當(dāng)前速訊：誰在搶占鋰電制高點——動力電池創(chuàng)新材料全景報告

新能源汽車發(fā)展浪潮下，鋰電池需求量持續(xù)攀升，也給上游原材料供應(yīng)鏈帶來前所未有的機遇。

2022年上半年，動力鋰電池材料四大關(guān)鍵材料——正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液出貨量分別為76.4萬噸、54萬噸、54億平方米、33萬噸，同比增長61.05%、68%、59%、63%。

但是，隨著動力電池技術(shù)的革新，傳統(tǒng)材料逐漸不能滿足電池降本、提升能量密度等需求，單晶三元、硅基負(fù)極等新材料應(yīng)用加速。材料和化學(xué)體系創(chuàng)新越來越成為未來電池產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的核心競爭力。

(資料圖)

本報告將從正極材料、負(fù)極材料、電解液用鋰鹽、導(dǎo)電劑領(lǐng)域入手，探討新型材料如何為提升動力電池性能添磚加瓦，又將如何推動動力電池材料市場格局不斷演變。

全文篇幅較長，主要從以下方面展開：

一、正極材料

1.1錳基正級

1.2單晶三元

二、負(fù)極材料

2.1硅基負(fù)極

三、電解液用鋰鹽

3.1雙氟磺酰亞胺鋰鹽（LiFSI）

3.2小眾鋰鹽：二氟磷酸鋰

四、導(dǎo)電劑

4.1碳納米管材料

五、結(jié)語

一、正極材料

正極材料是提高動力電池性能的關(guān)鍵。例如，正極材料的表面特性和機構(gòu)穩(wěn)定性很大程度上決定了動力電池的安全性能和循環(huán)次數(shù)；電壓平臺、克容量和壓實密度等影響著動力電池的能量密度。

同時，正極材料也是動力電池所有環(huán)節(jié)中成本最大的部分，占比高達(dá)40%以上。隨著上游原料價格的飛速增長，在提升電池性能的基礎(chǔ)上，正極材料廠商對降本技術(shù)的研發(fā)也迫在眉睫。

目前，磷酸鐵鋰與三元材料仍為正極材料市場中的主流選擇，而低成本、高電壓的新型正極材料也接連出現(xiàn)。比如，升級領(lǐng)域涵蓋磷酸鐵鋰、三元材料的錳基正級，以及漸成動力電池主流應(yīng)用的單晶三元。

1.1 錳基正級

鎳、鈷、鋰等新能源金屬的價格上漲倒逼電池廠不斷探尋新的電池材料和技術(shù)，錳在電池領(lǐng)域的應(yīng)用正得到市場越來越多關(guān)注。其中，具備高電壓特性的錳基電池材料有望成為電池能量密度的突破點。

目前常見的錳基電池材料包括磷酸錳鐵鋰、鎳錳酸鋰、富鋰錳基和錳酸鋰。從能量密度來看，富鋰錳基＞磷酸錳鐵鋰＞鎳錳酸鋰＞錳酸鋰。因此，磷酸錳鐵鋰、鎳錳酸鋰、富鋰錳基可用于動力電池，錳酸鋰則多用于兩輪車或消費領(lǐng)域。

相較于市面上主流的磷酸鐵鋰和三元動力電池，高電壓、成本低、循環(huán)壽命短是錳基電池的共同特性。

1.1.1 磷酸錳鐵鋰：摻雜使用才是王道？

磷酸錳鐵鋰是磷酸鐵鋰的升級方向之一。與磷酸鐵鋰相比，磷酸錳鐵鋰電壓平臺可達(dá)3.8V-4.1V左右，高于磷酸鐵鋰的3.4V，在克容量幾乎相同的情況下，能量密度可提升約20%。同時，磷酸錳鐵鋰的主要原材料為錳系化合物，錳含量約40%，并非稀缺資源，中銀證券測算原料成本可較磷酸鐵鋰低約28%。

但是，磷酸錳鐵鋰目前仍存在“硬傷”。由于導(dǎo)電性差、電阻高，磷酸錳鐵鋰在充放電過程中的極化程度較大，電池的循環(huán)次數(shù)較磷酸鐵鋰減少了約1000次。為此，業(yè)界正在通過碳包覆、離子摻雜等材料改性技術(shù)努力彌補短板。

“錳基電池只會適當(dāng)占有市場，是輔助產(chǎn)品，不會成為主流。”有新能源分析師認(rèn)為，比如磷酸錳鐵鋰具有與三元5系相近的能量密度，二者混合后在提升電池安全性和使用壽命的同時，還能進一步優(yōu)化成本，在未來2-3年更多會以復(fù)配三元材料的方式加以應(yīng)用。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究員夏永高表示，當(dāng)時比亞迪舍棄磷酸錳鐵鋰技術(shù)的原因之一就是單獨使用會面臨一些難題。磷酸錳鐵鋰電池的材料粒徑需要做到50納米，粒徑小就易吸水，壓實密度也會降低，但與三元鋰電池配合使用有不錯的效果。

