（报告出品方/作者：信达证券，武浩、张鹏）

1.1新能源车对碳中和有重要意义

碳中和成为全球共识，并进入加速发展期。碳中和在2019年以来成为全球范围内的共识，并进入加速发展期。中国成立了高规格的碳达峰、碳中和领导小组，正在构建1+N的政策体系；欧盟承诺2030年底，温室气体排放量较1990年减少55%，并发布了一揽子计划，涉及能源、运输、制造、航空、航运、农业等众多产业，其中汽车行业2035年碳排放要降低100%，也就是实现零排放；美国宣布重返巴黎协定，并提出2030年零排放汽车占比将达到50%。

目前全球GDP中占比75%的国家、碳排放中占比65%的国家都宣布了碳中和目标。从能源结构转型的角度看，全球主要经济体试图构建新能源经济链，发展供给侧的光伏、风电和需求侧的新能源车、以及存储侧的储能具有重大意义。据国际可再生能源署预测，面向1.5度温控目标，未来三十年，全球在能源领域、交通领域的投资额，将从平均每年五六千亿美元，提高到每年约两万亿美元。

交通行业减排对于国内的3060政策有重大意义。在世界各国政府为实现净零排放制定目标的浪潮中，中国是重要的组成部分，中国是世界上最大的能源消费者和碳排放国，其二氧化碳排放量占全球总量的三分之一。2019年，中国交通运输领域的二氧化碳排放量占全国能源体系排放总量的10%左右，其中道路交通在交通全行业碳排放中的占比约80%，交通行业减排对国内的3060政策有重大意义。

在“电能统一”的共识下，各国从发、输、配、用、储等环节发力，以实现碳中和目标。主要围绕两方面，一是在发电侧使用风电、光电等清洁电能，二是在用能侧实现电气化替代，因此现阶段交通行业电动化成为节能减排的主要途径。动力电池是新能源车产业核心环节，即将进入Twh时代。根据工信部统计数据，纯电动车成本主要源自电池、电机与电控三电系统。下游新能源汽车需求带来动力电池的需求增加，2021年全球动力电池装机296.8Gwh，同比增长88.7%，2014-2021年CAGR达到31.8%。我们预计2022-2026年CAGR将达30.1%，到2025年全球动力电池将进入Twh时代。

1.2产业链涨价引发对需求的担忧，正极环节是关键

2020年下半年以来新能源车需求快速爆发，产业链在供需错配下，涨价明显。2020年7月至2021年年底，新能源车产业链原材料碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰的单吨价格分别上涨587.5%、123.0%、53.8%、78.6%。电池环节涨价明显，正极环节影响最大。以NCM622电池为例，我们测算2021年12月价格相比2021年1月增长0.3元/wh，其中正极贡献0.17元/wh，占比57%，电解液贡献0.09元/wh，占比30%。考虑到六氟磷酸锂为代表的电解液产业链未来的供给释放充足，价格有望逐步回归；但是碳酸锂为代表的正极产业链原材料价格仍有望维持在高位，正极依然是对成本影响最大的环节。

正极为代表的产业链价格高企引发对需求的担忧。在产业链价格的逐步走高下，电池企业陆续传导价格，且车企也在21年底开始逐步涨价。在21年底和22年初的车企涨价之后，2022年3月以来再次出现密集的涨价潮，特斯拉连续3次上调部分国产Model3、ModelY车型售价；小鹏汽车涨价幅度为1.01-2万元不等；理想汽车将理想ONE的价格上调1.18万元。此外，比亚迪、广汽埃安等车企也有不同程度的涨价。在新能源车终端价格的上涨下，引发了市场对于需求增速的担忧，而其中的关键在于对正极产业链的判断。

2.1需求高增，带动行业大扩张

下游新能源汽车与电化学储能的蓬勃发展带动正极材料市场发展。在全球倡导碳中和的背景下，1）2015-2021年全球电动车销量由54.3万台增长至675.0万台，年复合增速达到52.2%。2）可再生能源的发展助推全球储能发展，2015-2020年全球电化学储能新增装机规模由0.38GW增长至4.73GW，年复合增速达到65.7%。

下游需求旺盛，三元正极企业积极部署扩产计划。根据SMM数据，截至2021年底国内三元正极产能已达76万吨。国内厂商中容百科技扩产力度较大，2025年前累计新增产能将达37万吨，长远锂科、当升科技、杉杉股份、贝特瑞新增产能合计将达24万吨，2025年主要厂商三元正极产能将达137万吨。

2.2三元正极产业链普遍采用高温固相烧结工艺

正极材料是锂离子电池的重要组成部分，其占锂离子电池总成本比例最高，性能直接影响锂离子电池的能量密度、安全性、循环寿命等各项核心性能指标。目前主流正极材料主要包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）以及三元正极材料（NCM及NCA）。

1）钴酸锂LCO：电压平台高、压实密度高，在正极材料中具备最高的体积能量密度，因此在电子设备等3C应用领域得到广泛的应用。2）锰酸锂：具有价格低廉、安全性好、原料锰资源丰富及无毒性等优点。3）磷酸铁锂：具备良好的结构稳定性，同时由于铁元素储量丰富导致其价格低廉，因此主要在新能源商用车、部分价格敏感的新能源乘用车及储能领域应用。4）NCM：由于其具备较高的质量能量密度、较好的循环稳定性、较好的安全性能以及较高的性价比，成为目前主流的动力电池正极材料之一。5）NCA：和NCM较为接近，日韩企业应用较多。

NCM三元正极材料产业链主要分为上游的三元前驱体、碳酸锂/氢氧化锂，中游三元正极材料制造商、下游锂电池生产厂商以及应用层面的新能源汽车、3C及小动力（电动工具、二轮车等）、储能等领域。

