磷酸铁锂板块介绍及产业链分析

板块介绍

     磷酸铁锂晶体为橄榄石型结构，该独特的结构赋予磷酸铁锂优异的循环性能和安全性。由于磷酸根中P-O化学键结合能力强，因此在锂离子嵌入-脱出时，磷酸铁锂的空间骨架结构不易发生形变，使得磷酸铁锂具有良好的循环稳定性。即使在高温或过充条件下，磷酸铁锂仍能够保持结构骨架稳定，因此磷酸铁锂电池具有较好的安全性。磷酸铁锂不含钴等贵金属，价格低廉且相对稳定。

磷酸铁锂生产工艺

磷酸铁锂的规模化的生产工艺可以分为固相法与液相法两类。固相法与液相法各有优劣。固相法的主要优势在于工艺步骤简单，压实密度较高；但需要两步烧结，成本较高，同一批次产品的粒径大小也较难控制。而液相法产品粒径均一，批次稳定性好；但压实密度较低。国内磷酸铁锂生产厂商中，固相法的代表为贝特瑞、湖南裕能；液相法的代表为德方纳米。

宁德时代推出“CTP”方案，将磷酸铁锂系统能量密度提升至160Wh/kg。“CTP”方案在卡客车以及混动游船中都有应用，乘用车首款车型将为北汽EU5。比亚迪推出“刀片电池”方案，提高安全性，系统能量密度可达160Wh/kg。“刀片电池”将电芯的宽度拉长、厚度降低，再通过少数几个大模块组合成电池包。刀片电池主要是基于磷酸铁锂体系，可以将体积利用率提高50%以上，制造成本降低30%，系统能量密度达到160Wh/kg。“刀片电池”方案最先应用在比亚迪“汉”的纯电动车型中。

磷酸铁锂电池的优缺点

与三元电池相比，磷酸铁锂电池只有一个缺点能量密度不足。所以以比亚迪、宁德时代为代表的企业在努力的利用磷酸铁锂的优势来弥补这个缺点，目前已取得一定的成绩。

（1）成本低由于不需要钴金属，所以磷酸铁锂电池成本较低，目前售价0.65元/wh，远低于三元电池0.85元/w。但未来两者成本均有下降的空间。

（2）安全性能好磷酸铁锂电池极少发生爆炸等事情，所以被广泛应用于载人数量较大的大巴车。

（3）技术进步飞快利用磷酸铁锂的安全性冗余来弥补能量密度不足，例如宁德时代的CTP技术，也就是Cell to PACK，减少生产零部件，电池能量密度能够达到200Wh/Kg。同样比亚迪的刀片电池技术能将体积密度提高50%，这两种技术是2019年电池企业在系统层面最“漂亮”的创新，将对增加车辆续航里程，提升新能源汽车安全性、降低电池成本等具有重要意义。归根原因是充分利用磷酸铁锂的安全性过剩，将电池做大，来弥补能量密度不足。

（4）商业化快速落地宁德时代和北汽达成了CTP应用战略合作，比亚迪的刀片电池也将2020年3月率先应用于汉这款车上。

磷酸铁锂供应分析

磷酸铁锂动力电池装机集中度高，强者恒强；龙头公司在非动力领域也同时发力。2019年和2020年前9月磷酸铁锂动力电池装机CR3分别为83%和87%，龙头CATL的份额由54%上升至59%，集中度呈提升趋势。其中CATL凭借配套多款车型以及在客车方面的优势，市占率由54%提升至59%；比亚迪推出刀片电池供不应求，市占率小幅提升至15%。此外，CALT、比亚迪、国轩高科和亿纬锂能在储能、电动船舶、两轮车方面也积极布局，相关业务高速发展。

从产能规划上看，预计2021年磷酸铁锂材料紧平衡，头部企业市占率将提升。根据不完全统计，2020年底磷酸铁锂产能将达到27.9万吨，其中主要增量来自于德方纳米和湖南裕能。预计2021年22万吨的需求，考虑到补库存的情况实际需求可能更高，再考虑到27.9万吨中包含部分新增产能需要爬坡时间，目前看磷酸铁锂材料环节供需紧平衡。考虑到液相法扩产周期接近一年，固相法相对更短，预计产能紧张情况不会持续太久。从产能规划格局上看，行业集中度将显著提升，其中德方纳米仍维持龙头地位，2020年底和目前在建产能均位于行业第一，2021年市占率有望回升至29%以上；湖南裕能在获得宁德时代和比亚迪增资后计划将产能扩充至10万吨以上，位于行业第二。

磷酸铁锂需求分析

1)    动力电池

受益全球电动化趋势，磷酸铁锂市场空间广阔。叠加新能源汽车补贴退坡的影响，中低端乘用车降本压力增加，性价比成首选因素，三元切换磷酸铁锂趋势确定，大部分车企逐步推出铁锂版本车型实现降本，铁锂渗透率持续提高。叠加CTP和刀片电池技术突破，催生磷酸铁锂正极巨量需求。预计2021年动力电池铁锂需求约100GWh，储能铁锂需求约25GWh，叠加两轮需求，21年对应磷酸铁锂需求将超24万吨。

性价比驱动下推广目录中磷酸铁锂车型占比持续提升，销量前10车型中有6个车型均推出磷酸铁锂版本。在成本驱动下，各大车企纷纷推出磷酸铁锂车型，推广目录中磷酸铁锂车型占比持续提升，2020年12批推广目录中共43款新能源乘用车，磷酸铁锂车型19款，占比44%。在2020年1-11月纯电动乘用车销量排行中，前五的车型除AionS外均有铁锂版本或者仅铁锂版本，在前十的车型中有6个车型均推出了铁锂版本。

2)    储能及铅酸替代

电化学储能的核心需求在于高安全、长寿命和低成本。2019年全球家用储能产品出货量中磷酸铁锂电池占比41%，同比提升约7%；三元锂电池占比55%，其他锂电池占比4%；国内电力系统储能锂电池出货量中磷酸铁锂电池占比达96%。由于5G基站的功耗大幅提升，而现有机房空间和设施很难承载后备电源容量极大的扩容需求。磷酸铁锂电池具有较高的能量密度，且在安全性、循环寿命、快速充放等方面具备明显优势，可减少对市电增容改造的需求，降低建设和运营成本。虽然目前磷酸铁锂电池价格仍高于铅酸电池，但在全生命周期成本的评价体系下，磷酸铁锂电池与铅酸电池的度电成本已相差无几，且随着技术进步磷酸铁锂电池还存在着较大的降本空间，因此磷酸铁锂电池取代铅酸电池成为5G时代基站后备电源的主流技术路线。

2020年，国内三大通运营商与中国铁塔相继发布磷酸铁锂电池集中采购计划，目前已明确采购量约4GW。未来5年5G基站的储能系统需求近35GWh。根据民生证券的测算，预计2021-2025年5G基站的磷酸铁锂电池储能需求近35GWh，其中2025年磷酸铁锂电池储能需求约4.4GWh。