2022年7月，容百科技在戰(zhàn)略新品發(fā)布會上展示了4種磷酸錳鐵鋰和高鎳三元混合使用的產(chǎn)品。

具體來看，不同的摻雜比例所達(dá)到的能量密度也不同。當(dāng)磷酸錳鐵鋰占比95%時，電池能量密度為210Wh/kg，主要的競爭對手是磷酸鐵鋰市場；當(dāng)磷酸錳鐵鋰占比僅5%時，電池能量密度高達(dá)270Wh/kg，主要應(yīng)用市場為高鎳三元迭代產(chǎn)品。

民生證券測算，中性、樂觀情景下，2025年全球動力電池和兩輪車領(lǐng)域復(fù)配方案的磷酸錳鐵鋰需求量分別為11.43萬、15.41萬噸，對應(yīng)市場空間分別為75.45億、101.67億元，2022-2025年CAGR分別為229.39%、264.82%。

1.1.2 富鋰錳基：最具前景的動力電池用正極材料之一

富鋰錳基在2V-4.8V電壓平臺基礎(chǔ)上的比容量可超200mA·h/g，是目前所用正極材料實際容量的兩倍左右，被認(rèn)為是繼磷酸鐵鋰和三元材料之后最具前景的動力電池用正極材料。

但富鋰錳基充放電效率低、循環(huán)穩(wěn)定性差，使用過程中還會出現(xiàn)持續(xù)的電壓衰減，且4.8V高壓電解液是一項極具挑戰(zhàn)性的研發(fā)工作，這在一定程度上降低了其高比容量帶來的優(yōu)越性。

目前，富鋰錳基整體還處在研發(fā)階段。

中信建投數(shù)據(jù)顯示，截至2022年4月，富鋰錳基處于有效、實質(zhì)審查和公開狀態(tài)的專利數(shù)共有1000余個，主要集中在中國。其中，中南大學(xué)、福建師范大學(xué)、湖南妙勝汽車電源有限公司專利規(guī)模位居前三位。申請專利的年份自2010年起，集中爆發(fā)于2017年之后。

中信建投認(rèn)為，若高性能的富鋰錳基材料能夠得以應(yīng)用，理論上可以替代三元正極和部分鐵鋰正極，甚至創(chuàng)造出更多增量。同時，富鋰正極搭配高鋰含量負(fù)極也是材料應(yīng)用方面的亮點之一。

1.1.3 產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)布局一覽

中信證券認(rèn)為，率先發(fā)力新型錳基材料研發(fā)生產(chǎn)的正極企業(yè)和向下游電池材料延伸的錳產(chǎn)品制造商將受益，并建議圍繞這兩條主線進行投資。

從最上游的錳資源開采來看，青島中程（300208.SZ）持有東帝汶錳礦約476公頃，目前勘探面積為103.47公頃，儲量約34萬噸，錳含量約為45%-60%；三峽水利（600116.SH）則擁有錳礦開采、電解錳生產(chǎn)加工及銷售的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

原料加工企業(yè)方面，五礦資本（600390）擁有亞洲最大的四氧化三錳廠和國內(nèi)最大的電解金屬錳生產(chǎn)基地，市場占有率超50%；紅星發(fā)展（600367）子公司大龍錳業(yè)主要生產(chǎn)一次電池和鋰電池用的電解二氧化錳（錳酸鋰的主要原材料）、三元正極材料使用的高純硫酸錳等產(chǎn)品；中鋼天源（002057）則是全球最大的四氧化三錳制造商。

另有錳產(chǎn)品制造商已開始積極向下游拓展電池材料業(yè)務(wù)。

湘潭電化（002125）是國內(nèi)規(guī)模最大的電解二氧化錳生產(chǎn)企業(yè)，電解二氧化錳年產(chǎn)12.2萬噸。公司正在布局錳酸鋰、四氧化三錳等錳系新能源電池材料。為了節(jié)約資本，公司正在湖南、廣西等地尋找低成本、安全性高的優(yōu)質(zhì)錳礦資源，現(xiàn)已取得湘潭楠木沖錳業(yè)有限公司51%的控股權(quán)、廣西靖西市愛屯錳礦普查探礦權(quán)，楠木沖錳礦復(fù)產(chǎn)后，有望為公司提供資源保障。

磷酸錳鐵鋰正極材料方面，德方納米（300769.SZ）進度較為領(lǐng)先。公司現(xiàn)具有百噸級別的中試線，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)送樣電池廠，電池端測試已基本完成，現(xiàn)已進入車端驗證階段。當(dāng)升科技（300073.SZ）、廈鎢新能（688778.SH）則仍處于小試階段。有業(yè)內(nèi)人士稱，磷酸錳鐵鋰目前沒有規(guī)模化應(yīng)用，但應(yīng)該很快會提上議程。

值得一提的是，2021年“寧王”也已悄然布局磷酸錳鐵鋰材料業(yè)務(wù)。

富鋰錳基方面，國內(nèi)已有多家公司儲備了相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)。容百科技、當(dāng)升科技目前已進入小試階段。多氟多、振華新材等企業(yè)據(jù)悉也開展了富鋰錳基相關(guān)研發(fā)工作。