当前三元正极材料行业呈现规模化、材料体系技术迭代化、产业一体化、供应链全球化的特点。1）规模化：产业链企业着眼于未来庞大的市场空间进行了大规模的扩张，同时有巴斯夫、陶氏化学、湖北宜化等众多化工企业进入了行业，化工企业资金优势大，有望提供巨量的、稳定的供给。2）材料体系技术迭代化：在材料体系迭代上，三元高镍化渗透率不断提升，扩大其高能量密度的优势；在材料改性上，有掺杂、包覆、单晶化等化学改性，以及4680等物理改性。3）产业一体化：在2021年以来由于供需周期不匹配带动了产业链部分商品价格的大幅上涨，正极产业链是涨价的重点环节。产业通过整合镍冶炼-前驱体-正极材料等环节来降低成本。同时涉足磷酸铁锂材料生产，从技术路线的单压转变为双压，打造综合的锂电正极材料供应平台。4）供应链全球化：三元正极企业向海外扩张其供应链，参与全球化竞争，有望受益于欧美等海外市场的发展。

三元正极材料制备技术普遍采用高温固相烧结法，但烧结次数、烧结温度选择、窑炉设计、气氛控制等对最终产品性质有重要影响。尤其是高镍三元材料，其对工艺要求更高。NCM811和NCA等高镍三元正极材料的工艺流程对于窑炉设备、匣钵、反应气氛等均有特殊的要求，且往往涉及二次烧结甚至更多次数的烧结。1）比如业内的振华新材有采用三次烧结，与二次烧结工艺相比，三次烧结工艺在三元前驱体选择的宽泛性、工艺兼容性以及产品的晶体结构完整性等方面具有一定优势，并可以改善镍含量不断提升对高镍三元正极材料结构稳定性、安全性和循环性能带来的负面影响。2）普通的三元材料一般只需要碳酸锂原料，空气氛围烧结，无需去离子水洗涤等，而高镍三元需要氢氧化锂原料、氧气氛围烧结，需要去离子水洗涤。

2.3三元正极材料技术不断迭代

三元正极材料的技术升级总体主要是两大方向，1）能量密度的提升，根据W=QU公式，演变为两大方向，一个是提升Q的高镍方向以及未来其余的高能量的材料体系，另外一个是提升电压U。2）稳定性、循环性、安全性等的提升，主要有掺杂、包覆、单晶等技术。

2.3.1单晶等改性技术可提升材料性能

高镍三元材料往往存在阳离子混排现象、表面不稳定、不可逆相转变微裂纹等缺陷问题。随着三元正极材料中镍元素含量的增长，越来越多小缺陷问题也随之显露，其中主要包括：1）阳离子混排现象。Ni2+半径与Li+十分接近，晶格中Ni2+与Li+容易互换位置，即发生Li+/Ni2+混排，此时半径略大的Li+进入Ni2+位点将会增大过渡金属层间距，从而压缩Li+层间距，降低Li+扩散系数，使材料表现出较差的倍率性能；Ni2+进入Li+层后能够阻断Li+的传输路径，减少参与充放电循环的Li+的数量，导致材料比容量降低。随着Ni含量提高，不稳定Ni3+还原为Ni2+的概率也随之提高，则发生阳离子混排的机率更大。2）表面不稳定。高价镍离子具有强氧化性、碱性，容易使表面Li+与环境中及电解液残余的H2O，CO2反应生成LiOH，Li2CO3等锂化物，降低材料表面稳定性。而副产物Li2CO3又易在高压下进一步分解产生CO2气体，加剧电芯产气，引发安全问题。3）不可逆相转变微裂纹。三元材料主要由Ni2+/Ni3+和Ni3+/Ni4+氧化还原电对提供容量，因此在充放电过程中，Ni通常处于不稳定的高价态（Ni3+，Ni4+），容易通过失氧的方式向稳定的低价态转变，这一相变引起的各向异性体积变化及深度脱锂时晶胞体积变化将导致正极材料的颗粒内部产生微裂纹。同时微裂纹加速电解质渗透到颗粒内部，从而与沿微裂纹暴露的内部初级颗粒上的不稳定Ni4+反应并生成类似NiO的杂质层，同时也加速了Ni，Co和Mn元素的溶解，导致活性物质损失。

单晶的发展目前更成体系，我们主要介绍单晶技术情况。

单晶正极材料循环性、稳定性更优。单晶和多晶是按照晶体结构进行的划分，单晶三元正极材料一次粒径约几微米且呈现单分散状态，而与之对应的多晶三元正极材料则是若干直径约几百纳米的一次颗粒团聚而形成直径约十微米的二次颗粒。以往的三元材料大多是细小晶粒团聚而成的颗粒，1）其二次球形结构容易使其“骨架”结构牢固性差，在循环过程中，尤其是高电压充放电下，由于颗粒不断膨胀收缩，会导致材料开裂、破碎。2）同时，由于晶体颗粒之间的连接较为脆弱，在极片冷压过程中，易导致颗粒破碎，引起电池性能恶化。3）二次球颗粒容易导致气胀等问题。单晶三元正极材料在压实和高温循环过程中，不易发生破碎，从而高温循环稳定性优于多晶三元正极材料，即具有更好的结构稳定性和耐高温性能。

国内单晶材料市占率超4成，市场集中度较高。国内外一直有对单晶三元材料的研究，但国内进入大规模应用阶段，此前海外日韩系电池厂的主流三元材料基本以多晶三元材料为主。国内单晶材料原先是少量应用于消费市场，在宁德时代等电池龙头的带领下，逐步在动力电池领域放量，目前比例维持在40-50%左右。1）从单晶的市场率上看，根据GGII数据，2019年至2021年上半年，我国三元单晶前驱体出货量分别为8.40万吨、9.80万吨和13.10万吨，占三元前驱体国内出货量比例分别为44%、41%和44%。2）从市场格局上看，国内的贵州振华、长远锂科等企业行业领先。据鑫椤资讯，2021年1-11月，国内单晶三元材料产量CR3集中度接近60%，CR5集中度为79.5%。3）从单晶的应用范围看，国内单晶三元材料占比最高的还是5系产品，6系次之，具体型号多为Ni55、NCM613、Ni65等偏组分三元材料居多。对于8系的产品，目前有长远锂科等少数公司等实现了量产。

2.3.2高电压逐步普及

2.3.3高镍化进程有望加速

正极高镍化具有重要的意义。钴的作用在于稳定材料层状结构，提升循环与倍率性能，价格波动较大，锰具有良好的电化学惰性，起到降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性的作用，镍是锂电材料重要活性物质，掺镍比例提高可提升正极材料能量密度。高镍化是指提升三元材料中镍的含量，从而提升能量密度，并通过降钴降低原材料成本。

