20230704_中邮证券_磷酸锰铁锂行业深度研究报告:正极材料发展新方向_20页.pdf

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证券研 究报 告:电力 设备|深度报告 2023 年7 月4 日 市场有风险,投资需谨慎 请 务必阅读正文之后的免责条款部分 行业投资评级 强于 大市|维持 行业基本情况 收盘点位 9077.11 52 周最高 12512.49 52 周最低 8325.79 行业相对指数表现(相 对值)资料来源:聚源,中邮证券研究所 研究所 分析师:王磊 SAC 登记编号:S1340523010001 Email:分析师:虞洁 攀 SAC 登记编号:S1340523050002 Email:近期研究报告 CCER 有望加速重启,电池 新技术取得新进展-2023.07.02 磷酸锰 铁锂 行业深度:正 极材料发展新方向 投资 要点 磷酸锰铁锂兼具磷酸 铁锂 安全性和三元材料高 能量 密度 的优点,是正极材料的升级方 向之 一。磷酸 锰铁 锂比 磷酸 铁锂 具 有更 高的 电压平台,理论 能量 密度 有望 比磷酸 铁锂 高出 20%,能够 一 定程 度上 突破磷酸铁 锂 面 临的 能量 密度 瓶颈。与三 元材 料相 比,磷酸锰 铁锂 具 有与三元五 系材 料 相 似的 能量 密度,而安 全性 更高、价 格 更低、环境 友好。磷酸锰铁锂制备工艺 和 磷 酸铁锂 类似,主要为 固相 法和液相法。固相法 优点 在于 设备 和工 艺简单,成本 较低,适合 工业化 生产,其缺点 是 固相 不均 匀,难 以控制 产 物的 晶型 和颗 粒大 小,一致 性较 差。液相法 的 优势 在于 能使 原料 在分子 水平 上的 混合 更均 匀,产物 的尺 寸和形貌可 控,劣势 在于 工艺 复杂,需要 耐高 温高 压的 反应设 备,成本 高,大规模 生产 的难 度较 大。磷酸锰铁锂已经进入 两轮 车终端市场并且有所 放量。两轮车 锂电池市场 中,部分 龙头 公司 如星恒 电源、天 能股 份均 以 LMFP 作为 战略方向,不断加 快研发 生产布 局。小 牛的 GOVA F0 系列电 动车已 搭载LMFP 电 池,具有 优异 的低温 续 航能 磷酸锰铁锂与三元等 材料 复合获得更加均衡的 材料 性能,下游应用场景 有望从 两轮走 向四 轮。LMFP 可 以单独使 用作为 新能源车 动力电池的 正极 材料,但 更可 能的技 术路 线是 LMFP 与三 元 等材 料复 合使用。LMFP 为 主要 成分 掺杂三 元 可改善 LMFP 的导 电性并 增 加能 量密 度,有 望 用于 新能 源乘 用车、新能 源 客车 等;三 元为 主要 成分 掺杂 LMFP 能够提高 三元 材料 的安 全性 和循环 性能,有 望用 于高 续航电 动汽 车。建议关注:宁德时 代、德方 纳 米、湖 南裕 能、容 百科 技、当升 科技等产业 链相 关标 的。风 险提 示:LMFP 技术 发展 不及 预期;LMFP 成 本下 降不 及预 期;新能源 车行业发展 不及 预期。重点公司 盈利预 测与投 资评 级 代码 简称 投资 评级 收 盘价(元)总 市值(亿 元)EPS(元)PE(倍)2023E 2024E 2023E 2024E 300750.SZ 宁德时代 增持 229.9 10106.2 10.6 14.2 21.7 16.2 300769.SZ 德方纳米 增持 117.2 327.4 15.9 21.2 7.4 5.5 300073.SZ 当升科技 增持 50.5 255.7 4.6 5.8 10.9 8.7 688005.SH 容百科技 增持 54.5 245.9 4.1 5.9 13.4 9.3 301358.SZ 