1.2 單晶三元

單晶化路線作為提升動力電池正極材料能量密度的主要方式之一，市場滲透率逐步提升。

據(jù)鑫欏咨詢，中國單晶三元在三元正極材料市場中的占比從2019年的20%左右，上升至2022年前四個月的42.7%，預(yù)計2022全年的市占率將保持在40%以上。

渤海證券等多家研究機構(gòu)認(rèn)為，三元材料的單晶化與高鎳化路線將殊途同歸，長遠(yuǎn)來看，高鎳低鈷乃至高鎳無鈷的單晶三元材料體系將會成為國內(nèi)動力電池主流應(yīng)用品種。

1.2.1 單晶中鎳：當(dāng)前性價比突出

從國內(nèi)各型號電池單晶材料占比來看，單晶中鎳占比較高。其中，5系占比最高，6系排名第二但占比逐漸增加，主要代表產(chǎn)品為Ni55（55/15/30）和Ni65（65/7/28）。

為什么中鎳成為當(dāng)前主流？

首先，從能量密度來看，通過提高電壓平臺，單晶中鎳6系能量密度與多晶鎳8系產(chǎn)品基本持平。廈鎢新能此前發(fā)布公告稱，公司6系高電壓對標(biāo)8系高鎳，7系高電壓對標(biāo)9系超高鎳。

其次，從成本來看，Ni65高電壓三元與Ni8系高鎳三元相比，用22%的錳替代了18%的鎳和4%的鈷。而錳價遠(yuǎn)低于鎳價和鈷價，wind數(shù)據(jù)顯示，2022年7月底，錳、鎳、鈷價格分別為7126元/噸、18.01萬元/噸、33.7萬元/噸。華安證券表示，由于單晶中鎳產(chǎn)品鎳鈷用量較少，在近期鎳鈷價格擾動下具備一定成本優(yōu)勢。當(dāng)前，單晶6系毛利率已接近高鎳三元，體現(xiàn)較強的定價能力和盈利水平。

最后，從安全性來看，上文提到了單晶材料內(nèi)部沒有晶界，在多次循環(huán)后幾乎不會出現(xiàn)粉碎情況。據(jù)天風(fēng)證券，Ni55電芯即便在持續(xù)充放電過程中被針刺穿也僅僅是發(fā)煙、發(fā)熱而不會起火燃燒。欣旺達(dá)相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，欣旺達(dá)采用單晶高電壓鎳5X體系材料，產(chǎn)熱較其它體系低至少18%，熱失控溫度則比其它體系高30%以上。

1.2.2 單晶高鎳：市場份額逐步提升

由于單晶高鎳層狀正極具有獨特的一體化單晶結(jié)構(gòu)，機械強度高、比表面積小，相較于多晶高鎳層狀正極具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，單晶高鎳層狀正極還具備更好的倍率性能、安全性以及機械穩(wěn)定性和壓實密度。

但是，單晶高鎳層狀正極的合成路線還不夠成熟，存在能耗高、合成成本高等問題。

中南大學(xué)紀(jì)效波教授課題組在針對單晶高鎳正極的研究中指出，單晶高鎳層狀正極的發(fā)展仍處于早期階段，需要進一步優(yōu)化和探究，但其在高性能鋰離子電池方面仍有前景。

當(dāng)前，高鎳8系三元材料目前仍以多晶體系為主，隨著寧德時代等頭部企業(yè)加速局，單晶高鎳在8系領(lǐng)域的市場滲透率逐步提升，滲透率已從2019年的0.8%增長至2022年一季度的13.5%。

1.2.3 市場競爭格局集中，頭部企業(yè)單晶中鎳、高鎳齊發(fā)力

由于單晶材料制備需進行多次高溫?zé)Y(jié)，同時，在合成的過程中還要克服大單晶對容量及功率性能的負(fù)面影響，遇到高端產(chǎn)品還需要包覆、摻雜、水洗等工序，工藝相對復(fù)雜。

高技術(shù)門檻帶來了行業(yè)的高集中度。據(jù)鑫欏資訊，2021、2022年前4月國內(nèi)單晶三元廠商CR3分別為60%、61%。其中，振華新材、長遠(yuǎn)鋰科、廈鎢新能憑借技術(shù)優(yōu)勢快速搶占市場份額，2022年前四月分別占比20%、20%、15%。

振華新材早在2009年就完成了大單晶三元正極材料的研發(fā)及生產(chǎn)，2021年市占率第一。據(jù)國泰君安，目前該公司已批量銷售多款一次顆粒大單晶5系、6系和8系產(chǎn)品，在研鎳9系、低鈷無鈷等進一步提高能量密度及性價比的單晶三元產(chǎn)品也在向下游主要動力企業(yè)送樣認(rèn)證中，有望充分保證其產(chǎn)品端競爭力。

