深度报告-20220823-民生证券-电动车行业深度报告_磷酸锰铁锂_锰将出征_后来居上_49页_4mb.pdf

证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明电动车行业深度报告磷酸锰铁锂：锰将出征，后来居上民生电新 邓永康团队2022年 08月 23日证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明摘要1 关注磷酸锰铁锂的起底逻辑： 第一，现有磷酸盐系正极材料（ LiMPO4 ， M可由 Fe、 Mn、 Co、 Ni等元素组成 ）存在应用瓶颈，上升空间有限。 1） 磷酸钴锂（ 4.8V）和磷酸镍锂（ 5.2V）充放电平台过高，难以被商业化应用。 2） LFP电压平台仅为 3.4V，能量密度已接近理论上限；磷酸锰锂高达 4.1V，但电导率和锂离子扩散速率极低，被视为“绝缘体”。 第二，磷酸锰铁锂 （ M）兼顾高能量密度和高安全性，可缓解 LFP低能量密度短板。 由质量能量密度（ Wh/kg） =电池克容量（ mAh/g） 工作电压 （ V），可计算出 LMFP（ 4.1V）理论质量能量密度为 697 Wh/kg，高出 LFP20%。由此，往 LFP中掺 Mn是磷酸铁锂在电化学材料体系端提高能量密度的“唯一“进化之路。 第三， LMFP材料技术已成熟且具备性价比优势。 1）技术方面， 目前，可通过碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性路径解决 LMFP材料存在的三大痛点。 LMFP还可与三元进行复配，进一步提升综合性能。 2）成本方面，锰铁比例为 6:4时，为 17.78万元 /吨，略高于 LFP2.78万元 /吨（成本提升 18.58%）， 较三元成本低 12.26万元 /吨。与高镍三元复配时，当 LMFP占比 5%，复配材料成本 33.29万元 /吨较纯 NCM811缩减 0.82万元 /吨。 LMFP正极材料的空间测算： 我们认为 LMFP材料可分为单独使用 +复配三元使用该两种方案， 1）中性情景下， LMFP需求量合计为 57.52万吨，市场空间为 379.66亿元， 23-25CAGR为 188.61%。 2）乐观情景下， LMFP需求量为 77.04万吨，市场空间为 508.50亿元， 23-25CAGR为 126.64%。 投资建议： 重点推荐： 【 宁德时代 】 、 【 德方纳米 】 、 【 亿纬锂能 】 、 【 当升科技 】 、 【 容百科技 】 ，建议关注 【 欣旺达 】 、 【 国轩高科 】 。 风险提示： 1、技术推进不及预期的风险； 2、企业产能释放不及预期的风险； 3、下游需求不及预期的风险； 4、测算误差风险。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明重点公司盈利预测、估值与评级42资料来源：公司公告， Wind，民生证券研究院预测；（注：股价为 2022年 08月 19日收盘价）代码 重点公司 现价（元）EPS(元 ) PE(倍 )评级2021A 2022E 2023E 2024E 2021A 2022E 2023E 2024E300750.SZ 宁德时代 551.53 6.53 10.38 16.89 23.11 84 53 33 24 推荐300769.SZ 德方纳米 374.21 4.61 7.86 12.58 13.89 81 48 30 27 推荐688005.SH 容百科技 113.73 2.02 4.26 6.53 8.92 56 27 17 13 推荐300073.SZ 当升科技 88.82 2.15 4.04 4.89 6.09 41 22 18 15 推荐300014.SZ 亿纬锂能 116.05 1.53 1.55 3.07 5.36 76 75 38 22 推荐证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明06目录C O N T E N T S成本测算分析：略高于LFP，明显低于三元02全球市场：乐观预期下 2025年空间超 500亿元， 23-25CAGR为 126.64%03磷酸锰铁锂进化之道01龙头积极布局，量产推进04投资建议053风险提示证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明磷酸锰铁锂进化之道01.4证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明正极材料平均电压（ V vs.Li+/Li）理论比容量（ mAh/g）活化能（ eV）扩散系数（ m2/s） 