高镍三元材料市场集中度较好，21年1-10月CR5为83.5%。根据鑫椤咨讯，2021年国内批量化生产高镍三元材料的企业数目有所增多，全年产量超过1000吨的企业达到了10家以上，其中容百科技、天津巴莫、贝特瑞等在产能规模、客户结构方面领先优势明显。从市场集中度看，CR5集中度为84%，行业格局优于三元正极材料，2018年-2021年三元正极材料市场集中度较低，主要有高镍技术门槛较高的影响。

高镍三元有望继续加速。高镍具备能量密度高的显著优势，未来高镍三元应用是否会加速，我们认为需要从高镍三元当前的应用痛点找寻答案，主要有：1）高镍化技术上，前几年产业企业技术储备相对较少，且材料的安全性和热稳定性不好解决。从固有属性上看，随着镍的含量提升，体系的热稳定性变差。且高镍的热稳定性问题是一个系统问题，往往需要正极厂商和电池企业协同攻克。2）高镍三元电池电池的物理结构改性尚未大规模普及；3）不同市场地区对技术路线的选择。

一、高镍技术应用逐步普及。1）一个是高镍技术在上市公司中的储备和应用问题，高镍三元目前在动力电池龙头企业中已相对普遍，容百科技、长远锂科、当升科技等均已形成万吨级出货，具备大规模应用的技术条件，宁德时代、LG化学、SKI均已实现811电池批量交付，三星SDI开始规划生产镍含量为88%的动力电池。

2）无热扩散技术在2020年以来逐步突破。高镍电池热稳定性比中低镍差，根据国家的政策，2020年5月12日，工信部组织制定，国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会批准发布GB18384-2020《电动汽车安全要求》、GB38032-2020《电动客车安全要求》和GB38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》三项强制性国家标准，于2021年1月1日起开始实施。其中要求电池单体发生热失控后，电池系统在5分钟内不起火不爆炸，为乘员预留安全逃生时间。在高镍材料的热扩散上，以宁德时代为代表的企业率先突破，2020年9月，其率先在811产品上实现了无热扩散，宁德时代首席科学家吴凯预计1000km更高比能的无热扩散技术也将会在2023年实现量产。欣旺达、广汽、长城等其余企业也陆续在2021年发布无热扩散技术，未来均有望满足国家要求的5分钟不起火的要求，促进高镍的渗透率提升。

二、高镍三元正极相比中低镍的或有原材料成本优势，整体盈利性占优。当前产业链原材料涨价明显，随着三元材料逐步高镍化，高价位的钴用量逐步减少，低价位的镍用量逐步提升，高镍三元物料成本相比中低镍三元几无差距，在镍价格较低时或成本更低，这意味着对于同样质量的材料，高镍三元的主要物料成本并不贵。以2021H1为例，2021上半年在硫酸镍持续上涨情况下，三元811原材料成本仍低于622正极材料，和523相差无几。高镍价回归正常水平后，高镍正极的原材料优势将进一步凸显。

在原材料成本相差不大的情况下，高镍三元正极价格较高，吨盈利水平较高。以长远锂科、容百科技等企业为参照，我们测算2020年高镍正极材料（以8系为代表）比中低镍正极（以5系为代表）单吨毛利高约1.5万元/吨。

三、大圆柱等电池结构的发展有望带动高镍三元发展。电池物理层面的封装也可以带来成本的降低、效率的提升。首先应用的是磷酸铁锂材料，典型代表是比亚迪在20年首次将刀片电池技术应用在“汉EV”车型，其电池系统零部件数量减少40%，体积利用率提升50%，成本下降30%。刀片电池第一代产品能量密度可达到140Wh/kg，体积能量密度达到230Wh/L，比亚迪深圳开发中心副总监鲁志佩预计2025年可以实现能量密度大于180Wh/kg，体积能量密度达到300Wh/L。磷酸铁锂通过结构创新提升了能量密度，侵占了中低镍三元市场份额。三元电池同样有结构创新来提升能量密度，从而和磷酸铁锂材料拉开差距，较为典型的是4680大圆柱电池，首次在2020年9月份特斯拉电池日提及，可以续航提升16%，能量是此前的6倍。

大圆柱电池可以较好匹配高镍三元。圆柱是锂离子电池最开始的封装形式，具有成熟度和自动化程度高的特点，同时圆柱电池因为受力更加均匀分散，入壳比能达到98%以上，比方形电池等的大。对于高镍三元电池，其有热稳定性弱、易产气等劣势，大圆柱电池受力均匀、自动化程度高等特点可以有效缓解高镍三元的劣势。随着4680大圆柱电池的逐步应用，有望提升三元电池的能量密度，从而在该指标上和铁电池拉开差距。2022年是国内外企业大圆柱电池产业元年。国内外电池企业加速大圆柱电池的产业化，比如亿纬锂能推出的4680电池具备两大优势：1）经济性：主要是在制造工序上精减了30%以上，生产效率提升40倍以上。2）安全性：电芯层面的高效泄压结构设计保证零热蔓延，刚性结构设计保证无膨胀，在系统层面也有双腔设计、主动疏散的气道等。

四、欧美市场倾向于高镍三元，有望从结构上带动其发展。从车企和电池企业的选择上看，国外电池厂商三星、LGC、松下等较多采用三元高镍电池。据不完全统计，当中43款中高端新能源车型已经搭载或者设计搭载高镍电池。同时外资品牌车企对高镍电池的接受度高，未来随着欧洲新能源车市场继续增长以及美国新能源车市场的爆发，高镍三元材料的需求有望增长。

