磷酸铁锂行业专题报告：新能源疾驰，行业乘势飞

文琳行业研究 2024-04-11

（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 2019 年降至 33%低位（其中乘用车仅占 5%），2020 年迎来触底回升，拉开了铁锂回潮的大幕。2021 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 2019 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。2019 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 250km 以下向 300-400km 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。

2020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 400km 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 500-600km 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 2025 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，2025 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 2025 年较磷酸铁锂的成本差距收窄至 5%-10%。

在 2025 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 500km 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关注的技术路线。根据宁德时代在发布会上的信息，其第一代钠离子电池可以实现单体能量密度 160Wh/kg，第二代有望达到 200Wh/kg，且在循环寿命上有望接近磷酸铁锂，快充性能、低温性能更加突出，性能参数逼近磷酸铁锂的水平。同时宁德时代提出 AB 电池的构想，未来可能与磷酸铁锂混合共用，以达到互补的作用。不过从产业化节奏上看，目前宁德时代完成了第一代方案，希望在 2023 年开始培育钠离子的供应链体系，考虑到产业链的构建，以及规模化后才能带来成本下降，预计钠离子与磷酸铁锂的竞争在 2025 年后才会出现，且因锂电差异化、分层的需求，与磷酸铁锂形成共存、竞争与互补。

总结来看，磷酸铁锂当前成本优势显著，对于三元的替代将持续演绎。在 2025 年可预见的技术进步下，高镍三元与磷酸铁锂成本差距在 5%-10%，磷酸铁锂仍具备成本优势，即使考虑电耗的影响，在 500km 以下的车型中可以广泛应用。而宁德时代近期提出的钠离子电池，是对于磷酸铁锂的有效补充，但在大规模化产业化阶段的竞争预计也在 2025 年之后。因而磷酸铁锂是动力电池中期技术路线最确定的环节。

进度推演：国内明显提速，海外逐步跟随

经过以上分析，可以得出磷酸铁锂凭借 CTP 技术实现了能量密度的提升，进而拓宽了续航里程的覆盖范围，同时在领先的成本竞争力下，成为车企优先的方案选择。从新车目录上看，近几批次铁锂乘用车车型申报占比稳定在 50%左右的水平。

在铁锂回潮的过程中，也不乏明星车型的助推，例如比亚迪汉、特斯拉 Model 3、Model Y、宏光 MINI、小鹏 P7/P5 等，目前磷酸铁锂方案已经覆盖了特斯拉、新兴造车、自主品牌，且车型级别跨越了 A00 级到 C 级车，国内车企接受度高。

从海外的情况看，磷酸铁锂方案也在逐步纳入考量，其中最积极的是特斯拉，其在 2020 年即计划在长循环方案中导入磷酸铁锂，2021 年更是表示磷酸铁锂的应用占比将超过 60%。除了特斯拉外，大众、Stellantis、戴姆勒也明确表示磷酸铁锂方案的导入，不过也有雷诺等车企暂时不会考虑磷酸铁锂，预计海外车企对磷酸铁锂的应用会相对滞后（本身也要考虑到车型开发的周期），不过渗透率提升的趋势明确。

综上，我们预计磷酸铁锂在新能源车上的渗透率有望逐步提升，其中国内在 2021-2023 年有望持续上行，乘用车中的磷酸铁锂占比或超过 50%，整体占比有望达到 55%左右；海外磷酸铁锂的应用有望在 2023 年前后加速（特斯拉存在超预期可能），在 2025 年有望达到 20%-30%的渗透率水平，进而带动全球磷酸铁锂占比趋于 40%。

增量市场：储能的拐点，助推铁锂的阿尔法

除了动力电池的应用外，储能也是未来磷酸铁锂的重要增量，全球储能市场正处于拐点阶段，美国 2020H2 以来实现爆发式增长，表前市场在 RA 合同、PPA 模式驱动下，商业模式理顺、经济性显著提升，有望连续翻两倍增长，2021 年突破 10GWh 装机大关。欧洲过去几年保持平稳增长，户用储能由于居民电价高企具备经济性，增长持续性较强，表前项目伴随欧洲传统调峰方式的退出，也有望迎来增长拐点。

