2023年磷酸铁锂电池、锂电池正极材料行业上中下游产业链发展趋势分析预测及投资规模可行性评估咨询

1、锂电池正极材料基本概述：锂电池是一种常用的二次电池，其工作原理是依靠锂离子在正负极之间移动来实现充放电。相较于其他二次电池（如镍镉、镍氢、铅蓄电池），锂电池的工作电压高、能量密度大、循环寿命长且无重金属污染，被广泛应用于消费电子、电动工具、机车启动电源、新能源汽车及储能等领域。

锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质和电池外壳几个部分组成。正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，直接决定电池的能量密度及安全性，进而影响电池的综合性能。另外，由于正极材料在锂电池材料成本中占比最高，其成本也直接决定了电池整体成本的高低，因此正极材料在锂电池中具有举足轻重的作用，并直接引领了锂电池产业的发展。

目前应用于动力锂电池的主流正极材料包括磷酸铁锂和三元材料，具体情况如下：

磷酸铁锂的主要优势为安全性、循环寿命和成本优势，随着新能源汽车补贴退坡对成本控制要求提高和CTP技术、刀片电池技术使磷酸铁锂的体积能量密度进一步提升的情况下，磷酸铁锂电池在新能源汽车的市场占有率不断提升，2021年全年磷酸铁锂电池装机量已超过三元电池。

此外，磷酸铁锂还是储能锂电池的主流发展方向，储能电池更关注电池的安全性、循环性能、电池成本等，在上述指标上，磷酸铁锂电池比三元电池优势明显。未来储能电池市场将为磷酸铁锂电池带来新的增长空间。

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2、行业技术水平、主要技术门槛和技术壁垒：

（1）磷酸铁的行业技术水平、主要技术门槛和技术壁垒：磷酸铁作为磷酸铁锂的前驱体，其纯度、粒径、形貌、结构等性能指标对合成的磷酸铁锂材料的电化学性能起着至关重要的作用。目前磷酸铁的合成方法主要有共沉淀法、水热法、超声化学法、溶胶-凝胶法、氧化沉淀法等。

目前共沉淀法是比较主流的商业化生产方法。共沉淀法制备磷酸铁的主要技术难点在于保证产品纯度的前提下，控制产品的形貌及尺寸。磷酸铁产品的纯度可以用铁磷比来衡量。磷酸铁产品的形貌及尺寸部分决定了磷酸铁锂产品的某些核心指标，例如微米磷酸铁可以制备适用于对能量密度有极高要求的长续航纯电动车电池的能量型磷酸铁锂。

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（2）磷酸铁锂的行业技术水平、主要技术门槛和技术壁垒：磷酸铁锂正极材料的性能与合成方法密切相关。目前常用的合成方法主要可分为固相法和液相法。固相法主要包括高温固相法、碳热还原法和微波热法等，液相法主要包括水热/溶剂热法、溶胶凝胶法、共沉淀法。

其中高温固相法、碳热还原法和水热/溶剂热法分别以其成本低、配料可控、原料易得工艺简单和能耗低合成效率高等优势成为目前应用较为广泛的工艺方法。

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3、行业技术发展趋势：

（1）电池结构技术进步，打开磷酸铁锂电池应用新局面：随着动力电池企业研发技术的不断成熟，我国动力电池的头部企业宁德时代、比亚迪等均加强对封装形式的技术迭代，特别是CTP技术的落地和应用。CTP电池包即是电芯直接集成到电池包内，这种电池由于省去了电池模组，可以使体积利用率大幅提升，增大电池容量，降低电池成本。近年来，动力电池封装结构新技术及发展趋势主要情况如下：

动力电池封装结构的技术更新有效提升了磷酸铁锂正极材料的能量密度，使其成本进一步降低。拥有低成本、高安全、高循环寿命等优势的磷酸铁锂电池市场占比快速提升，打开磷酸铁锂电池应用新局面。同时也对磷酸铁锂正极材料提出了更高要求，磷酸铁锂生产企业需要根据下游客户的需求持续进行研发投入，以匹配动力电池企业的技术迭代需求。