2.3.4新型正极材料体系——三元材料体系不断升级

锂电池正极材料经历了消费和动力电池时代的变迁。1）从1990年代开始，经历了LiCoO₂为代表的消费电池时代，彼时是松下的18650电池时代；2）2010-2015年：新能源车市场兴起，三元正极作为新兴技术路线，发展与推广尚不成熟，磷酸铁锂正极技术已十分完善并成为主流选择。3）2016-2020年，三元正极技术日益成熟，且与磷酸铁锂正极相比，具备更高能量密度。与此同时，新能源汽车补贴政策以续航里程为标准，补贴金额与续航里程密切挂钩，进一步推动三元正极材料市场占有率的快速提升。截至2019-2020年，三元正极材料占比均已超过60%。4）2020Q3开始，随着新能源汽车补贴政策逐步退坡以及磷酸铁锂电池能量密度的持续提高（如刀片电池、CTP技术的应用等），以及热门车型助推下，磷酸铁锂电池装机量持续回升，根据中国汽车动力电池产业创新联盟统计，2022年1-3月，三元正极与磷酸铁锂正极材料的装机市占率分别达到58%、42%。

钠离子电池正极材料产业化刚起步

钠离子电池具有和锂离子电池相似的电化学特征，对其的研究起源于20世纪80年代，近年来才逐步有一定的工业化。其安全性较高，循环寿命、自放电率与锂离子相差不大，适用于对成本敏感、对能量密度要求不高的储能场景。

富锂锰基产业化仍需时日

富锂锰基xLi2MnO3·（1-x）LiMO2可以看作是Li2MnO3和LiMO2（M代表过渡金属）的连续固溶体形成的，因其能量密度高、成本低和环境友好等特点，成为未来可能的一种正极材料发展方向。其比容量高达300mAh/g，远高于当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量，是动力锂电池能量密度突破400Wh/kg的技术关键。

固态电池时代仍需三元材料

固态电池具有热稳定性高、能量密度高的优点，但是有成本较高、界面阻力等问题尚待解决。得益于其采用固态电解质，固态电解质可以抑制锂枝晶、不易燃烧、不易爆破、无电解液走漏、不会在高温下发生副反应等，具备热稳定性高的优点。能量密度高主要是由于全固态电解质后，电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，可以减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。固态电池能量密度可达300-400Wh/kg。在产业化阻碍上，固态电解质与电极材料之间的界面是固-固状态，因此电极与电解质之间的有效接触较弱，离子在固体物质中传输动力学低。

完全的固态电池产业化仍需时间。2022年3月，中国电动汽车百人会论坛上，中国电动汽车百人会副理事长、中国科学院院士欧阳明高表示，我国动力电池产业化的目标为，到2025年，液态体系电池单体能量密度将达到350Wh/kg；2030年，液态电池向固态电池过渡的固液混合体系电池单体能量密度为400Wh/kg；2035年，准/全固态体系电池单体能量密度将达500Wh/kg，2030年应该是转向全固态电池发展的一个关键节点。

目前更多的是混合固液态电池。2022年3月的电动汽车百人会论坛上，卫蓝新能源首席科学家、创始人李泓透露，卫蓝新能源正与蔚来汽车展开合作，计划基于ET7车型，推出单次充电续航1000公里的混合固液电池。这款混合固液电池预计在22年底或23年上半年开始量产，电池包容量达到150kWh，能量密度为360Wh/kg。在正极材料体系上，容百科技、当升科技、赣峰锂业等涉及较多，固态时代的正极材料体系仍是三元高镍。

3.1全球材料巨头成长之路的启发

万华化学是领先的化工新材料企业，以异氰酸酯（MDI）业务起家，为解决原材料短缺问题，转而向上游聚醚、环氧丙烷发展，随着MDI市场逐渐饱和，公司开始向上游原料苯胺与下游精细化学品扩张，同时横向延伸TDI与聚醚等业务，现已成长为市值2500亿的化工巨头企业。优美科以采矿与金属冶炼业务起家，后逐步将业务重心放在清洁技术上，并切入电池、催化剂、汽车等下游领域，并打通金属回收渠道，目前已成长为全球领先的材料科技与回收集团。通过上述发展之路可发现，全球材料巨头通过横向和纵向一体化，不断扩张业务范围，实现利润最大化的同时开拓新的增长点。借古鉴今，正极材料的一体化发展具有历史必然性。

锂电池四大主材盈利性，隔膜负极材料电解液正极材料。我们以容百科技、璞泰来、星源材质、天赐材料为代表，2017-2021年毛利率平均为14.4%、32.7%、41.8%、30.2%，净利率平均为5.0%、17.3%、20.1%、13.7%。四大主材中，正极材料盈利性最低，成本差异较小，终端价格主要受上游原材料影响。

正极材料产业链盈利性：上游资源下游正极材料中游前驱体。三元前驱体与三元正极材料行业处于正极产业链的中下游环节，采用成本加成的盈利模式，原材料成本占总成本的90%以上。从2018-2021H1毛利率、净利率情况看，这两个环节基本可以完成原材料成本的顺利传导，但盈利性仍低于上游资源环节。一体化可以帮助正极材料企业提升盈利深度，是做大做强的方式。

他山之石可攻玉：前驱体向产业链上游延伸，盈利性有所提升。前驱体企业中华友钴业、格林美具备原材料自供能力，两者单吨售价与中伟股份相近，但单吨毛利平均分别比中伟股份高0.5、0.7万元（采用2017-2021H1吨毛利均值计算），中伟股份单吨毛利平均为1.05万元/吨，向上游拓展是前驱体企业提升盈利能力的重要方式。

前驱体-正极材料一体化有助于提升正极企业盈利深度、发挥产业协同优势。自供前驱体一方面可节省成本，另一方面前驱体对正极材料性有关键作用，自供前驱体能充分发挥产业链上下游协同效用，提高生产与研发效率。出于对原材料价格稳定性的考虑，我们选取2020H1数据作参考，2020H1自供523、622、811系列正极材料分别较外购节省0.5、0.3、1.5万元/吨。

3.2纵向一体化增厚利润深度

3.2.1前驱体对于正极材料性能至关重要

三元前驱体直接决定三元正极材料的核心理化性能。三元前驱体是通过湿法过程制备的，三元材料是通过火法烧结制备的，三元前驱体很大程度上决定三元正极材料的核心理化性能。1）前驱体粒径大小、粒径分布直接决定三元正极的粒径大小、粒径分布；2）三元前驱体比表面积和形貌直接决定三元正极的比表面积和形貌；3）三元前驱体元素配比直接决定三元正极元素配比等。而三元正极材料的粒径、形貌、元素配比、杂质含量等理化性能都将影响锂电池能量密度、倍率性能、循环寿命等核心电化学性能。此外，新型正极材料如梯度、核壳结构三元正极的应用推广，也取决于相应前驱体的研发突破。