导电率 S/cm磷酸铁锂（ LiFePO4） 3.4 170 0.6 10161014 1010108磷酸钴锂（ LiCoPO4) 4.8 167 0.62 / /磷酸镍锂（ LiNiPO4） 5.2 167 0.61 / /磷酸锰锂（ LiMnPO4） 4.1 171 0.65 1016 1010图表 ： 橄榄石结构磷酸盐各正极材料的性能对比资料来源 ： 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 高比能正极材料复配应用研究 ， 民生证券研究院 磷酸盐基正极材料 LiMPO4属于聚阴离子型正极材料 ，为正交晶系呈橄榄石结构， M可由 Fe、 Mn、 Co、 Ni等元素组成。其中，磷酸钴锂（ 4.8V）和磷酸镍锂（ 5.2V）充放电平台过高，已超过传统电解液所能承受的最大电压平台（ 4.5V），难以被商业化应用，而磷酸锰锂 LMP和磷酸铁锂 LFP可适配现有电解液体系，具备商业应用基础。 1）磷酸铁锂 LiFePO4： 具备易合成、高安全性、长寿命和低成本等优势，但由于 Fe3+/Fe2+相对于 Li+/Li的电极电势仅为 3.4V，材料能量密度较低，虽目前受益于各种物理封装技术的革新，短板有所弥补，但 LFP材料能量密度已接近理论值“天花板”。 2）磷酸锰锂 LiMnPO4： 相较于 LFP，比容量接近，但 LMP相对于 Li+/Li的电极电势为 4.1V，高于 LFP（ 3.4V）。但 LMP材料禁带宽度高达 2eV，电子跃迁能隙较大，电导率和锂离子扩散系数极低（低于 LFP两个数量级），电化学性能极差，近似“绝缘体“。 3）由于 LiMnPO4和 LFP有相同结构， Fe和 Mn可以任意比互溶形成固溶体，当 Mn元素替代 LFP中部分 Fe时，即为磷酸锰铁锂。01 LMFP发展契机：现有橄榄石结构磷酸盐正极材料存在应用瓶颈5图表 ： 橄榄石 LiMPO4的晶体结构资料来源 ： 高比能锂离子电池正极及锂硫电解液的制备和改性研究 ， 民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明 LMFP可利用 Mn和 Fe的协同效应，结合磷酸铁锂（稳定的电化学性能）和磷酸锰铁锂（高电压）优势，兼顾高能量密度与高安全性，同时其电压平台（ 4.1V）可适配常规电解液，这为切入市场提供契机。 第一，往 LFP中掺 Mn，有以下作用： 1） Mn2+的半径略大于 Fe2+的半径，往 LFP进行锰元素的掺入，可扩宽锂离子扩散通道，提升锂离子扩散系数； 2） Mn掺杂可使材料晶粒细化且增大 LFP晶胞体积，利于锂的脱嵌； 3）降低电荷转移阻抗，降低材料极化，提高材料倍率性能； 4）提升材料的低温性能； 5）电池材料可逆性增加，放电平台增加。同时，铁的电子跃迁能隙小于锰，可增加材料电导率。 第二， LMFP材料理论能量密度比 LFP高 20%。 由质量能量密度（ Wh/kg） =电池克容量（ mAh/g） 工作电压 可知，在克容量相近的条件下，电压越大，质量能量密度越大。由此，可计算出 LMFP理论质量能量密度为 697 Wh/kg，高于 LFP20%。01 磷酸锰铁锂：兼顾高能量密度与高安全性6图表： LMFP结构示意图资料来源 ： 磷酸锰铁锂基正极材料的组成调控、制备优化与电化学性能研究 ，星恒官网， 民生证券研究院图表： LMFP质量能量密度较 LFP提升 20%注： LFP能量密度 =3.4V170mAh/g； LMFP能量密度 =4.1V170mAh/g资料来源 ： 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 民生证券研究院5786970100200300400500600700800LFP LMFP提升 20%证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明 铁和锰离子半径相近，易形成固溶体，实现原子级别的混合。材料中锰铁比例的不同，会带来电化学性能上的差异， 第一，锰含量过低： LMFP材料平台电压提升不够明显，影响材料的能量密度。 第二，锰含量过高：易促成姜泰勒效应，导致材料晶格畸变，锰溶出与电解液发生反应，影响材料稳定性与容量保持率。其中，当磷酸锰铁锂（ M14）中的 x0.8时，材料容量迅速衰减，富锰结构不稳定，电化学性能较差。 第三， 当锰铁比为 6:4时，其充放电平台接近锰铁比为 8:2或 7:3的水平且较为平缓。同时，锰铁比为 6:4时，容量明显高于锰铁比为 8:2或 7:3时的水平。 由此，我们预计锰铁比为 6:4时， LMFP材料综合性能可达最优化水平。