相较于美国、欧洲出现的市场增长拐点，国内的政策拐点也愈发清晰，发改委发布了储能指导意见，在电源侧、电网侧、用户侧均给予了商业机制完善的方向，核心在于解决了责任主体和成本分摊的问题，国内储能加速发展可期。

预计在中国、美国、欧洲三大市场的驱动下，2025 年全球锂电储能需求有望达到 180- 200GWh，相较于 2020 年 20GWh 左右的出货量，实现五年十倍的高速增长。此外值得一提的是，目前海外储能以三星 SDI、LG 化学供应为主，采用三元方案，而磷酸铁锂方案循环寿命更长、安全性具备优势，且成本更为领先，储能领域磷酸铁锂占比提升的趋势相较于动力电池市场更为明确。

综上，预计 2025 年全球磷酸铁锂电池出货量达到 770GWh，较 2020 年实现 70%左右的复合增长，磷酸铁锂正极需求接近 180 万吨，是锂电产业链需求阿尔法最强的环节。

二、供给：本轮产业链紧缺能走多久

2021 年以来，磷酸铁锂产业链供给转为紧缺，库存维持低位，叠加原材料碳酸锂、磷酸等价格的上涨，带动磷酸铁锂产品价格持续上行。磷酸铁锂价格由 2020 下半年低点 34000 元/吨上涨至 62000 元/吨（2021.9.13），涨幅达 82.4%，且仍处于上行趋势。磷酸铁作为大部分磷酸铁锂产能的前驱体，表现与磷酸铁锂相当一致，价格也处于上行通道。

考虑到磷酸铁锂正极除了供给紧缺，亦有成本推动，按照市场价格拟合单吨毛利来看， 2020 年底至 2021 年中铁锂正极单吨毛利提升约 70%，不过 8 月起有所回落。

磷酸铁锂产业链的价格和盈利趋势本质上取决于各环节供需，具体来看：

磷酸铁锂正极的扩产周期在 6-12 个月，2020 年底国内磷酸铁锂正极产能在 28 万吨左右，2021H1、2021H2 或分别达到 32、56 万吨，2022H1、2022H2 或分别达到 74、 100 万吨，以匹配高速增长的磷酸铁锂需求。

磷酸铁前驱体的扩产周期在 1 年左右，2020 年底国内磷酸铁前驱体年产能在 20 万吨左右，2021H1、2021H2 或分别达到 25、45 万吨，2022H1、2022H2 或分别达到 66、 100 万吨。此外，磷酸铁产能部分为行业新进入企业的落地，若只考虑原有企业的产能扩张，则 2022H1、2022H2 产能分别在 57、81 万吨。

由此，我们根据行业需求增长的预期与企业规划的磷酸铁锂产业链产能落地情况，对行业的产能利用率进行估算，磷酸铁锂正极方面，预计 2021H1 供给紧张，2021H2 即有所缓解，2022 年或难构成供给瓶颈，不过头部企业仍有望保持 80%左右的产能利用率。磷酸铁由于扩产周期较长，2021 年预计都将保持偏紧状态，2022H1 供需依旧紧张，预计 2022H2 才有所缓解；考虑到磷酸铁行业新进入者较多，从投产到满产预计存在一定的周期，如果仅考虑现有企业的产能扩张，2022H2仍有望保持80%以上的产能利用率。

此外目前的估算基于中性的行业需求预期，以及企业规划的产能扩张，考虑到新能源车、储能行业处于拐点阶段，同时环评、能评等流程或一定程度上影响企业扩产节奏，行业实际的供需变化还需要进一步密切跟踪。

三、格局：中期保持差异化，长期聚焦一体化

从生产工艺的技术路线划分，磷酸铁锂包括固相法（磷酸铁、草酸铁）、液相法、铁红等四种路线。由于制备流程、原料、工艺、能耗存在差异，最终生成的磷酸铁锂正极会在性能指标、综合成本上存在优劣势，对于磷酸铁锂的格局演绎会造成影响。