湖南裕能 未评级 43.5 329.3 2.9 3.8 15.3 11.5 资料来源:iFinD,中邮证券研 究所(注:未评级公司盈利预测来自 iFinD 机构的一致预测)-30%-26%-22%-18%-14%-10%-6%-2%2%2022-07 2022-09 2022-11 2023-02 2023-04 2023-06电力设备 沪深300 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 目录 1 磷酸锰 铁锂能 量密度 高于 铁锂,安 全性优 于三元.4 2 应用端 有望从 两轮走 向四 轮.7 3 制备工 艺与铁 锂相近,改 性包覆后 性能进 一步提 高.12 4 产业链 公司布 局情况.16 5 风险提 示.18 WUDWxOnQnOnMrPmPtOpQmN6McM6MnPrRnPoNeRrRrOkPrRtOaQrRuMuOmRwPvPpMwP 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 图表目 录 图表1:LMFP、LFP、NCM 三种正极材料性能对 比.4 图表2:LMP 和LFP 理论能量密度对比.5 图表3:LMFP 充放电曲线.6 图表4:LFP 放电曲线.6 图表5:不同锰铁比例 的LMFP 放电曲线.6 图表6:不同锰铁比例 的LMFP 比容量和能量密度曲 线.6 图表7:磷酸锰铁锂与 磷 酸铁锂成本售价对比.7 图表8:LMFP 应用方向.8 图表9:小牛电动车GOVA F0 外观.9 图表10:小牛电动车GOVA F0 电力系统参数.9 图表11:锂电两轮车产 量及总体渗透率.9 图表12:两轮车用锂电 池出货量,单位:GWh.9 图表13:三元材料与LMFP 复合可增加热稳定性.10 图表14:德方纳米LMFP 三元复合材料制备方 法.10 图表15:德方纳米LMFP 三元复合材料性能.10 图表16:力泰锂能三元 复合 LMFP 材料性能,单位:mAh/g.11 图表17:NCM-LMFP 复合材料安全性好,适用 于新 能源乘用车.11 图表18:LMFP-NCM 复合材料适用于新能源客 车.11 图表19:LMFP 相关专利 历年情况.12 图表20:LMFP 相关专利 分布,单位:个.13 图表21:LMFP 不同生产 工艺优缺点对比.13 图表22:LMFP 改性方法 及原理.14 图表23:不同企业采取 的 LMFP 改性方法.14 图表24:核心公司LMFP 制备工艺及改性方法 展示.15 图表25:核心企业不同 制备方法产物比容量.16 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 1 磷酸锰 铁锂 能量密度高于 铁锂,安全性优于 三元 LMFP 相比 LFP 能量密度 高 20%,相比三元安全性更高。LMFP(化学式LiFexMn1-xPO4)为 磷 酸铁锂(化 学式 LiFePO4,简 称 LFP)与磷酸 锰锂(化学 式LiMnPO4,简 称 LMP)的固溶 体。LMFP 与LFP 的晶 体 结构均 为有 序的 橄榄 石结 构,锂离子 通过 结构 中的 通道 迁移,具有 高安 全性 和化 学稳定 性。LMFP 与 LFP 的理论比容 量均 为 170mAh/g,而 LMFP 因具 有更 高的 电压平 台,理 论能 量密 度比 LFP高出20%,能 够一 定程 度上突 破LFP 目前 面临 的能 量密 度 瓶颈。与 三元 材料 相比,LMFP 具 有与 三元 五系 材料相 似 的能 量密 度,而 安全 性 更高、价格 更低、环境 友好。