锂电池系列专题后补贴时代,看LFP电池发
目录
一、电池技术路径：不同电池技术对比
二、LFP电池是否回潮？——LFP电池需求测算
三、投资机会
锂电池发展历史：
自年锂电池开始使用以来，从锂金属电池、锂原电池、阴极物质发生变化，嵌入化合物化学——锂金属蓄电池——阳极物质发生变化，Li变为锂离子（年）——锂离子电池得到广泛使用。年磷酸盐相较于传统正极更优异，如LFP电池开始被应用；
从电解质变化看：
一次电池：从液体-凝胶——锂金属聚合物原电池
二次电池：从液体——凝胶——固体聚合物电池
对比不同正极材料性能、商业化进展：
LFP正极，材料容量达到极限；提升能量密度，仍有赖于发展高镍三元材料。
短期看，对于LFP正极材料，由于LFP电池成本大幅下降，且凭借CTP电池方案提升体积能量密度，短期在某些成本敏感应用领域（运营类）占比或提升需求增大；对于三元正极材料，在NCM/NCA技术应用成熟度不足下，市场或将以单晶系列NCM/NCM+高电压材料作为过渡的电池材料；
中期看：从材料战略性角度，考虑钴元素成本占比较高，在钴价格持续高位的情况下，产业加速开发高镍低钴化三元材料产品。高镍NCM/NCA将逐步大规模推广；
长期看：富锂锰基是最理想的正极材料，具有两倍于目前三元材料的理论容量，且原材料成本非常廉价，目前已有少数企业在开展相关技术的研究并取得国家专利。
磷酸铁锂电池，最早发展于北美：
年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁（LiFePO4），比传统的正极材料更具优越性，目前已成为当前主流的正极材料。
1）LFP电池最先于北美产业化，初期市场不及预期，成本因素逐步退出：
LFP电池最早发展于北美，中国、台湾等在LFP电池上走在世界前列，而日韩企业在钴酸锂、三元材料等领域处于全球领先，在LFP电池领域落后于美国和中国。
美国LFP电池厂商，由于下游需求不振及生产成本高情况下，难以摆脱亏损，规模整体偏下，大部分退出市场。
美国A,年Nasdaq上市，曾是北美最大的LFP电池厂商，凭“离子掺杂改磷酸铁锂”专利技术，获美国能源部HEV电池发展合约，但由于市场不及预期，后被万向收购；
美国Valence公司于年开始LFP电池产业化布局，曾在中国设立生产基地，后年申请重组,后退出中国。
2）LFP电池在中国规模化发展，成本具备显著优势：
自年起，国内企业开发LFP材料相关工艺，以北大先行、湖南瑞翔、比亚迪、天津斯特兰等率先突破LFP产业化。
随着年国内新能源汽车市场大力发展，以比亚迪、CATL、国轩、力神、亿纬、沃特玛等纷纷入局LFP电池。
目前国内电池级材料厂商通过积累近20年经验，在产品性能，安全性等大幅提升，研发水平与国际同步；
LFP电池优劣势分析
优势：LiFePO4安全性好，循环寿命长，曾被认为是动力锂电池首选正极材料。早期美国和中国将其作为主流的正极材料。代表企业包括美国A（被万向集团收购）；国内BYD、CATL、万向、国轩等；
劣势：1）导电性差（需要包覆碳）；
2）电池能量密度低：LFP正极材料压实密度低，电压平台低，容量低，因此能量密度较低；
3）倍率性能较低，低温性能较差；
LFP电池未来技术发展趋势
1）开发高压实密度LFP材料：目前LFP材料压实密度约2.2-2.3g/cm3，未来要去达到2.5g/cm3以上；
2）开发高倍率快充LFP材料；
3）LFP材料能量密度已达极限；未来需要开发新的磷酸盐系材料，如磷酸锰铁锂材料，电压平台高于LFP15%以上；
4）开发低温型LFP材料：-20~40°C下，放电容量只有室温容量的60%-70%；北方寒冷地区使用受限；
磷酸铁锂电池：
生产工艺：磷酸铁前驱体+碳酸锂---磷酸铁锂；目前主流的工艺为高温固相法生产工艺和液相法（见图表2）
LFP前驱体（磷酸铁）发展路线：从前期草酸亚铁路线--氧化铁红路线--磷酸铁路线。