01 磷酸锰铁锂：锰铁比例的不同，带来电化学性能上的差异7图表 ： 当锰铁比为 8： 2时，材料放电比容量迅速衰减；锰铁比为 10： 0，几乎不存在明显充放电电位平台资料来源 ： 锂离子电池正极材料 LMFP的制备与性能研究 谢辉， 民生证券研究院LiMn0.8Fe0.2PO4LiMnPO4注：左图为不同锰铁比例下充放电平台的变化；右图为不同锰铁比例下 1C电流密度下 LMFP放电循环曲线资料来源 ： 碳掺杂的磷酸锰铁锂锂离子电池正极材料的制备和改性研究 -林文忠， 民生证券研究院图表 ： 当锰铁比为 6:4时，其充放电平台接近锰铁比为 8:2或 7:3的水平且较为平缓。同时，锰铁比为 6:4时，容量明显高于锰铁比为 8:2或 7:3时的水平证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明图表 ： 较 LFP， LMFP具备更高电压平台，更高能量密度，以及更优的低温性能资料来源 ：厦钨新能募集书， GGII，孚能科技定增书， 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 民生证券研究院01 磷酸锰铁锂：与三元和 LFP对比情况8项目 磷酸铁锂（ LiFePO4） 磷酸锰铁锂（ LMFP） 镍钴锰酸锂（ NCM）晶体结构 橄榄石结构 橄榄石结构 层状理论克容量（ mAh/g） 170 170 270-278电压范围（ V） 3.4 4.1 3.7理论质量能量密度（ Wh/kg） 578 697 1000左右压实密度 (g/cm3) 2.20-2.60 2.3-2.4 3.40-3.80循环寿命（次） 2000-6000 2000-3000 800-2000低温性能 较差 一般，优于 LFP 好高温性能 好 不如 LFP， 但优于三元 一般随 Ni含量变高而变差 1）能量密度：三元 LMFP LFP。 LMFP工作电压 4.1V，理论能量密度高于 LFP近 20%，但仍与三元存在一定差距。 2）压实密度：三元 LFP LMFP。 三元材料真密度更高（可达 4.8g/cm3），压实密度也相对更高；据 GGII数据，目前LMFP压实密度范围在 2.3-2.4，后续随着纳米化材料改性路径的推进，有望进一步提升。 3）循环寿命： LFP LMFP三元。 橄榄石型结构晶格稳定性优于层状。由此， LMFP和 LFP循环寿命均优于三元； LMFP存在姜泰勒效应（晶格畸变与锰溶出会与电解液发生反应）导致循环寿命不如 LFP。 4）高温性能： LFP LMFP三元。 高温下锰元素会较快溶解到电解质中，促使容量出现衰减问题； 低温性能：三元LMFP LFP。 锰元素的掺杂可提高 LFP的低温性能， Mn掺杂可将材料晶粒细化，材料电化学脱嵌锂能力显著提升。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明磷酸锰铁锂：制备路线与 LFP相似，液相法更适配01资料来源： 磷酸锰铁锂正极材料电化学性能研究 ， 非化学计量磷酸锰铁锂的制备与电化学性能研究 ， LMFP材料的制备及其改性研究 ，民生证券研究院图表 ： LMFP制备方法01 固相法： 是最传统的方法，工艺简单，利于批量生产，但不易控制产品的粒度及分布，均匀性较差。其中，高温固相法最具代表性。 液相法： 产成品一致性更好，更能缓解锰溶出等问题，更易形成均一的固溶体，利于锂离子的脱嵌材料，能量密度更高。但工艺更为复杂，成本较高。由此，液相法更适配 LMFP，使用该方法进行量产的企业可构筑其工艺技术壁垒。可分为溶胶 -凝胶法、水热法、溶剂热法、共沉淀法以及喷雾干燥法。9类别 类别 工艺流程 优势 劣势固相法 高温固相法将原材料球磨混合均匀后干燥，然后在惰性气体保护的管式炉中，以某一升温速率在 一定温度下煅烧，获得预期尺寸形貌工艺简单、生产量大、利于大批量工业生产合成温度高、合成时间长、不易控制产品的粒度及分布和形貌，均匀性差液相法溶胶 -凝胶法将反应原料按照一定比例溶于水中，加入络合剂和抗氧化剂，在惰性气体氛围中，于一定稳定通过调节 PH使溶液逐渐凝胶化，进而得到前驱体根据最终产物的元素比例，搭配反应物的比例；在相对较低的条件下，可以避免杂质的介入，产物更纯合成周期长，不易于干燥且干燥收缩大，操作复杂，工业化难度较大水热法 通过原料化合物与水在一定的温度和压力下进行 反应，并生产目标化合物的一种粉体制备方法 较固相合成法，水热法具有成本低、能耗 低等优点 反应条件要求苛刻，反应物加入顺序会对产 品形貌影响较大，工业难度大溶剂热法 用有机溶剂或水与有机溶剂的混合物代替水做介 质，采用类似于水热合成的原理制备纳米微粉 可控制粒子的尺寸大小，且大小均匀，无 杂质 实验条件苛刻，需在高温高压条件下进行， 