前驱体非标属性强，大多采用共沉淀法制备

三元前驱体是镍钴锰（铝）三元复合氢氧化物，化学式为NixCoyMn(1-x-y)(OH)2、NixCoyAl(1-x-y)(OH)3-x-y，按照镍、钴、锰（铝）的构成比例不同，主要可以细分为NCM811前驱体、NCM622前驱体、NCM523前驱体以及NCA前驱体等。三元前驱体作为正极材料的原料，很大程度上决定着三元材料的性能。前驱体的制备技术主要有溶胶凝胶法、喷雾热解法、共沉淀法、水热法、高温固相法等。

前驱体性能工艺参数的控制非标属性强，存在大量的KNOW-HOW。共沉淀法以硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰、氢氧化钠为原料，氨水作为络合剂。共沉淀法生产过程中氨水浓度、pH、离子浓度、温度、反应时间、搅拌速度、反应釜结构等均对产品成分、形貌、粒度及分布、振实密度等性能产生影响，因此在实际生产中，工艺过程的把控需要扎实的理论基础和丰富的经验积累。

氨水作为反应过程的络合剂，作用为络合金属离子。氨水浓度越高，络合金属能力越强，金属离子释放越缓慢，倾向于在已有一次晶粒上生长，导致一次晶粒不断增厚增大，且前驱体堆积更致密。当氨浓度较低时，颗粒形貌疏松多孔，致密性差，一次粒子为薄片状；氨浓度升高后，颗粒形貌致密，一次粒子为细板块状。而络合剂过高时，溶液中被络合的镍钴例子过多，会造成反应不完全，使前驱体镍、钴、锰三元素的比例偏离设计值。

PH值主要影响共沉淀反应的成核和晶体生长速度，进而影响材料的微观形貌和振实密度以及最终产品的电化学性能。PH较低时，平衡向络合方向移动，晶粒的生长速度远大于成核速度，因此结晶粗大，反映在粒径上就是样品的粒径大，且由于晶体生长过快，材料形貌难于控制。随着PH的增大，平衡向沉淀方向移动，有利于晶粒的成核，晶粒的成核速度远大于生长速度，因此晶粒难以长大，形成较多的小颗粒，导致前驱体的球形度较差，使粒径分布范围变宽。只有PH适中时，晶粒的生长速度和成核速度处于较优状态，使晶粒有序生长，结晶致密，材料粒径适中，粒度分布窄。

搅拌速率影响沉淀产物的振实密度等。强烈搅拌能使加入反应器中的镍、钴、锰离子与氢氧根离子迅速散开，避免加料过程中体系局部过饱和度过大而引起大量成核;搅拌速率的提高还可加快反应离子在体系内的传质，单位时间内有更多的反应物达到晶体的表面结晶，有利于晶体生长；另外还可以加速小颗粒的溶解然后在大颗粒表面重新结晶析出，使得沉淀产物粒径分布窄，形貌单一，振实密度随之增大。但当搅拌强度到达一定极值后，二次颗粒的球形结构会发生破坏，导致颗粒尺寸减少。

现阶段前驱体产品需要根据客户产品的参数指标进行研发与生产，正极材料镍钴锰的不同配比及性能指标需求都需要在实际的生产过程中严格控制环境和工艺。非标属性强的生产过程存在大量的know-how，因此三元前驱体的生产对企业的技术能力、研发实力和实际生产经验都提出了较高的要求，公司的研发实力和技术水平仍是前驱体行业的重要壁垒。在设备这块，反应釜是主要的湿法接近过程的设备，往往通过对反应釜的结构改进提升反应效率、降低成本。

3.2.2前驱体行业上游资源依赖重，向上游镍矿延伸成为趋势

硫酸镍是生产电池的重要原料。硫酸镍可通过湿法中间品MSP/MHP、镍豆、废料四种原料加工而成。其中废料的供应较为分散，供应量不稳定，生产路线主要为三种，使用镍豆/粉等精炼镍、高冰镍或者通过湿法中间品MHP/MSP冶炼硫酸镍，冶炼方法主要分为湿法与火法冶炼两种路线。

1）湿法冶炼：湿法冶炼是将红土镍矿转化为镍中间品，进而冶炼硫酸镍的工艺。湿法工艺主要分为氨浸工艺（RRAL）与加压硫酸浸出工艺（HPAL），HPAL工艺金属回收率较高，全球在产红土镍矿主要是用HPAL工艺。湿法冶炼原材料供应相对稳定，但具备投资高、投产慢、污染大等缺陷。湿法冶炼优势在于镍、钴回收率较高，主要缺点其一在于，固废与污染气体排放较大。红土镍矿含有较高的Fe与少量Cr，且湿法冶炼采用液态酸、氨浸出剂，生产过程中还会会产生大量二氧化碳气体排放。其二在于，由于基础设施与技术开发成本较高，湿法冶炼投资较高，且达产时间较长。

青山打通红土镍矿-镍铁-高冰镍供应链，将有助于缓解硫酸镍原料紧张局面。1）镍铁是含镍量为20%-60%的镍铁合金，是冶炼不锈钢的重要原料，根据Mysteel数据，全球51%的镍矿用于供应镍铁，镍铁-高冰镍-硫酸镍工艺路径打通，将使得较快增长的硫酸镍需求与储量较大的红土镍矿的供应实现匹配；2）2021年青山控股镍当量产量达到60万吨，2022年达到85万吨，2023年将跃升至110万吨，公司启用镍铁-高冰镍-硫酸镍生产流程，将进一步推动解决镍资源结构性短缺的问题。

2022年1-4月硫酸镍呈明显溢价，为镍铁转产提供窗口期。当硫酸镍-镍铁价差大于1.7万元/镍金属吨左右，企业具备镍生铁转产高冰镍的动力。2022年1-4月，电池级硫酸镍的均价为4.30万元/吨，折算成镍金属量为19.52万元/镍金属吨；镍铁的均价为1482.1元/吨，折算成镍金属量为14.82万元/镍金属吨，硫酸镍和镍铁之间的价差约为4.70万元/吨。