磷酸铁生产工艺：磷酸铁的合成有一步法和二步法，二步法生成的磷酸铁杂质含量更低，是主要趋势。目前德方纳米采用液相法，贝特瑞采用碳热还原法。
三元电池VSLFP电池：成本差异
三元正极材料：占电池成本约30%-40%；直接材料：硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰、碳酸锂/氢氧化锂；资源端：核心在镍、钴、锂资源；
LFP正极材料：占电池成本约13%-15%；直接材料：直接材料成本：碳酸锂、铁源（价格稳定）、磷源（总体稳定）；资源端：全球铁、磷资源丰富；核心在锂资源；
三元电池VSLFP电池：未来成本下降空间
LFP成本已实现大幅下降：根据我们专题《动力电池成本下降之道》测算，LFP电池成本在年实现大规模下降。对于三元电池，三元正极度电成本极限约0.2元/wh，再下降较难（主要是钴、镍、锂处于低位位置）。
LFP正极度电成本，在LFP外采情况下约0.09元/wh，而国轩自供LFP正极前提下披露约0.06元/wh；
二者成本差异主要在正极材料。未来电池降本除了核心原材料外，可通过采用CTP无模组实现大幅降本。
二、LFP电池是否回潮？——LFP电池需求测算
1、LFP电池装机回顾
磷酸铁锂电池发展回顾：自年以来，中国大力支持新能源汽车发展，在财政补贴，限购政策驱动下，动力电池装机在新能源汽车高速增长下实现大幅增长。
由于补贴与电池能量密度、续航里程挂钩，LFP电池由于其能量密度瓶颈，发展受限，而三元电池渗透率提升。
1）政府采购推动LFP电池装机大幅增长：年开始，政府加大对新能源大巴车（公交车）采购，同时LFP电池凭借其安全性、稳定性，被应用于商用车（大巴车、物流车），LFP电池装机开始大幅增长；2）年装机下滑：17年补贴调整，政策扶优扶强，电池能量密度、续航里程与补贴挂钩；LFP电池较难满足补贴政策中能量密度要求，部分专用车三元电池装机比例提升；同时乘用车大多以三元电池为主，LFP电池装机呈现下滑趋势；3）年微增长：针对商用车，补贴退坡幅度达50%；而具备续航里程更高的乘用车获得补贴甚至高于年，三元电池随着电动乘用车高增渗透率提升；商用车特别是公交车渗透率达80%以上，但单车带电量大幅提升下，LFP电池装机同比微增长；沃特玛破产清算，无效产能出清；4）年，补贴持续退坡高达70%（取消地补），LFP电池应用场景仍主要为商用车及部分A00级车型；但物流车经济性持续减弱，需求减少；同时部分搭载LFP电池乘用车销量不及预期，LFP市场总体需求较为稳定；
展望：成本压力下，对价格较为敏感的储能、客车、物流车、中低端乘用车成本敏感性高，随着LFP电池价格大幅下降，性价比提升，预计未来LFP电池份额有望回升；
2、LFP电池价格已大幅下降
自年以来，磷酸铁锂电池行业发生的变化：
1、价格：LFP电池成本已大幅下降：截止.6.19，方形LFP电芯均价0.元/wh（含税）；方形三元电芯均价0.元/wh；二者相比，LFP电池便宜约0.15元/wh；
2、技术：LFP电池包采用CTP（无模组）方案后，大幅提升体积能量密度（提升续航里程），降低电池成本，LFP电池性价比提升；
宁德时代：无模组CTP电池方案
商用车：CTP集成效率由原来的75%提升至90%，系统能量密度提升至Wh/kg，大幅降低成本。
乘用车：CTP电池包体积利用率提高15%-20%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%，大幅降低制造成本（三元/LFP电池均可）；应用于北汽等；
比亚迪：无模组“刀片电池”已批量应用：
应用于比亚迪汉（续航里程KM，电池能量密度wh/kg）、秦、秦Pro、宋Plus、e6等车型；
3、降本压力下，车企如何抉择？
当前国内采用LFP电池乘用车企业：