產(chǎn)能方面，振華新材沙文二期2.6萬噸高鎳三元及鈷酸鋰項目（含技改，主要投向單晶）、義龍二期2萬噸高鎳三元正極項目（主要投向單晶）預(yù)計2022年投產(chǎn)。2022年6月，該公司發(fā)布公告稱，擬募資不超60億元用于義龍三期10萬噸高鎳產(chǎn)能，預(yù)計2025年分階段投產(chǎn)。

長遠(yuǎn)鋰科目前絕大部分產(chǎn)品均采用單晶技術(shù)。該公司NCM523單晶鎳含量50%-58%系列產(chǎn)品、NCM622單晶鎳含量60%-65%系列產(chǎn)品實現(xiàn)量產(chǎn)；NCM811已實現(xiàn)量產(chǎn)，第二代單晶產(chǎn)品已經(jīng)完成中試開發(fā)驗證；9系NCM單晶產(chǎn)品率先完成設(shè)計開發(fā)，客戶進入噸級試產(chǎn)階段。

長遠(yuǎn)鋰科高新一期4萬噸高鎳三元正極（可兼容單晶高電壓）已建成投產(chǎn)；高新二期4萬噸高鎳三元正極項目（可兼容單晶高電壓），預(yù)計2022年建成。當(dāng)前，該公司產(chǎn)品已進入寧德時代、比亞迪供應(yīng)鏈。

廈鎢新能主打單晶中鎳高電壓，產(chǎn)品涵蓋4.40V、4.45V、4.48V、45V等高電壓系列，4.55V系列產(chǎn)品也正處于研發(fā)進程中。

2020年，該公司為中創(chuàng)新航的高電壓Ni5系提供材料，最終量產(chǎn)的590模組電池搭載于國內(nèi)首款續(xù)航里程超過600公里的SUV廣汽埃安AionLX。

廈鎢新能最新開發(fā)的Ni68系產(chǎn)品在安全性與成本方面具備綜合優(yōu)勢，且在能量密度方面與NCM811材料持平。該材料目前已成功應(yīng)用到續(xù)航里程超過1000公里的電動車上并實現(xiàn)大批量供貨。

在技術(shù)和成本優(yōu)勢的加持下，廈鎢新能高電壓三元材料收入占比快速提升，從2019年的不足25%，上升至2022年一季度的81.14%。

二、負(fù)極

負(fù)極是鋰電材料中最成熟的環(huán)節(jié)，在鋰電池中起主要起到儲存和釋放能量的作用，主要影響鋰電池的電池效率、循環(huán)性能等。

負(fù)極材料分為碳系材料和非碳系材料，目前市場應(yīng)用主流材料為碳系材料中的石墨類。而石墨類材料又可分為石墨為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球。由于人造石墨循環(huán)性能、安全性能相對突出，已廣泛應(yīng)用于動力電池和儲能電池；能量密度高、循環(huán)性能差的天然石墨則多適用于數(shù)碼電池。若要如需進一步提升動力電池能量密度，就不得不提到負(fù)極的新材料應(yīng)用——硅基負(fù)極。

2.1 硅基負(fù)極

隨著正極比容量的不斷上升，負(fù)極的比容量也收到了挑戰(zhàn)。

由于市場主流石墨負(fù)極在實際應(yīng)用中，石墨比容量達(dá)到了約330—370mAh/g，已觸及理論比容量372mAh/g的天花板；但硅的比容量超石墨10倍，能達(dá)4200mAh/g。

從技術(shù)路線來看，硅碳復(fù)合材料、硅氧復(fù)合材料是硅基負(fù)極的主要技術(shù)路線。

硅碳復(fù)合材料是由指納米硅與石墨材料混合而成，擁有克容量高、充放電效率高等特點；硅氧復(fù)合材料制備較為復(fù)雜，但循環(huán)性能和倍率性能優(yōu)于其他硅基負(fù)極材料。東方證券認(rèn)為，近年來，硅氧負(fù)極的首次效率經(jīng)過材料廠家的努力已經(jīng)提升顯著，其更優(yōu)的綜合性能為未來硅基負(fù)極的發(fā)展指明方向。

2.1.1 兩大領(lǐng)域加速硅基負(fù)極放量

動力電池尤其是4680圓柱電池的需求上量，逐漸打開了硅基負(fù)極的市場空間。

其中，特斯拉早在2017年搭載21700電池時就已經(jīng)引入了“摻硅”技術(shù)，大約摻了5%—6%的硅合金，占比較小。由于4680的不銹鋼殼體機械強度大，可充分吸收硅在充放電過程中的膨脹力，未來硅的摻雜比例或超10%。

隨著圓柱電池技術(shù)的不斷成熟，寧德時代、億緯鋰能等各大廠商已開始加速布局，光大證券預(yù)計2025年全球4680電池裝機量將達(dá)264GWh。

除圓柱電池外，使用硅基負(fù)極的方形電池應(yīng)用范圍也在逐步擴大。

2022年1月，智己汽車首次提出使用“摻硅補鋰”技術(shù)，電池單體能量密度可實現(xiàn)300Wh/kg 。與此同時，戴姆勒G-Class、蔚來ET7、廣汽埃安等車型都將搭載含有硅基負(fù)極的動力電池。