前驱体行业成本依赖于原材料，盈利处于产业链的末端。三元前驱体和四氧化三钴的主要原材料包括硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰（硫酸铝）、氯化钴等，原材料占比达90%以上，且对上游资源议价能力较弱，致使行业内公司毛利率普遍不高，通常采用原材料成本加价模式，企业仅通过加工费谋取利润。从产业链各个环节的盈利性上看，前驱体企业的毛利率和净利率处于较低水平，实质上是处于产业曲线的下端。纵向发展上游是前驱体企业扩展盈利的重要方式。

3.2.3三元正极企业积极上游布局，摆脱单纯加工行业的属性

三元材料企业均积极布局上游，摆脱纯加工行业的属性。中长期视角来看，容百科技、当升科技选择合作、参股等形式推进一体化布局，长远锂科背靠集团上游资源优势，华友钴业收购巴莫科技后一体化进度进一步加快。资源端，正极企业主要通过参股、战略合作、集团公司支持保障原材料供应，其中容百、当升通过参股可获得镍资源保障，长远锂科集团公司中国五矿可为公司提供锂、镍等资源，厦钨新能引入盛屯矿业、天齐锂业作为股东，可提供钴、锂等资源；前驱体端，正极企业前驱体自供比率有待提升，长远锂科前驱体产能达3万吨/年，目前位于行业领先水平；回收端，正极企业通过参股、自建产线实现废旧电池的回收利用，目前长远锂科建有5000吨处理能力的回收产线，容百科技、厦钨新能也在陆续部署回收基地。

3.3横向一体化打造锂电正极综合平台

3.3.1磷酸铁锂和三元路线有望齐头并进

磷酸铁锂材料起源于20世纪90年代。在此之后，如火如荼的相关研究席卷全球。2001年，photech公司首先实现了磷酸铁锂材料的批量生产；Velence公司发现了碳包覆和碳热还原技术，使磷酸铁锂材料的性能进一步提高；美国的A123SYSTEMS公司技术团队发现了离子掺杂和纳米化技术可以大幅提高磷酸铁锂的导电性。至此，磷酸铁锂材料进了大规模工业化应用阶段。在新能源汽车市场发展早期，磷酸铁锂伴随着客车的发展出现爆发式增长，在18年之后新能源车市场补贴逐步退坡，且三元材料在乘用车市场的发展下大幅增长。

2020年下半年开始，磷酸铁锂电池占有率持续回升，2022Q1已达到58.2%。2020Q3磷酸铁锂装机比例为33.6%，2022Q1这一比例已达到58.2%。从新能源汽车推广应用推荐车型目录来看，2022年发布的第1批车型目录共有22款乘用车入选，其中搭载磷酸铁锂的车型有12款，占比达到55%。此番铁锂回潮的主要原因是，原材料价格快速上涨、补贴退坡的影响下，电池材料成本优势的重要性凸显。供需错配下，我们预计上游原材料年内仍将处于供需紧平衡状态，2022年磷酸铁锂将延续高速增长态势。

下游需求高景气，磷酸铁锂迎来高速扩张。在下游需求带动下，磷酸铁锂产线平均开工率由2020Q3的52%上升至2021Q4的93%，供给端短缺叠加原材料价格上涨，2020Q3至今动力型与储能型磷酸铁锂价格分别上涨183.4%与153.1%。由于新建产能释放有一定滞后期，2021Q3开始新增磷酸铁锂产能集中释放，截至2021年末磷酸铁锂产能达48万吨，同比增长50.0%。

磷酸铁锂正极行业集中度呈现下降趋势。2021年Top2磷酸铁锂正极企业出货占比合计为40%，较为稳定，Top3-5的市场份额由40%大幅压缩至24%，整体仍呈现高集中度特点。新玩家入局，磷酸铁锂市场格局生变。根据电池中国对业内不完全统计，各厂商宣布的磷酸铁锂扩产规模加上现有产能已超500万吨，我们测算2025年全球磷酸铁锂需求181万吨，规划产能显著高于需求。2021年化工企业新增产尚未释放，伴随化工企业进入，市场集中度可能会呈下降趋势，市场新进入者面临机遇。

3.3.2三元正极材料逐步扩张至磷酸铁锂材料领域

目前三元正极材料企业除了在自身的纵向一体化之外，在横向逐步扩张至磷酸铁锂材料市场，力图打造锂电正极材料平台企业。2021下半年三元正极企业陆续公布磷酸铁锂扩产计划，其中长远锂科以自建产线为主，容百科技、当升科技与上游前驱体企业合作，厦钨新能、华友钴业、格林美通过与化工企业、锂资源企业合资，共同投资建设磷酸铁锂一体化项目。截至2022年3月，三元正极企业已公布至少106万吨磷酸铁锂扩产计划。

三元企业在磷酸铁锂领域具备客户渠道与技术积累优势。1）客户渠道方面，2021年主要动力电池厂商中，已实现磷酸铁锂量产的厂商市场份额达到47.8%，在研发的厂商市场份额达到26.5%，大部分厂商兼有三元与磷酸铁锂电池业务，三元正极企业的客户渠道资源可复用于磷酸铁锂。此外，下游整车厂商也在转向应用磷酸铁锂电池，如特斯拉标准续航版Model3和ModerlY将全部改用磷酸铁锂电池。2）技术积累方面，三元正极企业在三元正极材料的开发、量产、品质管控及工程建设方面已积累经验，磷酸铁锂开发进度较快。

4.1三元材料顺利传导原材料价格压力

三元正极产业是成本加成定价模式。其原材料占据成本比重大多在90%以上，原材料的价格波动会极大影响正极材料的价格波动。三元材料厂商2021年Q1-Q3毛利率保持相对稳定，能够传导原材料成本的上涨。当前原材料价格上涨下，三元材料传导相对顺利。2020年8月-2021年12月，碳酸锂、氢氧化锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰价格分别上涨19.7、14.9、4.2、1.0、0.4万元/吨，523、622、811原材料成本分别上涨11.40、10.58、11.01万元/吨，售价分别上涨11.28、11.41、10.87万元/吨，基本可以覆盖原材料成本的上涨。从龙头公司看，2021年三元正极企业毛利率、净利率出现回升。