1）特斯拉Model3标准续航里程车型，采用LFP电池（CATL为供应商）；2）比亚迪秦、秦Pro、宋Plus、e6等；；e.g.EV单车电池容量80KWH，单车电池成本，采用LFP电池较三元电池节约1万元左右：3）PHEV乘用车：上汽荣威ei6、荣威eRX5和名爵MG6更换为LFP电池。e.g.PHEV单车电池容量17Kwh，单车电池成本采用LFP电池较三元电池节约-元：4）其他EV乘用车企业：年LFP电池已经在上汽、北汽、江淮、奇瑞、江淮、特斯拉等车企搭载使用；年新车型目录中，特斯拉、北汽；通用五菱：五菱宏光、五菱荣光仍采用LFP电池方案（宁德时代、鹏辉能源、国轩高科提供）；
潜在使用者：当前长安、广汽等车企已将LFP电池的乘用车车型纳入研发、测试之列；
潜在采用LFP电池国际一线车企：大众汽车（收购国内国轩高科26.47%股权）
欧洲市场，OEM车企当前主要选择高比能量电池技术路线；
降本压力下，车企选择三元电池orLFP电池？
1、我们认为，在补贴持续退坡，车企面临持续降本压力下，当前LFP电池价格更低，同时通过采用大模组或CTP无模组方案后，体积能量密度大幅提升，提升续航里程。短期看，未来2-3年内，或将考虑采购LFP电池用于对成本敏感度高的中低端版乘用车领域（运营类车辆），由此乘用车采用LFP电池比例将提升。
2、CTP电池方案：预计部分车型会先采用（比亚迪、北汽、造车新势力率先尝试）；现有车企打造的电动化平台大多是模块化设计，CTP方案或将冲击到OEM对底盘把控。同时CTP技术成熟度、安全性等还有待充分验证，预计大规模推广还需时日。
3、长期看，中高端车型注重整车性能，高续航里程、空间感、电耗水平、快充性能、低温性能等。对于LFP电池：
1）LFP+CTP，续航里程可达-公里以上，但其重量密度低，导致百公里电耗较高（如比亚迪“汉”，百公里电耗为14.1kWh）；国内百公里电耗水平与双积分政策要求挂钩，LFP电池或难达到要求。2）LFP电池低温性能较差，影响在寒冷天气驾驶；3）倍率性能低，难以满足用户快充需求；4）三元电池未来也有望采用CTP方案实现进一步降本；总结：短期看，成本优势下，LFP电池在乘用车比例或会提升；中长期看，乘用车领域未来LFP电池与三元电池凭借自身的优劣势，在不同的车型、不同应用场景应用，实现共存。
在对成本敏感性高的中低端车型（低续航里程、或运营类车辆）LFP比例将提升；而中高端车型追求整车性能提升，三元电池更容易满足其在续航里程、电耗、快充性能、空间感等需求，高比能量电池仍将是大势所趋占主要份额，未来随着高比能量电池技术成熟，实现降本后，相对优势将显现。
4、不同续航里程下，选择LFP电池成本对比
采用LFP电池大幅降成：特斯拉Model3采用LFP成本下降约1万元;
无模组vs传统有模组电池包：选取2款比亚迪车型对比，在与车型外观尺寸一致情况下，采用无模组刀片电池包“汉”，
①降低整备质量，百公里电耗下降8.4%；
②在电池容量均为85kWh时，续航里程从KM提升至KM（+55KM）；
③经我们测算，采用CTP后单车电池成本下降约4-0元；
LFP电池增量需求测算（一）：电动车
纯电动乘用车LFP电池采用比例测算：为了更合理测算乘用车LFP电池比例，考虑到高端车长续航里程下，三元电池仍占据主导，本文通过对不同续航里程下，首先拆分年-年LFP电池占比数据，并对未来几年不同续航里程下LFP电池比例进行预测。
消费者倾向于高续航里程车型：车型持续升级，续航里程不断提升。从不同续航里程EV乘用车产量分布看：
1）纯电动车续航里程主要集中在-公里，年1-5月占比达56%（年47%）；
2）KM以上车型，年1-5月占比14%（年6%）；
3）-公里，年占比21%（年38%）；-KM档年可获最低档补贴，占比5%；低续航里程公里以下占5%；
不同续航里程下，LFP电池装机占比（-）