中金企信国际咨询公布的《全球及中国锂电池正极材料市场现状分析及发展趋势预测报告（2023版）》

（2）磷酸铁锂正极材料技术发展趋势：影响磷酸铁锂正极材料性能的重要因素主要包括粒度分布、比容量、压实密度、比表面积、杂质含量、水分含量等指标。相较于三元材料，磷酸铁锂中的锂离子电导率偏低，影响锂电池的倍率和低温性能。因此，磷酸铁锂主要通过提升压实与纳米化技术、表面处理和掺杂等改性工艺改善材料特性。此外，随着首批动力电池退役期逐步到来，磷酸铁锂废旧电池材料综合回收技术的重要性日益凸显。

1）纳米化技术和表面处理技术：磷酸铁锂正极材料中的锂离子电导率相对偏低，影响锂电池的倍率和低温性能，即影响锂电池寿命和充放电效率。针对以上问题，磷酸铁锂可通过纳米化、表面处理等改性工艺改善材料特性。纳米化的原理为缩小磷酸铁锂颗粒尺寸至纳米级以增大材料的比面积，从而使得电解液与材料能够充分接触，增加反应活性位点，缩短锂离子在材料内部的传输距离，提高倍率性能和可逆容量。纳米化方法主要包括颗粒机械球磨、控制颗粒烧结温度、添加碳源材料限制磷酸铁锂晶粒在烧结炉中的生长等实现。

表面处理的原理为通过在材料表面包覆银、碳等导电物质，增强电子传导能力，提升电子电导率，进而提升倍率和循环性能。此外，碳包覆亦可抑制磷酸铁锂烧结过程中的晶粒生长，促进材料纳米化。表面处理的具体方法是将包覆材料与其他原材料混合后烧结或将包覆材料和烧结后的磷酸铁锂产物直接混合。

2）掺杂提升能量密度：锰、铁掺杂可形成多元橄榄石结构，在保持磷酸铁锂相较三元材料的成本和安全性优势的同时，通过提升工作电压平台，可将能量密度提升到与三元材料能量密度接近。目前新型磷酸盐锂电正极材料主要为磷酸锰铁锂，即在磷酸铁锂上掺杂一定比例的锰而形成，通过掺杂一方面使得铁和锰两种元素的优势特点能够有效结合，而另一方面锰和铁具有相近的离子半径，掺杂不会影响原有的结构。锰元素的加入可明显提高磷酸铁锂动力电池的理论能量密度，但也会影响导电性能、倍率性能和循环性能。因此，合理的锰、铁配比和科学的材料改性方案是行业研发突破的重点方向。

3）磷酸铁锂电池的回收与再利用技术：回收磷酸铁锂电池主要分为两阶段，第一阶段为磷酸铁锂电池包到磷酸铁锂粉末的过程，主要采用机械破碎分离的方法，第二阶段为磷酸铁锂粉末到碳酸锂等锂盐产品的过程。目前国内外企业回收磷酸铁锂粉末到碳酸锂等锂盐产品的技术路线主要有两种：一是物理修复再生，二是冶金法回收，主要有湿法冶金、火法-湿法炼和工艺等。其中再生工艺能够更简单、有效地修复正极材料使其恢复原有的电化学性能，但除杂仍是重难点问题。

磷酸铁锂电池含有锂、铁、磷等金属，回收有利于金属资源循环利用，环境友好，现阶段回收磷酸铁锂电池产业的主要技术瓶颈体现在总体装备自动化水平偏低、全组分回收较难等问题，亟需研发退役锂电材料的高效清洁回收利用技术，规模化实现全组分回收锂、铁、磷元素制备高品质的无水磷酸铁、碳酸锂、氢氧化锂等锂盐产品。

磷酸铁锂电池由于应用时间较早，因此退役潮率先到来，成为当前废旧动力电池回收的重点。目前磷酸铁锂的主要原材料碳酸锂价格持续上升，废旧动力电池当中的锂含量较高，因此废旧磷酸铁锂回收利用将创造出巨大的社会和经济效益，将有效助力我国新能源汽车和储能产业的可持续发展。