本轮价格上涨下三元正极企业增加原材料储备。从原材料库存情况看，2021年产销两旺背景下，正极企业原材料库存增加值仍达到五年内历史新高，原材料库存多为战略储备。具体来看，正极企业在库存管理节奏上存在差异，但新增库存总额相近，容百科技原材料库存增长贯穿全年，当升科技集中在上半年，长远锂科集中在下半年。

4.2三元正极产业供应链全球化

供应链网络纵横交错，国内厂商全球市场份额有望提升。为分散供应风险，动力电池厂商采取多元化的方式保障正极材料供应，也是造成行业格局较为分散的原因之一。主要三元正极企业中，长远锂科、振华新材、厦钨新能以国内客户为主，容百科技、当升科技、贝特瑞海外客户比重较高，且开始通过自建、合资等形式出海建厂，未来有望进一步提高全球市场占有率。

国内三元正极企业逐步进入海外供应链。随着海外市场的逐步崛起，国内企业逐步进入海外供应链，1）伴随着国内电池企业的海外扩张进入海外车企供应链，国内以宁德为代表的动力电池企业陆续在欧美建设电池工厂，其中宁德时代布局最早。2）进入海外电池供应链，继而进入海外车企供应链。从全球动力电池的市占率格局上看，2021年TOP10中海外企业有4家，总体市占率为42.6%，是不可忽视的一部分。国内正极材料企业正不断提升其在海外供应链的占比，不考虑其通过下游电池业务间接供应海外市场，从其海外营收占比这个直接的指标上看，当升科技的海外占比较高，21年在3成左右，未来随着产业链企业逐步出海，海外市场营收占比有望提升。

4.3格局持续优化，集中度有望提升

4.3.1三元正极材料行业以往集中度不高

三元正极材料行业集中度不高。2017-2020年国内三元正极出货量由14.7万吨增长至42万吨，同比增速呈下滑趋势，同时上游三元前驱体行业快速发展，企业总数由2015年的26家增长至2020年的46家，上下游错综复杂的供应网络开始形成。2017年三元正极企业CR3为33%，CR6为57%，2021年CR6为37%，CR8为64%，行业集中度略有提升，但与四大主材其他环节相比仍有差距，2021年国内隔膜、负极、电解液行业CR6分别为80.8%、80%、75%。

三元正极材料市场格局集中度不高，主要有以下几个原因。

一）技术工艺上看，三元材料高镍渗透率以往不高，各个企业的差距不够大，企业难以通过高镍的技术优势抢占市占率。

二）从成本角度看，三元正极材料原材料成本占比往往大于90%，企业难以通过成本优势提升市占率。以往的企业之间的成本差异小，行业成本曲线是扁平化的，企业间差异化较小。

三）正极材料从产值角度考虑，是兵家必争之地。从成本拆分上看，正极材料占电池总成本的比例最大，发展正极材料产业可以快速形成较大的产值。从四大材料的产值规模考虑，三元正极材料产值最大，企业以及地方政府招商引资相对重视。同时从资本开支角度看，正极材料处于4亿元/万吨的水平，相比负极、电解液更大。

四）正极行业参与者众多。正极材料的技术迭代往往决定了电池行业的技术迭代，下游电池企业技术角度考虑，为了提升对整体材料和工艺的理解，往往会投资部分正极材料；同时从供应链角度，电池企业涉及部分正极材料产能可以帮助降低成本，打造一体化优势。比如宁德时代早期通过旗下的邦普布局了正极材料环节，目前也加码了产业一体化。21年12月，宁德时代邦普一体化新能源产业项目开工仪式在宜昌高新区白洋工业园正式举行，项目总投资约320亿元，占地面积约5500亩，规划建设年产36万吨磷酸铁、22万吨磷酸铁锂、18万吨三元前驱体及材料、4万吨钴酸锂、4万吨再生石墨和30万吨电池循环利用的超大规模生产基地。预计2023年实现一期投产，2025年全部投产。

4.3.2高镍和产业链一体化趋势下，集中度有望提升

1）高镍化方面，自2021年年初开始，三元811与523正极材料月度产量差距持续缩小，截至2022年3月，811已占三元正极材料总产量的41.4%，高镍化趋势明确。高镍正极在工艺流程、客户认证与成本控制等方面存在壁垒，龙头企业率先实现高镍正极量产，获得动力电池厂商认证，未来市场会进一步向产品质量优异、生产成本较低、扩产进度匹配下游需求的正极厂商集中。未来在高镍化带动下，行业集中度有望提升。

2）一体化方面，锂、镍等有色金属原材料供应紧张背景下，一体化有助于增强企业供应链管控能力，并稳定原材料成本。以容百、当升为例的大部分正极厂商采用资源循环再利用经营模式，通过投资、合资建厂或供销协议与前驱体供应商建立合作关系，布局锂电回收业务，从而保障原材料供应。也有部分正极厂商如长远锂科，依托于集团公司的矿产资源，并积极向上游前驱体、锂矿、镍矿延伸。锂电正极行业下游需求旺盛，上游有色金属资源紧缺现象短期内难以缓解，未来市场会进一步向具备一体化优势的正极企业倾斜。更重要的是，在一体化之后，不同企业的成本曲线有望陡峭化，产品价格由边际成本决定，成本差异化下行业格局有望向具备一体化优势的企业集中。

5.1宁德时代：龙头地位稳固，海外市场及储能业务爆发

业绩符合预期，盈利能力优异。公司21年归母净利润在此前业绩预告的140-165亿区间的上限。其中Q4实现营收569.94亿元，同比增长203%，环比增长95%；归母净利润81.80亿元，同比增长267%，环比增长150%。公司业绩的增长主要依赖于下游新能源车需求的增长。利润率方面，2021年毛利率是26.28%，净利率为13.70%。

产能持续扩张，打造极限制造体系。1）产能：公司产能从2020年的69.10GWh提升至2021年的170.39Gwh，且在建产能140Gwh，随着产能的持续扩张，有望逐步摊薄制造成本。2）技术研发：2021年研发人员突破万人大关，达到10079人，同比增长80%，其中本科及以上是6246人。3）打造极限制造体系：利用人工智能、先进分析和边缘计算/云计算等技术，公司电池生产良率、一次合格率等指标较上年大幅提升。2021年9月，公司宁德工厂被达沃斯世界经济论坛评选为“灯塔工厂”，成为全球首个获此认可的电池工厂。