年不同续航里程下，EV乘用车采用LFP电池特征——低续航里程LFP占比不断提升
1、年搭载LFP电池乘用车产量占比6%，其中LFP电池装机占比为5%；
2、低续航里程车型搭载LFP电池比例相对较高。其中KM以下车型LFP电池占比约20%(年提升至38%）；
3、-KM车型，LFP电池采用比例为9%；-KM车型，LFP电池装机比例为12%（年9%）；
4、-KM车型，LFP电池采用比例约1%；
LFP电池增量需求测算（一）：电动车
EV乘用车LFP电池需求测算——假设条件：
假设1：考虑经济性，低于KM低续航里程车型，LFP电池占主导，超50%；
假设2：-KM区间，LFP比例逐渐提升；
假设3：目前比亚迪汉采用LFP电池续航里程可达KM，而特斯拉标准续航里程/KM（52Kwh）；由此可判断-公里部分将采用LFP电池；
假设4：公里以上车型，除了比亚迪汉采用LFP电池外，大部分都采用三元电池；
EV客车电池需求测算考虑到安全性，EV客车95%左右比例将采用LFP电池；预计年及之后仍将保持95%以上；
EV专用车测算:年专用车电池80%采用LFP电池，预计年及之后仍将维持80%以上；
LFP动力电池需求测算结论：
1、短期看，年EV乘用车LFP电池比例略有提升，预计将从年10%提升至年近15%；长期看，乘用车仍将以三元电池为主；LFP比例未来几年呈下降趋势，但在EV乘用车中绝对量保持增长；
2、年-年，LFP动力电池装机预计分别为23\30\40Gwh；同比增长约24%/32%/30%；
说明：本测算仅考虑国内乘用车采用LFP电池；暂未考虑海外市场;
LFP电池增量需求测算（二）：通信后备电源
增量需求2：5G通信后备电源对LFP需求
5G基站建设高峰期，通信后备电源需求大幅提升。5G网络下，使用频次增加，基站覆盖范围变小，预计未来5G基站数量将为4G基站的2~3倍，截止年国内4G基站数量为万个（其中其中，中国移动现有万个4G基站，中国电信万个，中国联通99万个）。传统4G基站单站功耗-W，而5G基站单站功耗是4G的3倍，约W左右；以前的铅酸后备电源只能满足使用时长1小时，若增加容量，占地面积大，铅酸电池在5G基站里达不到要求，因此基本上都用磷酸铁锂锂电池，不再采用铅酸电池。中国现有4G基站共万个。年全球开启5G通信后备电源采购，中国年预计建设60万+个基站：其中，1）中国移动（30万个）：.3.4中国移动发布年通信用磷酸铁锂电池产品集中采购招标公告，计划采购不超过25.08亿元的通信用磷酸铁锂电池共计6.亿Ah（规格3.2V）（对应1.95Gwh），采购需求满足期为1年。2）中国联通：计划年全年建设25万个5G基站;新增通信后备电源来自于2方面：
1）新增5G基需求；
2）4G基站改造需求
一般情况下，单个基站对电池容量需求在：-Ah左右，通过串联方式48V，对应单个基站电池需求在14.Kwh；
国内5G基站通信后备电源需求，年超10Gwh，年化高峰期将达15Gwh+：根据各大运营商5G基站建设数量，预计年新增5G基站60万个，同时考虑存量改造，预计年5G基站对应电池需求约13-21Gwh（中国）；
考虑到海外5G基站也迎来快速建设期，预计海外基站数量相当甚至更高，全球5G基站对应通信后备电源需求预计将超过Gwh；年化高峰期对LFP电池需求有望达30Gwh；
储能行业：国内处于商业化初期，海外市场具备经济性
储能在电力“发—输—配—用”应用广泛，是可再生能源高比例接入电网的必要手段，未来市场空间广阔。储能技术路线多种多样，不同技术路线所使用的应用场景不同。随着储能成本的不断降低，尤其是电池成本的大幅度降低，当储能具备经济性的时候，储能的市场就会迎来爆发由于各国电网特点、市场化机制不同，在各国发-输-配-用经济性不同；
欧美市场：用户侧和调频市场已经广泛应用，具备经济性；
