(报告出品方/作者:长江证券)
一、需求:铁锂回潮的高度与速度
磷酸铁锂是当下锂电主材产业链中需求逻辑最强的环节。动力电池主流技术路线的正极材料包括磷酸铁锂和三元材料。国内方面,磷酸铁锂渗透率在年降至33%低位(其中乘用车仅占5%),年迎来触底回升,拉开了铁锂回潮的大幕。年磷酸铁锂路线的强势回归进一步超出了市场预期,铁锂产量、装机均在年中突破50%大关。
回潮归因:补贴弱化,CTP与刀片的革新
磷酸铁锂方案在年前偏弱的原因是补贴政策对于能量密度的倾斜,以及续航里程区间快速抬升。年以前,国内补贴政策与能量密度呈强相关(高能量密度方案给予更高的系数补贴,且逐年上调能量密度标准),同时车型结构快速由km以下向-km切换,使得质量能量密度偏低的磷酸铁锂路线承受了较大的压力;叠加商用车补贴退坡带来的产销压力,进一步致使磷酸铁锂需求承压。
年铁锂渗透率出现拐点的原因是补贴政策弱化以及CTP对于铁锂系统能量密度短板的改善。一方面国内补贴经历大幅退坡之后,对于车企的技术方案选择造成的扰动明显弱化,且补贴方案也不再强调能量密度提升。另一方面,也是更重要的是,电池龙头宁德时代、比亚迪先后推出了CTP、刀片电池的封装工艺革新,带来了电芯到PACK环节成组效率的大幅抬升,进而使得电芯能量密度较低的磷酸铁锂,可以凭借新的封装工艺,适配于更长续航里程的车型。技术进步是铁锂回潮的重要推手。
从定量分析来看,考虑CTP工艺应用后,磷酸铁锂的体积能量密度接近常规5系三元的水平,进而使得磷酸铁锂方案能够覆盖续航里程km左右的车型(针对紧凑型车型分析,对于中型车、中大型车等高级别车型,可以覆盖-km续航里程),应用范围有了明显的拓宽,也引发了部分车企开始转向磷酸铁锂方案。
趋势判断:铁锂、高镍、钠离子的竞争
动力电池正极技术路线选择是综合考量的过程。正极材料在锂电池中主要影响的是容量性能(即能量密度),此外对于倍率、低温、循环等性能指标也会造成影响。
正极方案选择中,能量密度是首要的考量因素,决定了新能源车续航里程的设计条件,在此前磷酸铁锂能量密度较低时,车企难以在长续航车型上选用磷酸铁锂。
其次是成本的考量,包括:1)电池的售价、对补贴/积分系数的影响;2)由于电池质量能量密度不同所带来的整车电耗的影响;3)长期来看,还需要考虑回收价值,例如三元电池金属回收的收益,以及长循环磷酸铁锂梯次利用的收益。
最后比较的是辅助性能,例如磷酸铁锂电池在倍率性能、低温性能、日历寿命、SOC估算等方面较三元电池存在劣势,但这些性能劣势是可以通过综合性方案加以解决的,例如通过热管理弥补低温性能的劣势,同时技术进步也使得铁锂的性能劣势逐步得到弥补。
当前时点看,磷酸铁锂在系统成本上要明显低于三元。在能量密度能够满足续航里程要求的情况下,成本成为车企对于技术路线选择的首要考量因素。磷酸铁锂物料成本更低,电芯成本上较三元电池方案低15%-20%。如果考虑铁锂率先应用CTP工艺,而三元尤其是高镍应用CTP稳步推进,则磷酸铁锂的成本优势阶段性达到20%以上,定价上也具备15%以上的价格优势。这也是铁锂回潮的本质。
随三元技术进步,成本差距有所收窄,但年前铁锂仍占据优势。不过对于磷酸铁锂和三元材料渗透率演绎,我们还是要站在动态降本的角度考量,磷酸铁锂方案相对成熟,能量密度有一定幅度的提升空间;而三元技术进步的潜力更大,能量密度的持续提升,能够带来材料单耗的摊薄,同时产业化有望逐步走向成熟,进一步带来成本改善。根据测算,在考虑高镍三元技术进步且应用CTP工艺的情况下,年与磷酸铁锂的成本差距有望收窄至10%左右;如果进一步考虑镍资源冶炼的成本下降(硫酸镍是高镍三元的重要成本项,考虑硫酸镍产业成熟后售价降至22元/kg),则高镍三元有望在年较磷酸铁锂的成本差距收窄至5%-10%。
在年5%-10%的成本差距下,考虑到高镍三元质量能量密度更高,因而整车电耗具备优势(预计续航里程km以上的车型中,高镍方案的单车带电量可以节约5%-10%),则考虑性能优势后高镍能够稳定其在中长续航车型中的供应链份额。
此外,还没有进一步探讨和考虑的是三元电池的回收价值和磷酸铁锂的梯次利用,目前上述商业模式还有待进一步完善,有可能影响三元、铁锂中期的生命周期成本。
钠离子有望与磷酸铁锂、三元在中长期格局中形成互补。除了与高镍方案的竞争,钠离子也是今年由宁德时代发布后引起