工业难度大共沉淀法将适当的原材料（可溶性亚铁盐、锰盐、锂盐、磷酸盐等）混合后，外加沉淀剂生成沉淀，后经干燥、煅烧等步骤后得到产物组分间比例较为恒定，分布较为均匀，其分散性和均匀性较好（与固相法相比最大的优势）纳米级沉淀过滤困难、离子行为复杂、控制结晶难度大和废液需要处理喷雾干燥法通过将原材料充分混合均匀，用压力喷雾干燥机进行造粒并干燥，并将产物直接烧结制备出所需要的产物材料干燥速度十分迅速；干燥过程中液滴温度不高，产品质量较好，生产过程简化，能适应工业大规模生产要求，实现连续化大规模生产蒸发强度小，干燥塔体积较大，废弃中夹带的微粒较多（约 20%），回收微粒装置要求较高证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明磷酸锰铁锂：主流企业多使用液相法进行 LMFP制配01资料来源：各公司专利整理收集，民生证券研究院0110 从专利情况上看，容百科技为（固相法 -高温固相法）；宁德时代（液相法 -水 /溶剂热法）；比亚迪（液相法 -喷雾干燥法）；德方纳米（液相法 -溶胶凝胶法与水 /溶剂热法；当升科技（液相法 -共沉淀法）。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明磷酸锰铁锂：主流企业多使用液相法进行 LMFP制配01资料来源：各公司专利整理收集，民生证券研究院0111 从专利情况上看，容百科技为（固相法 -高温固相法）；宁德时代（液相法 -水 /热溶剂法）；德方纳米（液相法 -溶胶凝胶法 /水 /溶剂热法；当升科技（液相法 -共沉淀法）；比亚迪（液相法 -喷雾干燥法）。证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明图表： LMFP材料锂离子扩散速率以及电导率低于三元和 LFP资料来源 ： 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 民生证券研究院 LMFP虽较 LFP具备更高能量密度、更高工作电压，但存在以下三个痛点： 痛点一：电子电导率低、锂离子扩散速率较低。 从与其他材料性能对比情况可知， LMFP电导率仅 1013S/cm、锂离子扩散速率为 10152/S；分别为 LFP的 1/10倍和 1/10000倍。相比于 LFP0.3 eV 的跃迁能隙，电子在 LMFP中跃迁能隙高达 2eV,基本属于绝缘体，导致其电子电导率及离子迁移率低。 痛点二：压实密度较小，影响能量密度发挥。 从与三元正极材料粒度分布比较情况可知， LMFP材料 D50粒度仅为三元粒度的一半不到，材料颗粒较小，导致压实密度较低，进而影响整体材料的能量密度表现。同时，一次粒径过小会导致颗粒比表过高，制备电池极片时不得不大量使用粘结剂，导致成本增加和极片主含量降低。01 磷酸锰铁锂：材料存在三大痛点12性能参数结构层状材料 尖晶石 橄榄石 橄榄石三元 锰酸锂 LFP LMFP锂离子扩散速率（ 2/S） 109 1010 1014 电导率（ S/cm） 103 106 109 资料来源 ： 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 民生证券研究院图表： LMFP粒度大小明显低于三元材料证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明 痛点三： Mn3+的姜泰勒（ John-Teller）效应。 以 LiMnPO4充放电过程为例， 充电过程： + +(1-x) 锂离子从 LiMnPO4中脱出， Mn2+被氧化成 Mn3+; 放电过程： + + + +(1-x) 锂离子嵌入 MnPO4中， Mn3+被还原成 Mn2+； 由于 Mn2+和 Mn3+的半径差别大，造成 Mn-O键优先生长， Mn-O形成的八面体发生变形，导致晶格畸变和结构稳定性降低，阻碍锂离子的扩散通道。同时，锰元素价态转换造成的结构坍塌，促使部分锰溶出与电解液发生反应，破坏电解液的结构，材料比容量降低且衰减迅速，进而影响到容量保持率以及循环性能。该现象在高温中更为明显。01 磷酸锰铁锂：材料存在三大痛点13图表 ： 姜泰勒效应促使 Mn-O形成的八面体发生变形资料来源 ：北京工业大学尉海军课题组， 民生证券研究院图表： LiMnPO4充放电结构变化资料来源 ： 锂离子电池正极材料磷酸锰铁锂的制备及研究 ， 民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明 原理： 1）由于碳电导率高、导电性好，包覆后可在 LMFP材料中形成导电网络与导电孔道，增加锂离子扩散通道，提升电导率； 2）碳包覆后可抑制煅烧过程中颗粒长大或团聚，维持结构稳定； 3）减少电池内阻和极化利于电池性能发挥； 4）碳可作为还原剂可防止材料被氧化； 5）在充放电循环过程中，可抑制锰离子的溶出，改善材料电化学性能。