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4、进入行业的主要壁垒和衡量核心竞争力的关键指标：2021年以来受下游市场需求拉动和价格持续增长的影响，磷酸铁锂正极材料领域的市场竞争日益激烈，除了传统磷酸铁锂正极材料企业外，三元材料企业、磷化工、钛白粉化工企业及其他行业跨界企业纷纷涉足磷酸铁锂生产。但对于行业新进入者来说，将面临人才短缺、工艺验证、产能消化、原材料供应等多重挑战。磷酸铁锂正极材料的行业竞争要素主要包括客户、产品性能、工艺技术、成本、原材料一体化、产能等多方面，只有具备产品优势、成本优势、与下游客户深度绑定的磷酸铁锂企业，才能有望在激烈的市场竞争中胜出。进入磷酸铁锂行业的主要壁垒如下：

（1）客户获取壁垒：磷酸铁锂正极材料是磷酸铁锂电池的关键核心材料，其性能直接影响锂电池的能量密度、安全性、寿命和应用领域等。锂电池生产厂商通常对正极材料供应商实行严格的认证机制，需要对供应商的技术能力、质量管理等多方面进行认证，认证周期较长。根据2021年动力电池厂商装车量数据显示，宁德时代、比亚迪和中创新航三家公司共计占据75.35%的市场份额，头部动力电池厂商竞争优势明显，市场集中度提升。锂电池企业对长期合作的正极材料供应商粘性较强，一般建立稳定合作关系后不会轻易更换。因此在头部动力电池厂商已有供应商体系较为稳定的背景下，进入本行业具备较高的客户获取门槛。

（2）人才壁垒：随着下游锂电池产品不断地研发改进，电池产品能量密度、安全性和稳定性持续提升，其对正极材料的性能要求也持续更新。这对正极材料生产厂商的研发能力提出了较高要求。优秀的正极材料生产厂商需要在生产工艺、质量控制方面具有深厚的技术积累，并能够针对客户的不同产品需求进行快速响应。先期进入行业的企业拥有经验丰富、实力雄厚的研发与生产队伍，且其在产业上的领先地位进一步为持续吸引人才带来优势。新进入企业在研发、生产人才储备方面追赶难度较大。

此外，锂电池正极材料企业与下游客户合作紧密，随着经营规模的扩大，公司的销售人才、管理人才对公司亦起着至关重要的作用。新进入行业企业很难形成人才吸引力与完善的人才培养机制，差距扩大后将形成显著的人才壁垒。

（3）工艺技术壁垒：锂电池正极材料的质量直接关系到锂电池的安全使用、产品品质及性能的稳定性。正极材料的工艺技术包括原材料的选择、材料比例、辅材应用、生产线布局及工艺设置等均需多年技术经验积累。目前国内锂电池正极材料主要生产企业均形成了自身工艺技术体系，生产工艺成熟，且根据市场需求持续更新改进。随着下游客户对磷酸铁锂正极材料的产品性能要求提升，工艺技术壁垒也逐渐提高。

（4）规模及资金壁垒：目前磷酸铁锂正极材料行业的市场竞争日趋激烈，现阶段磷酸铁锂正极材料行业规模效应明

显，一方面，下游客户需求规模较大，对上游供应商批量供货提出较高要求；另一方面，大型生产企业可以通过集中采购、规模化生产有效降低生产成本，提高生产效率，形成竞争优势。此外，磷酸铁锂正极材料生产企业的研发能力、原材料采购、生产及设备自动化程度等均直接影响产品质量和产能提升，上述投入需要大量的资金。因此，对行业中小型企业而言，形成了较高的规模壁垒和资金壁垒。

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5、行业周期性、区域性和季节性：

（1）行业的周期性：锂电正极材料行业本身无明显的周期性特点，主要受下游产业新能源汽车和储能行业市场需求的影响。其中新能源汽车和储能行业的发展主要依靠国家政策的支持、新产品和技术的持续更新换代及更具竞争力的成本优势，呈现快速发展趋势。因此随着新能源汽车和储能行业的快速发展，锂电正极材料行业整体呈现快速增长的趋势。

（2）行业的区域性：磷酸铁锂正极材料行业的产能区域布局主要集中在西南地区和华中地区，其中西南地区是我国磷矿、锰矿等矿产资源的聚集地，且叠加电力资源丰富、锂电产业链完善等因素，聚集了较多磷酸铁锂正极材料企业。

（3）行业的季节性：磷酸铁锂正极材料行业不存在明显的季节性波动，但受下游客户年底调整市场计划和春节假期等影响，通常一季度出货量低于其他季度。