图表1:LMFP、LFP、NCM 三种 正极 材料性能 对比 LMFP LFP NCM 材料结 构 橄榄石 橄榄石 层状结 构 原材料 磷铁锰 资源 丰富 磷铁资 源丰 富 钴资源 稀缺 理论比 容量(mAh/g)170 170 270-278 实际比 容量(mAh/g)140-155 150-160 150-200 理论电 压平 台(V)4.1、3.4 3.4 3.7 理论能 量密 度(Wh/kg)697 578 1204 压实密 度(g/cm3)2.4 2.3 3.7-3.9 电导率(S/cm)10-13 10-9 10-3 成本 较低 低 高 安全性 高 高 低 循环寿 命(次)1500 2000 1200-1500 热稳定 性 稳定 稳定 200-26 0 分解 低温性 能 较好 较差 好 资料来源:德 方纳米 公告,锂离子电 池磷酸 盐正极 材料 的制备、表征 及性能 研究,中邮证券 研究所 作为 LMFP 的内部构成之 一,LMP 具备高能量密度、高安全性和稳定性 的优势,但电化学性能缺 陷明 显导致应用受阻。LMP 具有 4.1V 的理 论电 压,比LFP 的3.4V 提升 0.7V,以相 似 的放电 比容 量和 压实 密度 测算,LMP 的理 论能 量密 度为697Wh/kg,比 LFP 的 578Wh/kg 高约 20%,但 LMP 导 电性和 循环 性能 极差,导 致其实际 比容 量及 倍率 性能 远不 及 LFP,具体 表现 为:请务必阅读正文之后的免责条款部分 5(1)LMP 电子 导电 率和 离 子扩散 系数 均非 常低,导 致材料 容量 难以 发挥;(2)LMP 会 与电 解质 发生副 反 应,生成 Li4P2O7 等产物,且部 分锰 离子 会发生歧化 反应 溶解 在电 解液 中,降 低循 环性 能;(3)脱 锂后 的磷 酸锰 会受到 Jahn-Teller 效应 影响,晶 体结 构畸 变,损失容量。图表2:LMP 和 LFP 理论 能量密 度对 比 资料来源:新一代 动力锂 离子电池 磷酸锰 锂正极 材料 的研究现 状与展 望,中邮 证券研究 所 LMP 与 LFP 具有相同的晶 体结构能够以任意比 互溶 形成 LMFP 固溶体,兼具高电压和性能优势。LFP 电压低 导致 能量 密度 提升 空间有 限,借 鉴三 元材 料 的设计思路,过 渡金 属磷 酸盐 相互掺 杂改 性技 术被 广泛 研究。LMP 与 LFP 具有 相同的晶体结 构,能够 以任 意比 互溶形 成 LMFP 固 溶体。多 项 研究 证明,铁 离子 掺杂能够 改善 LMP 中锰 的电 化学 活性,从而 提高 材料 的放 电比容 量、倍率 性能 和循 环 性能,而 LMP 的高 电压 能够 提高 材 料能 量密 度。在 实际 的充 放 电过 程中,不同于 LFP单一的 电压 平台,LMFP 存 在两个 电压 平台,分 别对 应锰的 氧化 还原 形成 的 4.1V电压和 铁的 氧化 还原 形成 的3.4V 电压,放 电过 程中首 先 出现 的是 4.1V 的 电压平台,反映 的是LMP 的 锂离子 嵌 入过 程,LMP 中 的锂嵌 入 完成 后,电 压平 台会下 降至3.4V,反 映的 是 LFP 的锂 离 子嵌 入过 程。请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图表3:LMFP 充放 电 曲线 图表4:LFP 放 电曲线 资料来源:力泰 锂能专 利书,中邮证 券研究 所 资料来源:德方 纳米专 利书,中邮证 券研究 所 锰铁比例含量对 LMFP 的性能有关键影响。理论上,LMP 和 LFP 具有 相同 的比容量,LMFP 的高 电压 平台 能 够提 升正 极材 料的 能量 密 度。