與此同時，快充的快速到來也對硅基負(fù)極市場起到了催化作用。

據(jù)天風(fēng)證券，目前主流的動力電池包已能支持2C充電倍率，往上提升類似木桶效應(yīng)，短板在負(fù)極，負(fù)極析鋰問題還待解決。由于硅的析鋰風(fēng)險小，且相較于碳所能接受的0.1V電壓，硅可忍受0.4V，采用硅負(fù)極成為解決負(fù)極短板的方法之一。

在動力電池與快充等因素的加持下，高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，我國硅基負(fù)極出貨量由2015 年的0.03萬噸增長至2020年的0.6萬噸，年復(fù)合增速達(dá)到了82%，已達(dá)到穩(wěn)定批量生產(chǎn)狀態(tài)。信達(dá)證券則表示，在具體應(yīng)用方面，硅基負(fù)極搭配高鎳三元使用效果更加突出，預(yù)計硅基負(fù)極摻雜比例將逐年提升，2025年全球硅基負(fù)極需求量將達(dá)23.1 萬噸。

2.1.2 量產(chǎn)企業(yè)較為有限

當(dāng)前，布局硅基負(fù)極的企業(yè)大體可分為三類：一是自身從事負(fù)極研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)，如貝特瑞、杉杉股份、璞泰來等；二是科研院校的創(chuàng)始團隊，如天目先導(dǎo)等；三是跨界布局的電池企業(yè)或，如國軒高科等。

雖然參與企業(yè)眾多，但是可實現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)有限，因此目前市場集中度較高。

行業(yè)代表企業(yè)貝特瑞硅碳負(fù)極材料的技術(shù)已更新至第三代產(chǎn)品，比容量從第一代的650mAh/g提升至第三代的1500mAh/g，更高容量的第四代硅碳負(fù)極材料產(chǎn)品也正在開發(fā)中。同時，硅氧負(fù)極材料部分產(chǎn)品的比容量達(dá)到1,600mAh/g以上。

公司在2022年2月發(fā)布公告稱，擬在深圳市光明區(qū)內(nèi)投資建設(shè)年產(chǎn)4萬噸硅基負(fù)極材料項目，項目預(yù)計總投資50億元。

杉杉股份則在硅氧負(fù)極布局上較為領(lǐng)先，公司第三代硅氧產(chǎn)品（克容量1350mAh/g）首次效率已達(dá)到90%，2021年硅氧負(fù)極出貨量實現(xiàn)百噸級。

2022年6月，公司發(fā)布公告稱，擬50億元投建年產(chǎn)4萬噸鋰離子電池硅基負(fù)極材料一體化基地項目。其中，一期規(guī)劃年產(chǎn)能1萬噸，預(yù)計2022年底開工；二期項目規(guī)劃年產(chǎn)能3萬噸，預(yù)計2024年底開工。

客戶方面，杉杉股份的高容量硅基負(fù)極在2017年就實現(xiàn)了量產(chǎn)并供貨，并于2018年為寧德時代供貨測試。

三、電解液用鋰鹽

作為電解液的核心材料，溶質(zhì)鋰鹽在很大程度上決定著電池的功率密度、能量密度、循環(huán)及安全性能等。

目前成本相對較低的六氟磷酸鋰仍為電解液溶質(zhì)鋰鹽主流選擇。但是，在動力鋰電池高電壓和高鎳化的趨勢下，各大電池企業(yè)似乎已達(dá)成共識，即通過添加新型鋰鹽優(yōu)化電解液配方，為電池綜合性能表現(xiàn)賦能。因此，以雙氟磺酰亞胺鋰、二氟磷酸鋰等為代表的下一代新型有機鋰鹽備受市場關(guān)注。

3.1 雙氟磺酰亞胺鋰鹽（LiFSI）

LiPF6（六氟磷酸鋰）化學(xué)性質(zhì)并不穩(wěn)定，但由于成本較低，常年占據(jù)市場主流。而擁有高離子電導(dǎo)率、高電化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的LiFSI（雙氟磺酰亞胺鋰）卻因為收率低、價格較高等原因仍未得到大規(guī)模應(yīng)用。但長期來看，LiFSI或逐步得到下游認(rèn)可，有望從新型添加劑進化為主流鋰鹽。

3.1.1 成本有望降至與六氟相當(dāng)

溶質(zhì)鋰鹽作為電解液的核心組分，在電解液中的質(zhì)量占比僅約13%，但在制造成本方面占比高達(dá)60%以上。因此，LiFSI雖然性能更加優(yōu)越，但高昂的生產(chǎn)成本在一定程度上阻礙了其市場的擴展。

造成LiFSI成本較高的原因主要有兩方面，首先是技術(shù)壁壘高，制備工藝復(fù)雜、收率低、不易量產(chǎn)，康鵬科技招股書顯示，LiFSI制造費用在總成本中的占比高達(dá)5-6成，人工占1成，而六氟磷酸鋰人工制造合計成本僅占總成的約2成；其次是污染較大，天賜材料的調(diào)研顯示，生產(chǎn)雙氟的污染物每噸處理費高達(dá)1萬元，若不能實現(xiàn)資源循環(huán)再利用，將會抬高生產(chǎn)成本。