碳含量对锰离子放电影响较大，对铁离子放电影响较小。适当的碳含量（ 6%）可获最佳电化学性能。 实现工艺： 将碳源与预先制备的活性物质进行混合，然后在高温、惰性气氛保护下进行热处理形成包覆层。碳源可分为有机碳源（葡萄糖、蔗糖、淀粉等）和无机碳源（炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等），其中有机碳源会在高温中溶解，均匀渗透到材料表面，包覆效果更好。01 磷酸锰铁锂：改性之路 -碳包覆14资料来源 ： 不同碳含量包覆磷酸锰铁锂正极材料的研究 ， 民生证券研究院图表： 6%碳含量 LMFP样品有着最佳的倍率性能 图表 ： 碳包覆制备工艺示意图（上为一次烧结；下为二次烧结）资料来源 ： 改进高温固相法制备磷酸锰铁锂正极材料 ， 民生证券研究院混合一次包碳产物预烧结 前驱体二次包碳产物证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明资料来源 ：专利 -一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法， 民生证券研究院 原理： 1）由扩散速率公式 t=2/2D(t为扩散时间； L为扩散距离； D表示扩散速率 )可知，扩散距离越短，扩散时间越短。将 LMFP尺寸缩小至纳米尺寸大小后，可显著减少 Li+在正极活性物质颗粒内部的扩散路径，增加锂离子扩散系数，实现高效脱嵌，增加导电率，电池倍率性能得以提高； 2）纳米化可增加材料的比表面积，提高 LMFP活性颗粒与电解液的反应表面，提升材料电化学性能。 实现工艺： 将 LMFP材料与分散剂混合加入到砂磨机中进行研磨，得到纳米级 LFMP浆料，在真空箱中烘干后，得到纳米LMFP（含分散剂）。01 磷酸锰铁锂：改性之路 -纳米化15图表： LMFP纳米化材料的结构示意图图表 ： 材料粒径的减少可提升 LMFP电池在低温环境下的容量保持率和放电平台电压注： 1 号和 2 号电池低温 20 下首次放电容 量分别为常温放电容量的 55. 3% 和 61. 2% ；放电中值电压分别为 3. 326 V 和 3. 383 V资料来源 ： 混合正极中 LiMn0. 7 Fe0. 3 PO4 粒径 对锂离子电池性能的影响 ， 民生证券研究院大粒径小粒径证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明资料来源 一种磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和应用， 民生证券研究院 原理： 1）不同于碳包覆，掺杂是从晶格内部改变材料的导电性和锂离子扩散性能，即向晶格结构中掺入异种元素， 比如： Mg、Co、 Ni、 Cr、 Zn、 Cu、 V、 Ti、 Zr、 Nb。不同粒径的粒子掺杂后，会造成原来晶格结构产生缺陷，而缺陷的出现扩展了锂离子的扩散通道，降低电子传递的活化能，减少禁带宽度，从根本上改善材料电导率。 2）掺 Mg2+研究最为广泛 。 Mg2+半径小于 Mn2+和 Fe2+的半径，使得橄榄石结构中 LiO6八面体的 Li-O共价键键长变长。较大的间隙位置有利于锂离子迁移，提升离子电导率，增加电池的放电容量和倍率性能。同时，镁离子大小介于 Mn2+与Mn3+之间，可过渡二价锰到三价锰的转化，缓解锰元素价态转换造成的结构坍塌问题，稳定材料结构，抑制锰溶出。 实现工艺： 在 LMFP前驱体制备过程中，将含掺杂元素的可溶性盐或是粒径在微米至纳米尺寸的氧化物或者氢氧化物与锂源、铁源、锰源、磷源等进行混合，研磨细化后，微波活化，在冷却至室温得到 LMFP前驱体，后经烧结得到 LMFP材料。01 磷酸锰铁锂：改性之路 -离子掺杂16图表 ： 制备含掺杂元素的 LMFP正极材料的工艺流程图证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明成本测算分析：略高于LFP，明显低于三元02.17证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明02 与 LFP价差为 2.79万元 /吨，与三元价差超 10万元 /吨18 取 2022年 8月 10日原材料均价计算，根据我们测算： 第一，以 LMFP（锰铁比例为 6:4）为例，综合成本为 17.78万元 /吨，直接材料占比接近 90%。 第二，材料成本排名为： LFP LMFP NCM622 NCM811。其中， LMFP与 LFP价差为 2.78万元 /吨； LMFP与 6系三元的价差为 12.26万元 /吨。