5.2蔚蓝锂芯：电动工具电池龙头企业，业绩快速增长

锂电池业务持续扩张，盈利情况良好。2021年公司锂电池业务实现营收约26.74亿元，同比增长84.80%。子公司江苏天鹏实现净利润约5.37亿元，对应净利率为20%。公司锂电池销量为3.90亿只，同比增长65.5%，对应净利润为1.38元/只。在原材料价格的上涨下，公司产品通过提价较好的传导了成本上涨压力，预计22年有望继续顺利传导成本压力。

公司充分受益于电动工具电池国产化趋势。近年来，国内电动工具电池企业陆续实现高倍率技术的突破，逐步进入下游TTI、百得等巨头的供应链，行业格局出现国产化趋势，公司作为龙头企业，显著受益。产能方面，淮安工厂一期项目预计2022Q4投产，届时总产能为12.5亿颗，且淮安工厂二期项目也在持续推进，公司产能的快速扩张有望满足电动工具、电踏车、吸尘器等领域增长需求。

LED业务转型初见成效，金属物流业务增长较快。1）LED：公司从普通照明领域向背光领域的转型初见成效，2021年背光产品销量同比增长约400%，总营收占比达到20%左右。整个板块营收12.83亿元，同比增长49.3%，产品均价持续提升，板块毛利率为14.67%，实现了业绩的扭亏为盈。2）金属物流：随着上年度金属业务股权架构的调整优化，核心人员的积极性得到激发，2021年板块实现营收27.14亿元，同比增长41%。板块产品销量48.71万吨，同比增长8.2%。

5.3长远锂科：三元龙头，铁锂新贵

产品结构升级，吨盈利有所提升。2021年公司正极材料销量合计4.54万吨，受益于高镍占比提升以及碳酸锂库存，公司毛利率提升1.9pct，单吨毛利为2.50万元/吨，较2020年提升0.95万元/吨，单吨净利为1.54万元/吨，较2020年提升0.87万元/吨。

降本增效持续开展，未来有望为公司带来超额收益。2021年公司推出新一代65系高电压单晶降钴产品与低钴Ni83单晶产品，并在高镍产品收率、降氧以及前驱体单釜产能提升等方面推进降本增效，伴随一期项目满产以及新增产能释放，公司成本优势将进一步放大。

产能持续扩张，抢占市场份额。2021年公司三元正极材料国内市占率为10.0%，位列国内前三，较2020年提升3.4pct。到2022年年底，公司将建成车用锂电正极扩产二期（4万吨）与磷酸铁锂正极项目（6万吨），中远期三元正极材料将扩大至20万吨以上，继续保持行业第一梯队水平。

5.4当升科技：高镍趋势明确，海外扩产加码

高镍占比提升，业绩大幅增长。2021年公司正极材料销量合计4.7万吨，同比增长97%，Ni83、Ni88、Ni90型高镍三元批量供应，单吨毛利为3.19万元，同比增长0.64万元。2022年1-2月延续业绩增长态势，实现营收23.48亿元左右，同比增长202.21%左右，归母净利润2.30亿元左右，同比增长113.91%左右。

产能加速扩张，进军海外市场。2021年底公司自有产能达4.4万吨，2022年常州当升二期5万吨项目将于下半年投产；江苏当升四期2万吨小型锂电正极材料项目积极推进，同时启动欧洲首期10万吨产业基地项目；协议与SK在韩国或美设立合资工厂，项目进入立项阶段。

推进建设一体化产业链，深度绑定资源供应。公司在资源开发、产品供销、产业投资等方面拓展合作，与华友钴业合作开发镍钴资源，22-25年采购三元前驱体30-35万吨；与中伟股份合建6万金吨镍产线，规划年产30万吨以上磷酸铁锂一体化产业项目。公司积极开展前瞻性技术储备，固态电池向卫蓝新能源批量销售，磷酸锰铁锂进入客户认证，富锂锰基开发顺利。

5.5中伟股份：布局产业一体化，前驱体龙头加速成长

2021年业绩处于预期区间内，单吨毛利有所提升。公司业绩处于前期业绩预告中值附近，全年资产减值约0.62亿元。业务上，三元前驱体业务毛利率12.26%，相比2021H1的12.45%维持稳定，我们预计21年三元前驱体单吨毛利约1.24万元/吨，同比+0.21万元/吨。

产能持续扩张。产量方面，2021年公司三元前驱体和四氧化三钴分别为15.8、2.3万吨，市占率分别为26%、24%，保持行业第一。产能方面，截止2021年末有20万吨/三元前驱体、3万吨四氧化三钴产能。公司预计到2023年产能将超过50万吨，将继续保持行业第一梯队水平。

横向、纵向扩张，业绩有望高增。公司从横向上积极布局印尼镍资源的矿产冶炼（预计22Q3投产）和南部基地配套矿产冶炼，有望增厚单吨盈利水平；从纵向上涉足磷酸铁锂材料，拟在23年之后贡献业绩，打造第二增长曲线。

5.6容百科技：高镍三元龙头，加码产能建设及一体化布局

产能快速扩张，抢占市场高地。2021年底公司产能合计12万吨，2022年韩国基地一期2万吨产能将于年底建成，贵州遵义基地2-2期3.4万吨扩建稳步推进，湖北仙桃一期10万吨开始建设，2022年公司正极产能预计将达到25万吨，到2025年，公司将扩大高镍正极产能至60万吨以上规模。

签订长协锁定优质客户。公司客户包括宁德时代、SKOn、SDI、孚能科技等全球Tier锂电池厂商。公司与宁德时代签订长协，2022年供货10万吨，2023-2025年作为其三元正极粉料第一供应商，与孚能科技签订长协，2022年供货3.10万吨高镍三元正极材料。

加速新一体化产业链布局。公司与华友钴业、格林美等达成战略合作，通过设立股权投资基金，在资源端、前驱体与回收端加强部署。公司在仙桃增建一体化产业基地，持续上探盈利边界。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）