2020锂电池主要材料分析，锂电负极材料行业集中度高

锂电池生产设备的用途是用于生产锂电池，锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂电池的组成一般由四部分所构成，正极材料、负极材料、隔膜以及电解液。

图：锂电池产业链布局

锂电池上游为电池原材料资源的开采、加工，主要有锂资源、钴资源和石墨。全球的锂资源储量非常丰富，目前仍有60%的锂资源尚未得到勘探和开发，但是锂矿的分布相对比较集中，主要分布在南美的“锂三角”地区、澳大利亚和中国，国内主要企业有天齐锂业和赣锋锂业。目前全球钻储量约为700万吨，且分布集中，刚果（金）、澳大利亚、古巴三国的储量占到全球储量的70%，特别是刚果的钻储量达到340万吨，占全球的50%以上，国内钴行业的龙头公司为华友钴业、寒锐钴业，洛阳钼业。目前由于原材料产能的迅速扩张，行业整体出现供给大于需求的情况，锂钴价格都处在一个较低的位置。

锂电池产业链中游主要分为电池材料以及锂电设备。电池材料涉及各种正极、负极材料，还有电解液、极耳、隔膜以及电芯等。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能和价袼对锂离子电池的影响较大，直接影响锂电池的能量密度和性能。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料（镍钴锰酸锂、镍酸锂）等，目前国内主流的锂电池正极材料主要是磷酸铁锂和三元材料这两种。

其中磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料，其循环寿命通常在2000次以上，再加上由于产业成熟而带来的价格和技术门槛的下降，使得很多厂商出于各种因素考虑都会采用磷酸铁锂电池。然而磷酸铁锂电池在能量密度方面则存在明显的缺陷，目前磷酸铁锂电池龙头比亚迪磷酸铁锂单体电芯能量密度为150Wh，2017年底比亚迪预计将能量密度提升到160Wh，理论上磷酸铁锂能量密度很难超过200Gwh。

三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂的锂电池，镍钴锰的实际比例可以根据具体需要进行调整。由于三元锂电池具备更高的能量密度（目前宁德时代等动力电池一流大厂三元锂电池能量密度普遍能达到200Wh/kg-220Wh/kg，业内预计到2020年三元电池单体电芯能量密度将达到300Wh/kg的水平），乘用车市场开始转向三元锂电池，而在安全性要求更高的客车上，磷酸铁锂则更受青睐。随着全电动乘用车的发展，三元锂电池正在占据越来越重要的位置。

表：各种正极材料参数对比情况

资料来源：公开资料整理

负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极是电池放电时流出电子的一极，负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等；还有一部分的钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料。国内负极材料公司主要有贝特瑞、杉杉股份、璞泰来等。

表：各类负极材料性能特点

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出货量不断增加石墨类材料是主流

2016-2019年上半年，中国锂电负极材料市场出货量不断增长。根据高工产研锂电研究所(GGII)数据，2017年中国锂电池负极材料市场出货量14.6万吨，同比增长23.7%。

受2018年中国动力电池出货量同比增长46%的拉动，2018年中国锂电池负极材料市场出货量19.2万吨，增幅31.5%。2019年上半年，中国锂电负极材料市场出货量达到12.1万吨，同比增长52%

2018年中国锂电池负极材料市场出货量19.2万吨，其中人造石墨出货量13.3万吨，同比增长32.74%;天然石墨出货量4.58万吨，同比增长19%。人造石墨和天然石墨出货量合计占比超过93%。

隔膜是锂电池结构中关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。锂电池隔膜一般按照工艺，分为干法工艺和湿法工艺，由此，隔膜产品也分为干法隔膜和湿法隔膜两类。市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯（Polyethylene，PE）、聚丙烯（Polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，其中PE产品主要由湿法工艺制得，PP产品主要由干法工艺制得。动力电池隔膜技术难度较高，故而毛利率非常高，目前都还在50%以上，国内能做高端隔膜的有沧州明珠、星源材质、恩捷股份开始实现进口替代。

表：隔膜干法工艺和湿法工艺比较

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锂电池电解液是电池中离子传输的载体。一般由锂盐和有机溶剂组成。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。国内代表公司有新宙邦、江苏国泰、杉杉股份等。

目前常见的锂盐有六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂等；六氟砷酸锂有毒性切价格昂贵，高氯酸锂有较大的安全风险，因此目前主流的电解液锂盐为六氟磷酸锂，它具有极高的离子电导率、优异的氧化稳定性和较低的环境污染性。