注 1：碳酸锂用量参考湖南裕能环评书的使用量；注 2：原料价格以 22年 8月 10日均价为准注 3：以 3200吨 LMFP正极材料项目基数测算资料来源 ：德方纳米环评书，湖南裕能环评书，九从科技环评书， 民生证券研究院 测算图表 ： 单吨 LMFP（锰铁比： 6:4）正极材料单位成本（万元 /吨） -液相法主要原辅材料 单材料产品耗用量 （ t） 单价 (万元 /吨 ) 每吨 LMFP对应材料单位成本（万 元 /吨 ) 占比无水磷酸铁(FePO4) 0.39 2.425 0.95 5.37%碳酸锂 (LiCO3) 0.25 48 12.00 67.48%氧化锰（ MnO2） 0.13 1.825 0.23 1.28%磷酸二氢锂(LiH2PO4) 0.11 24 2.70 15.18%葡萄糖 0.30 0.37 0.11 0.63%石墨烯 添加剂 0.00013 6.1 0.001 0.005%直接材料 16.00 89.95%新鲜水（ m） 1.34375 0.00079 0.001电（ kW.h） 720（度 /吨） 0.5279（元 /度） 0.038氮气（ L/a） 0.047 0.000003能源耗用 0.039 0.22%直接人工 人均年薪 82526元 1.42 7.98%直接折旧 0.33 1.85%合计 17.78图表 ： 单吨正极材料单位成本（万元 /吨）比较情况注 1：碳酸锂用量参考湖南裕能环评书的使用量；注 2：原料价格以 22年 8月 10日均价为准；注 3：生产工艺： LFP采用固相法； LMFP采用液相法资料来源 ：德方纳米环评书，湖南裕能环评书，九从科技环评书， 民生证券研究院 测算15.00 17.7830.04 34.10 0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明02 随着 Mn含量的提升， LMFP成本可增加 0.08万元 /吨左右19 1）为更确切探究锰铁比例变化对 LMFP综合成本的影响，我们选择对上游原料进行追溯，将主要原料按照元素守恒法则对应的分子量和元素占比进行折算，并综合环评书中的材料耗用进行综合成本的测量。 2）当 Mn:Fe=7:3时，成本为 17.80万元 /吨，较 Mn:Fe=3:7的成本 17.72万元 /吨， 成本缩减 0.08万元 /吨 。Mn:Fe=3:7 单吨产品材料耗用量（ t） 原材料单价 (万元 /吨 ) 每吨 LMFP对应材料单位成本（万元 /吨 )除硫酸亚铁和硫酸锰之外的成本汇总 17.58 硫酸亚铁 (FeSO47H2O) 1.27 0.05 0.06硫酸锰（ MnSO4H2O） 0.12 0.705 0.09合计 17.72 Mn:Fe=4:6 单材料产品耗用量（ t） 单价 (万元 /吨 ) 每吨 LMFP对应材料单位成本（万元 /吨 )除硫酸亚铁和硫酸锰之外的成本汇总 17.58 硫酸亚铁 (FeSO47H2O) 1.09 0.05 0.05硫酸锰（ MnSO4H2O） 0.16 0.71 0.11合计 17.74Mn:Fe=6:4 单材料产品耗用量（ t） 单价 (万元 /吨 ) 每吨 LMFP对应材料单位成本（万元 /吨 )除硫酸亚铁和硫酸锰之外的成本汇总 17.58 硫酸亚铁 (FeSO47H2O) 0.73 0.05 0.033硫酸锰（ MnSO4H2O） 0.24 0.71 0.171合计 17.78 Mn:Fe=7:3 单材料产品耗用量（ t） 单价 (万元 /吨 ) 每吨 LMFP对应材料单位成本（万元 /吨 )除硫酸亚铁和硫酸锰之外的成本汇总 17.58 硫酸亚铁 (FeSO47H2O) 0.54 0.05 0.02硫酸锰（ MnSO4H2O） 0.28 0.705 0.20合计 17.80 图表： Mn含量的提升， LMFP材料成本提升资料来源 ：九从科技环评书，德方纳米环评书， 民生证券研究院 测算证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明18.6033.290.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0095% 85% 75% 65% 55% 45% 35% 25% 15% 5%三元 +LMFP复配方案正极材料成本（万元 /吨）02 与三元复配方案，降本效应明显20 我们假设复配方案为 NCM811+LMFP（锰铁比 =6:4）可知，（原材料价格取 2022年 8月 10日均价） 1）随着 LMFP占比的提升，复配方案材料成本明显缩减。 当 LMFP占比为 5%时，复配材料成本为 33.29万元 /吨；当LMFP占比为 95%，复配材料成本为 18.60万元 /吨，成本缩减 14.69万元 /吨。 