国内市场：储能处于商用化初期阶段，仍以示范性项目为主，近年用户侧由于降低电费峰谷电价差经济性尚不明显，部分在电网调峰调频应用；
①全球：年全球新增投运电化学储能.8MW，应用分布上，电源侧占比26.0%；从技术分布看，锂电池占比达85.7%。
②中国市场：年新增投运电化学储能装机.08MW（占比全球33%）；技术上，95.8%为锂离子电池；
根据GGII，年全球储能电池出货量为18.8Gwh，同比增长39.8%；其中中国储能电池出货量为9.54Gwh，同比增长83.5%
电网储能需求：风光等可再生能源新增装机，按照相应渗透率及配套比率测算，预计-年对电化学储能需求为：10.87\15.13\17.82Gwh(按运行2h时长测算）
通信后备电源按保守测算：-年装机分别为：25\35\40Gwh
三、投资建议
中国LFP电池竞争格局
LFP电池主要参与厂商：主要以中国电池厂商为主，国内主要以宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能为主；LFP电池竞争格局：持续向优质龙头集中。装机与下游配套客户相关，宁德配套宇通份额大幅提升；比亚迪电池自供；亿纬配套南京金龙等；
国内磷酸铁锂电池主要厂商产能规划
三元电池LFP电池产能可以切换；三元电池与LFP电池设备可以共用，根据产业链调研反馈，其产能可以切换；
国内电池厂商扩产情况：
动力电池扩产目前主要集中在龙头厂商，根据各家电池厂商在LFP电池扩产规划上看，普遍较为看好LFP电池在储能领域市场（包括5G基站通信后备电源）；
宁德扩产中包含了LFP电池产能；比亚迪在重庆璧山产能，还包含了新型电池“刀片电池”产能；亿纬锂能年新扩建3.5GwhLFP电池产能；
LFP电池供应链主要为原材料、正极前驱体、磷酸铁锂正极材料、LFP电池厂等；
LFP正极材料：历经洗牌，行业集中度提升
LFP正极材料竞争格局：经历洗牌后，行业集中度大幅提升
LFP正极材料于、年经历了一轮洗牌，原因：
其一，补贴大幅退坡下，客车、物流车领域增长缓慢，对于LFP电池需求增量放缓；
其二，行业电池技术提升，对LFP电池能量密度要求，快充性能等要求提高，部分LFP正极材料技术无法满足要求；
其三，沃特玛债务危机，导致部分LFP材料厂商减产或停产；在需求下滑下价格竞争激烈，部分LFP正极盈利能力变差。
经历充分的洗牌后，目前LFP正极材料竞争格局大幅优化，竞争格局持续集中。前三家CR3占比达到54%；其中德方纳米是CATL铁锂正极第一大供应商，贝特瑞供货CATL、比亚迪等，LFP正极材料厂商凭借过硬的产品品质，配套大客户，份额上升较快（年贝特瑞受沃特玛影响）；
LFP正极材料产能利用率回升，扩产集中在龙头公司
LFP正极材料厂商产能扩张：部分电池厂（比亚迪、国轩）自建LFP正极产能，作为第三方磷酸铁锂正极材料产能规模较大的以德方纳米、贝特瑞、湖南裕能、贵州安达为主；
投资建议：
磷酸铁锂电池行业在年迎来边际变化，主要有2大增量需求：
边际增量1：LFP电池价格下降，成本优势显著，面向中低端车型（低续航里程）/运营类车辆或将一定比例采用LFP电池；LFP电池在乘用车装机比例预计会有所提升；
边际增量2：全球5G基站进入建设高峰期，通信后备电源需求爆发：国内高峰期建设需求或将达15Gwh；
磷酸铁锂电池行业在年起迎来边际变化，乘用车LFP电池比例或会提升，5G通信后备电源,未来储能带来增量需求。核心围绕锂电池龙头及其核心供应链，重点推荐：
1）具备成本优势，同时储备CTP电池技术的龙头企业。
电池端：重点推荐宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科、鹏辉能源；
2）LFP电池材料：需求增量体现在：铁锂LFP正极、储能对干法隔膜需求；
LFP正极材料经历洗牌后行业集中度提升，竞争格局优化，推荐德方纳米、贝特瑞、