隨著技術(shù)的不斷成熟，疊加產(chǎn)品規(guī)模化帶來的邊際效應(yīng)，LiFSI的經(jīng)濟性開始顯現(xiàn)。

“目前LiFSI工藝處于快速發(fā)展階段，更新較快，氯磺酸法LiFSI的制造成本已可控制在12萬元/噸左右，LiFSI制造工藝中，部分核心原料使用效率偏低，后續(xù)仍有較大提升空間，隨著工藝進步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模化效應(yīng)的推動，未來氯磺酸法每噸LiFSI成本預(yù)計可以降至10萬左右，基本接近頭部企業(yè)六氟的生產(chǎn)成本。”此前有基金經(jīng)理在接受第一財經(jīng)采訪時表示。

LiFSI的價格也證明了成本確實在逐步優(yōu)化。2017-2021年，LiFSI的單噸價格分別為70萬、55萬、49萬、45萬、40萬元，而六氟磷酸鋰的價格在2021年最高漲至56.5萬元噸，一度超過了LiFSI。

隨著價格的下降，多家研究機構(gòu)認(rèn)為，LiFSI有望從目前的添加劑角色升級為單獨使用。高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，頭部電池企業(yè)的LiFSI添加比例約為0.5%-3%，部分企業(yè)添加LiFSI的主流配方已經(jīng)提升至3%-6%。高工鋰電預(yù)測，將LiFSI作為通用鋰鹽添加劑的情況下，2025年需求量將達(dá)到13萬噸，市場規(guī)模約105億元；如果作為溶質(zhì)來替代現(xiàn)有的鋰鹽，2025年需求量將達(dá)到21萬噸，市場規(guī)模高達(dá)170億元。

3.1.2 全球產(chǎn)能看中國

“目前國內(nèi)企業(yè)紛紛加碼布局LiFSI，根據(jù)已披露的企業(yè)規(guī)劃統(tǒng)計，LiFSI產(chǎn)能有望在2023-2024年迅速增長，加速LiFSI在鋰鹽領(lǐng)域的滲透。”上述基金經(jīng)理稱。據(jù)中信證券統(tǒng)計，未來5年全球LiFSI規(guī)劃新增產(chǎn)能中98%來自中國企業(yè)。

從具體企業(yè)來看，天賜材料（002709.SZ）的LiFSI產(chǎn)能2020年已占全球總產(chǎn)能的32%，2025年預(yù)計可達(dá)43%。

多氟多（002407.SZ）2020年的LiFSI產(chǎn)能位居全球第三，截至2022年4月，公司已具備1600噸LiFSI產(chǎn)能。

相較于其他企業(yè)，天賜材料和多氟多成本優(yōu)勢突出。據(jù)中信證券測算，若LiFSI市場價格為45萬元/噸，則LiFSI的毛利率普遍在40%以上，天賜材料和多氟多目前披露的工藝路線多個環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化效率超95%，毛利率可超70%。

永太科技（002326.SZ）的LiFSI產(chǎn)能2020年僅占全球3%，中信證券預(yù)測其2025年將躍增至15%，與新宙邦（300073.SZ）并列第二。

從目前下游市場情況看，永太科技表示，下游接受度比較高。當(dāng)前市場對電池能量密度、熱穩(wěn)定性、安全性的要求越來越高，LiFSI相對于六氟磷酸鋰具有明顯的性能優(yōu)勢，需求也越來越明顯。短期來看，LiFSI與六氟磷酸鋰是并存的局面，但LiFSI作為六氟磷酸鋰的升級替代產(chǎn)品，未來在極端情況下也可能出現(xiàn)全部使用LiFSI的情況，這也需要整個行業(yè)的產(chǎn)能逐步放量形成堅實的保障。

3.2 小眾鋰鹽：二氟磷酸鋰（LiDFP）

二氟磷酸鋰最初是被用于提高石墨||NMC電池倍率性能的添加劑，可以提高電池的低溫性能。這是因為單獨添加二氟磷酸鋰或與其他添加劑時界面阻抗降低。業(yè)界相關(guān)研究報告還顯示，使用二氟磷酸鋰作為電解液添加劑可以使得富鎳正極在4.8V超高截止電壓下穩(wěn)定循環(huán)200次。

2021年9月，特斯拉申請了“用于儲能設(shè)備的二氟磷酸鹽添加劑化合物及其方法”的專利。特斯拉的目標(biāo)旨在改變電池單元性能，同時降低其生產(chǎn)成本。

據(jù)公開資料顯示，當(dāng)前布局二氟磷酸鋰的企業(yè)并不多。

高工鋰電顯示，宏氟鋰業(yè)是國內(nèi)最早實現(xiàn)二氟磷酸鋰產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，也是國內(nèi)僅有的幾家在二氟磷酸鋰領(lǐng)域具備百噸以上產(chǎn)能規(guī)模的企業(yè)。2019年2月，公司首條300噸二氟磷酸鋰生產(chǎn)線正式量產(chǎn)。