2）较纯高镍三元而言，具备相近能量密度的同时，成本可更低。 由 2022年容百科技战略发布会可知，当三元 811：LMFP=95%： 5%时，其产品可成为高镍三元的迭代产品，能量密度可高达 270wh/kg。同时，经由测算， LMFP占比为5%时，复配材料成本 33.29万元 /吨较纯 NCM811产品成本 34.10万元 /吨缩减了 0.82万元 /吨。图表 ： 随着复配方案中 LMFP占比的提升，材料成本明显下滑注：横轴为 LMFP在复配方案中的占比资料来源 ：容百科技，德方纳米环评书，湖南裕能环评书，九从科技环评书， 民生证券研究院纯 NCM811材料成本为34.10万元 /吨纯 LMFP材料成本为17.78万元 /吨证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明全球市场：乐观预期下2025年超过 500亿元，23-25CAGR为 126.64%03.21证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明二轮车锂电龙头率先布局，助力 LMFP放量01资料来源 ： 星恒电源官网 ，民生证券研究院图表 ： 星恒电源超锂 S7技术产品能量密度接近三元03 星恒电源：轻型车锂电 LMFP+LMO方案先行者。 19年，公司经过“ LMO+LMFP”与“ LMO+LMFP+三元”各种配方调试下， 2020年，公司确定“第二代混掺单晶锰酸锂 +磷酸锰铁锂“为理想方案，同年推出”超锂 S7”技术方案，单晶锰酸锂可大幅度降低 111面数量，减少锰离子溶解，可提升电芯循环次数。目前，公司持续突破，已形成”第二代混掺单晶锰酸锂 +LMFP+碳纤维复合材料”复合材料体系，能量密度接近三元。已成功应用至五菱宏光 MINI和二轮车（如：雅迪、爱玛、台铃、绿源等主流电动车厂商的相关车型）上。 天能股份： 于 2020年 8月推出 LMFP超能锰铁锂系列产品，生产的磷酸锰铁锂 18650电池已成功应用在小牛新款 F0系列电池二轮车上，低温性能提升超 25%。22图表 ： 小牛 -GOVA F0 50版电动自行车性能参数资料来源 ： 小牛官网 ，民生证券研究院类别 参数电压 48V容量 14Ah电池包重量 5.6kg电芯类型 18650电芯规格 磷酸锰铁锂充电时间 6小时证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明与三元复配，开拓新能车用场景01资料来源 ： 专利 -正极活性材料及其制备方法 ，民生证券研究院图表： LMFP包覆三元材料表面（左） /LMFP填充于三元空隙中（右）03 第一，复配原理： 1） LMFP表面能较大，可吸附在三元表面形成包覆层； 2） LMFP粒径小于三元，颗粒较细，可填充于三元空隙中。 与三元复配，可弥补 LMFP材料本身粒度过小的短板。 复合后可实现材料间大小粒径互相搭配，提升正极材料压实密度、体积能量密度、循环性能、容量性能、导电性以及电化学性能。 第二，复配工艺路线 1）搅拌工艺复合 ：将磷酸锰铁锂、三元、导电剂、粘接剂和溶剂在搅拌罐中通过常规搅拌工艺复合； 2）干法包覆复合： 先用高速混合机将 LMFP通过干法包覆的形式包覆在三元材料上，形成复合正极材料，再将复合正极材料、导电剂、粘接剂和溶剂在搅拌罐中通过相同的常规搅拌工艺制成正极极片，最后做成电池。 3）以搅拌工艺复合 LMFP与三元具有相似的能量密度和电压平台，同时具有更优的低温性能和更长的循环寿命；以干法包覆复合的 LMFP电阻偏大，电性能稍差，主要适合偏重安全的应用场景。2323图表 ： 复配方案中三元占比越大，克容量、比容量、压实密度、能量密度越大，电压越低资料来源 ： 磷酸锰铁锂基复合正极材料及其制备方法 ， 磷酸锰铁锂复合三元体系及对复合方式的研究 ， 民生证券研究院性能对比单独使用 三元： LMFP质量比 单独使用LMFP 1:99 15:85 30:70 三元粒度 D50（ m） 6.579 9.892 11.636首次放电比容量（ mAh/g） 156.0 157.0 160.9 163.6 理论比容量（ mAh/g）0.2C中值电压 (V) 3.98 3.97 3.95 3.941C放电克容量（ mAh/g） 147.0 147.2 151.1 155.7 270-2801.0C中值电压 (V) 3.85 3.82 3.80 3.78 3.7（电压平台）理论质量能量密度 (Wh/kg) 565.95 562.30 574.18 588.55 1000左右低温容量保持率 70.97% / 74.49% / /极限压实密度（ g/cm3） 2.28-2.32 2.32-2.35 2.45-2.50 2.55-2.60 3.40-3.80证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明与三元复配，开拓新能车用场景0103 从正极材料龙头企业公布的复配方案数据可知， 第一，三元占比越高，能量密度越大。 