差异化：高压实与长循环，中期产品分层

磷酸铁锂正极过去被视为偏同质化产品，很大程度上是过去磷酸铁锂主要应用于商用车，而商用车对于锂电池的需求偏同质化。伴随乘用车铁锂以及储能铁锂需求的启动，磷酸铁锂正极也展现出一定的差异化，例如乘用车铁锂对于能量密度敏感，电池企业愿意选择高压实的磷酸铁锂正极。在各工艺路线中，固相法能够达到的压实密度较高，尤其是草酸铁路线具备一定的比较优势，未来可以期待的技术迭代还包括磷酸铁锰锂方案。储能用的锂电池则强调长循环寿命，液相法工艺凭借更加充分的混合带来的一致性优势，在长循环上领先于其他工艺路线。

我们判断磷酸铁锂正极中期将保持差异化属性，除了产品层面外，动力电池企业也选择与磷酸铁锂正极企业形成合资产能、参股入股的深度合作，或进一步夯实供应链关系。目前宁德时代合资、入股的磷酸铁锂正极企业为德方纳米（长循环、新型磷酸盐系）、湖南裕能（高压实）、江西升华（高压实），比亚迪参股湖南裕能，亿纬锂能与德方纳米合资产能。

一体化：成本为王，纵向布局夯实长期优势

从磷酸铁锂前驱体磷酸铁固相法成本对比来看，构成成本最核心的主要来自于磷源，铁源，但由于硫酸亚铁产品附加值低，因此成本占比较低。而不同类型企业磷源成本差异较大，部分磷化工企业由于具备磷矿石、磷酸、磷酸一铵等产品，因此可以有效降低磷源的成本，实现产业链一体化，形成一定的成本优势。而钛白粉企业由于硫酸亚铁和废硫酸资源自备，同样拥有明显的成本优势。

在磷酸铁成本构成中，磷资源占比较高，因此磷资源未来价格走势对产业链影响较大。磷资源最上游来自于磷矿石，从磷矿石下游需求结构来看，71%用于磷肥生产，7%用于黄磷，6%用于磷酸盐。农业需求整体偏刚需，随着人口的增长，磷肥需求稳步上行。磷矿石其他应用领域除了草甘膦生产外，以工业为主，包括工业级磷酸、磷酸铁等。

2020 年以来，由于疫情冲击，物流受限，各国重视粮食安全，明显拉动了对化肥的需求，加之海外部分产能受疫情影响供给不畅，磷化工行业迎来了景气向上周期。基于此，我们认为，粮食价格坚挺，明显提振农民的种植积极性，化肥产品需求旺盛，预计 2021- 2022 年行业仍将保持较高景气度。

在下游磷酸铁锂新增需求的拉动下，磷源长期有望维持供不应求的状态，磷源成本占比或将进一步抬升。预计到 2030 年，下游新能源板块有望拉动磷矿石需求超过 2000 万吨（磷矿石：磷酸铁锂单耗估计在 2:1），占当前磷矿石产量超过 1/5。从磷矿石供给端来看，2016 年以来，受供给侧改革、三磷整治以及安全环保督察的持续影响，磷矿石供给持续收缩，展望未来，行业供给仍将受限，磷化工板块或将强势运行。我们梳理了主要的磷化工上市公司产能数据，供大家参考。

整体来看，我们认为磷酸铁锂行业中期或将保持差异化，长期聚焦一体化。

差异化：高压实与长循环，中期产品分层。除了产品层面外，动力电池企业也选择与磷酸铁锂正极企业形成合资产能、参股入股的深度合作，或进一步夯实供应链关系。目前宁德时代合资、入股的磷酸铁锂正极企业为德方纳米（长循环）、湖南裕能（高压实）、江西升华（高压实），比亚迪参股湖南裕能，亿纬锂能与德方纳米合资产能。

一体化：成本为王，纵向布局夯实长期优势。部分磷化工企业由于具备磷矿石、磷酸、磷酸一铵等产品，因此可以有效降低磷源的成本。而钛白粉企业由于硫酸亚铁和废硫酸资源自备，同样拥有明显的成本优势。从磷源来看，2021-2022 年，由于疫情下农业景气叠加供给受限带动磷化工板块景气，长期来看，在下游磷酸铁锂新增需求的拉动下，以及供给的持续受限，磷源长期有望维持供不应求的状态。

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