上市公司方面，天賜材料到2022年6月二氟磷酸鋰產(chǎn)能規(guī)劃為0.72萬噸；2021年7月，石大勝華公告新增一萬噸二氟磷酸鋰產(chǎn)能；另有新宙邦、天際股份等在二氟磷酸鋰領(lǐng)域也有所布局。

四、導(dǎo)電劑

導(dǎo)電劑是鋰電池材料的重要組成部分，可以增加活性物質(zhì)之間的導(dǎo)電接觸、提升電子在電極中的傳輸速率，從而增強鋰電池的倍率性能、改善循環(huán)壽命。

常用導(dǎo)電劑包括炭黑類、導(dǎo)電石墨類、VGCF（氣相生長碳纖維）、碳納米管以及石墨烯等。其中，碳納米管和石墨烯為新型導(dǎo)電劑材料，石墨烯由于高倍率性能不理想，尚未得到廣泛應(yīng)用，而碳納米管材料憑借突出的性能優(yōu)勢，市場關(guān)注度不斷提升。

4.1 碳納米管材料

作為提升鋰電池性能的關(guān)鍵輔材，新型碳納米管材料正悄然攪動導(dǎo)電劑市場格局。

天奈科技（688116.SH）、道氏技術(shù)（300409.SZ）、黑貓股份（002068.SZ）等紛紛公告加碼相關(guān)產(chǎn)能，寧德時代（300750.SZ）、比亞迪（002594.SZ）也已將觸角伸到這一新興領(lǐng)域。

高工鋰電表示，未來幾年新型導(dǎo)電劑特別是碳納米管導(dǎo)電劑將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)導(dǎo)電劑，中國碳納米管導(dǎo)電漿料出貨量預(yù)計將從2022年的12萬噸增至2025年的32萬噸，成為鋰電池導(dǎo)電劑領(lǐng)域成長性最高的種類。

4.1.1 性能優(yōu)勢突出，經(jīng)濟性逐漸顯現(xiàn)

碳納米管（CNT）又稱巴基管，是一種力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等性能突出纖維狀導(dǎo)電劑，主要應(yīng)用在動力鋰電池領(lǐng)域。“相比其他導(dǎo)電材料，碳納米管的最大優(yōu)勢在于添加量少、對材料的沖擊強度影響小、不會脫碳、綜合性價比高等。”泰信現(xiàn)代服務(wù)業(yè)混合基金經(jīng)理黃潛軼表示。

除性能優(yōu)勢貼合下游需求，碳納米管的經(jīng)濟性開始逐步顯現(xiàn)。

由于原料及能源價格不斷上漲，2021年底炭黑報價漲至約10萬元/噸；碳納米管則伴隨規(guī)模化的到來快速降本，根據(jù)天奈科技公告，2021年前三季度碳納米管粉體均價已降至22.2萬元/噸，同比下降38.6%。國信證券中性預(yù)測，2022年單噸正極材料添加3%炭黑SP的成本為0.21萬元，添加0.5%/1.0%/1.5%碳納米管成本為0.11萬/0.21萬/0.32萬元，兩者基本相當(dāng)。

4.1.2 三元、鐵鋰應(yīng)用市場預(yù)計超200億元

事實上，由于導(dǎo)電劑僅占電池成本約1%，成本敏感度低，下游電池廠商接受度較高。

當(dāng)前，碳納米管在動力電池領(lǐng)域開始加速滲透，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括磷酸鐵鋰、高鎳三元以及硅基負(fù)極。

其中，磷酸鐵鋰電池添加的碳納米管導(dǎo)電劑比例更高。據(jù)悉，石墨烯復(fù)合導(dǎo)電漿料與碳納米管粉體等以7：3的配比混合攪拌，適配磷酸鐵鋰電池性能更好。

伴隨磷酸鐵鋰電池裝機占比提升，碳納米管出貨量有望快速增長。高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，2021年全球磷酸鐵鋰電池碳納米管漿料需求量為5萬噸，市場規(guī)模達(dá)到18億元，預(yù)計到2025年需求量將達(dá)到39萬噸，市場規(guī)模達(dá)到150億元。

與此同時，在4680等高能量密度電池帶動下，高鎳正極有望持續(xù)放量。高能量密度電池所使用的導(dǎo)電劑主要為碳納米管導(dǎo)電漿料，以此來彌補高鎳正極導(dǎo)電性差的問題。

高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，2021年全球三元電池碳納米管漿料需求量為3.2萬噸，市場規(guī)模達(dá)到13億元，預(yù)計到2025年需求量將達(dá)到16.6萬噸，市場規(guī)模達(dá)到63億元。

硅基負(fù)極中碳納米管尚未開始大規(guī)模應(yīng)用。碳納米管分為單壁管和多壁管，硅基負(fù)極所使用的碳納米管為單壁管，全球目前僅俄羅斯的OCSiAl可以量產(chǎn)90噸/年的單壁碳納米管，價格較高。