当三元占比达 95%时，能量密度可高达 270wh/kg，造就高镍三元的迭代产品； 第二，复配方案，助力 LMFP材料实现从争取动力用 LFP市场到中高端车用市场。 在复配方案中，当 LMFP含量为 95%时，便可抢占动力用 LFP市场；当 LMFP含量为 70-80%时，可应用于中低端市场；当 LMFP含量为 20-30%时，可应用于中高端市场。24图表 ： 复配方案随三元含量占比的提升，能量密度逐步提升，稳步攻入车用市场产品 NCM811 LMFP 掺杂目的 能量密度（ wh/kg） 应用市场产品 1 5% 95% 改善锰铁锂的加工性能 210 抢占动力用 LFP的市场产品 2 20%-30% 70-80% 提高电池容量，提高材料压实密度，改 善材料电压曲线 230 中低端电动汽车市场，中高端电动自行车产品 3 70%-80% 20%-30% 改善高镍三元电池安全性能和循环性能， 降低三元电池成本 250 中高端电动汽车市场产品 4 95% 5% 改善高镍三元的安全性能 270 高镍三元的迭代产品资料来源 ： 容百科技发布会 ，民生证券研究院证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明全球 LMFP需求测算：单独使用0103 1）应用场景方案设定： 二轮车市场 -LMFP单独使用 /LMFP与三元复配；新能车市场 -LMFP与三元复配方案。 2）耗用量 &价值量：单 LMFP电芯 LMFP耗用量为 0.22万吨 /Gwh；单吨价值量为 6.6万元。 当碳酸锂价格回归 16万元 /吨左右（ 21年 Q3价格区间）， LFP价格区间 6.5-7.0万元 /吨，由于 LFP和 LMFP成本和结构接近，由此假设， LMFP单吨价值量 6.6万元。 3） LMFP单独使用时的渗透率： LMFP单独使用时的渗透率视作替代 LFP市场的占比 。由 GGII数据， 25年， LMFP相比 LFP市场渗透率将超 15%。由此，在中性和乐观情形下， 22-25年，在动力电池市场渗透率分别为 0%/3%/8%/15%和 0%/7%/12%/20%；22-25年，在二轮车领域渗透率为 1%/5%/7%/10%和 1%/7%/10%/15%。 由此，我们预测到 2025年，中性情景下和乐观情景下，全球 LMFP材料需求量为 46.09万吨和 61.64万吨，市场空间分别为 304.21亿元和 406.82亿元， 22-25年 CAGR分别为 768.33%和 856.67%。25中性情景下类别 2022E 2023E 2024E 2025E全球动力电池总需求量（ GWh） 476 683 964 1363单 LMFP电芯所耗 LMFP的量（万吨 /GWh） 0.22 0.22 0.22 0.22动力领域单独使用 LMFP渗透率 0% 3% 8% 15%动力领域 LMFP单独使用的耗用量（万吨） - 4.51 16.97 44.99全球锂电两轮车（ GWh） 32 37 43 50两轮车领域单独使用 LMFP渗透率 1% 5% 7% 10%两轮车领域单独使用 -LMFP材料耗用量（万吨） 0.07 0.41 0.66 1.10单吨价值量（万元 /吨） 6.6 6.6 6.6 6.6动力 +二轮车 LMFP单独使用材料需求量（万吨） 0.07 4.92 17.63 46.09 动力 +二轮车 LMFP材料市场空间（亿元） 0.46 32.45 116.39 304.21图表： LMFP单独使用需求量分析 -中性情景 /乐观情景资料来源 ： 中汽协， GGII，民生证券研究院 测算乐观情景下动力领域单独使用 LMFP渗透率 0% 7% 12% 20%动力领域 LMFP单独使用的耗用量（万吨） - 10.52 25.46 59.99两轮车领域单独使用 LMFP渗透率 1% 7% 10% 15%两轮车领域单独使用 -LMFP材料耗用量（万吨） 0.07 0.57 0.95 1.65动力 +二轮车 LMFP单独使用材料需求量（万吨） 0.07 11.09 26.40 61.64 动力 +二轮车 LMFP材料市场空间（亿元） 0.46 73.21 174.27 406.82证券研究报告 * 请务必阅读最后一页免责声明全球 LMFP需求测算：复配三元使用 -中性情景0103 1）车型占比： 由乘联会数据知， 21