業(yè)會(huì)在未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置。
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