道氏技術(shù)當(dāng)前批量試產(chǎn)產(chǎn)品的G／D比等技術(shù)指標(biāo)已處于國際領(lǐng)先水平，“目前公司的1-4代導(dǎo)電劑產(chǎn)品主要應(yīng)用于磷酸鐵鋰和三元電池領(lǐng)域，我們正在組織第5代單壁管于2022第三季度實現(xiàn)量產(chǎn)。單壁管未來的使用方向主要是導(dǎo)電劑和硅碳負(fù)極中的應(yīng)用。”道氏技術(shù)稱。

4.1.3 頭部廠商兩月三度加碼產(chǎn)能

隨著碳納米管市場的逐步放量，多家公司相繼開展業(yè)務(wù)布局。

其中，行業(yè)龍頭天奈科技分別于2022年5月、6月公告了三次碳納米管項目投資。

高工產(chǎn)研鋰電數(shù)據(jù)顯示，最近兩年天奈科技碳納米管導(dǎo)電漿料產(chǎn)品銷售額穩(wěn)居行業(yè)首位，2021年市場份額占比43.4%。公司目前共有三代產(chǎn)品實現(xiàn)批量供貨，第四代、第五代正處于中試階段。東吳證券預(yù)計上述項目將于2024年起貢獻產(chǎn)量，從而進一步加強公司在碳納米管的領(lǐng)先優(yōu)勢。

另一行業(yè)領(lǐng)先者道氏技術(shù)則獲得了比亞迪的“加持”。

道氏技術(shù)表示，比亞迪一直是公司核心客戶，未來公司將和比亞迪在戰(zhàn)略層面進行全方位的合作。除比亞迪外，公司產(chǎn)品也已小批量供貨寧德時代等三元客戶。

產(chǎn)能方面，目前公司規(guī)劃青島、江門、龍南、蘭州四大生產(chǎn)基地，預(yù)計2022年底漿料產(chǎn)能達(dá)4萬噸。

炭黑龍頭黑貓股份也于2022年4月發(fā)布公告稱布局碳納米管領(lǐng)域。

此外，為完善產(chǎn)業(yè)鏈布局，鋰電池巨頭寧德時代也不甘示弱，于2021年12月快速步入碳納米管行業(yè)。

4.1.4 碳納米管和炭黑將呈并存格局

2021年國內(nèi)碳納米管導(dǎo)電劑滲透率約21%。“隨著對電池高能量密度的追求提升，碳納米管導(dǎo)電劑的性能優(yōu)勢不斷凸顯，市場接受度有望持續(xù)提升，碳納米管滲透率2025年有望提升至61%。”黃潛軼稱。

高工鋰電則預(yù)計，2025年中國新型導(dǎo)電劑市場占比將達(dá)57%，其中碳納米管導(dǎo)電劑占比將達(dá)55%。這意味著碳納米管和炭黑等未來會是并存的格局。

華創(chuàng)證券認(rèn)為，不同的導(dǎo)電劑在成本、導(dǎo)電性能、吸液性能等方面各具優(yōu)勢，綜合考量下，未來導(dǎo)電劑體系逐步從單一化走向多元復(fù)合化將是大勢所趨。

五、結(jié)語

動力電池的革新之路從未停止。

中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽明高曾公開表示，中國動力電池創(chuàng)新，要從電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新逐步發(fā)展到材料體系創(chuàng)新。這是一個更加復(fù)雜、更需要時間積累的領(lǐng)域，也是全球動力電池創(chuàng)新的制高點。

當(dāng)前，我國新能源企業(yè)在動力電池材料研發(fā)及擴產(chǎn)方面的努力有目共睹。動力電池性能的提升遠(yuǎn)未到終局，多元化應(yīng)用場景帶來動力電池的需求分化，未來材料體系創(chuàng)新仍值得期待。

參考資料：

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20220706-倪煉山-單晶高鎳層狀正極所面臨的挑戰(zhàn)及改善策略（Advanced Energy Materials）

20220706-國泰君安-三元正極行業(yè)系列之一:技術(shù)迭代探討 三元正極的高鎳化、高電壓化和單晶化

20220630-信達(dá)證券-硅基負(fù)極材料應(yīng)用有望加速

20220630-東方證券-硅基負(fù)極：新一代鋰電材料，市場化進程加速

20220613-華安證券-新能源鋰電池系列報告之十：性能成本經(jīng)濟性雙輪驅(qū)動單晶三元優(yōu)化選擇放量高增

20220509-許康-添加劑促進富鎳正極在4.8V下超高壓循環(huán)（Nature Energy）

20220429-中信建投-電池科技前瞻系列報告之二十二：富鋰錳基氧化物，層狀結(jié)構(gòu)正極尋夢

20220330-中信證券-金屬行業(yè)錳行業(yè)深度報告：不容忽視的第四種電池金屬

20211203-中信證券-新型鋰鹽 LiFSI:鋰電中游材料的下一個風(fēng)口

20210524-趙沖-電解液氟代鋰鹽“新勢力”（高工鋰電）

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