在实 际放 电过 程中,随着锰 铁比 例改 变,LMFP 中锰和 铁对 应的 电压 平台 所占的 比容 量也 随之 改变,较高 的 锰含 量虽 然能 够维 持较 高 的电 压平 台,但会 降低 材 料的 比容 量,从而 降低对能 量 密度 的提 升效 果。另外,不同 的生 产工 艺和 原材 料 也会 导致 产物 的比 容量及性能不 同,因此,应该 根 据工艺 和对 材料 的性 能需 求具体 选择 锰铁 比例,目 前行业内尚 未形 成统 一的 比例 标准。图表5:不同锰铁 比例的LMFP 放电 曲线 图表6:不同锰铁 比例的LMFP 比容 量和能量 密度曲 线 资料来源:橄榄石 型锂离 子电池正 极材料 的制备 技术及电池特 性研究,中邮证 券研究所 资料来源:橄榄石 型锂离 子电池正 极材料 的制备 技术及电池特 性研究,中邮证 券研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 售价相比铁锂具有溢 价能 力,制造费用 有望随着规 模效应大幅下降。根据 鹏欣资源 的公 告,力泰 锂能 在2020 年和 2021 上半 年分 别 销售 磷酸 锰铁 锂约 5、25吨。我们将其与湖南裕能磷酸铁锂产品价格和成本作对比,发现:(1)售价端,磷酸锰铁锂 具有更高产品溢价,产品 定价高于磷酸铁锂,2020 年定价相差 约 一倍;(2)成本 端,BOM 成本 相 差幅 度尚 可,由于 磷酸 锰 铁锂 出货 体量 小尚 未形成规模效 应,制造 费用 的差 距较大,存 在1 万元 左右 的下降 空间。图表7:磷酸锰铁 锂与磷 酸铁锂 成本 售价对比 资料来源:鹏欣 资源公 告,湖南裕能 招股书,中邮 证券 研究所 2 应用端 有望从两轮走向四 轮 LMFP 有望在新的生产工 艺 和改性技术支持下成为 LFP 的升级材料。LMFP 在过 去 受限 于较 低的 导电 性与 循 环性 能,未能 大规 模推广。随着 工艺 技术 不断 创新,LMFP 的 实际 比容 量得 到提升,循环 性能 得到 改善,其能 量 密度 能够 接近 目前 的三元 五 系电 池,但同 时成 本比三 元 材料 低。另外,LMFP 还可 以 与三 元材 料、锰酸 锂、LFP 等 进行 复合,同 时满 足高能 量密 度和 高安 全性 能的要 求。2020年 2021H1 2020年 2021年销售单价(万元/吨)6 6 2.96 5.73原材料成本(万元/吨)3.5 4.16 1.87 3.42制造费用(万元/吨)1.5 1.5 0.22 0.23人员工资、设备折旧等成本(万元/吨)0.78 0.69 0.4 0.5合计成本 5.78 6.35 2.49 4.15力泰锂能磷酸锰铁锂 湖南裕能磷酸铁锂 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 图表8:LMFP 应 用方向 资料来源:高工 锂电,中邮 证券研究 所 LMFP 已 经进入两轮 车终端市场 并且 有所放量。两轮 车锂电池市场中,部分龙头公 司如 星恒 电 源、天能 股 份均以 LMFP 作为 战略 方 向,不断 加快 研发 生产布局。小牛的GOVA F0 系列电 动 车已 搭载 LMFP 电池,具 有 优异 的低 温续 航能;天能股份 于 2021 年 1 月 发布 LMFP 超 能锰 铁锂 电池,能量密 度 为176Wh/kg,在55 超 高 温下 放电率 100%,在 零 下 20 的 低温 环境 亦可放 电 85%以上。另 外,星恒电源在LMFP 复合 改善 技 术上也 有 所突 破,通过 将动 力锰 酸 锂与 LMFP 进 行混 合,降低 三 价锰 的含 量,抑制 John-Teller 效 应及 锰的 溶解,建 立良 好的 电子 和离 子通道,改 善材 料的 循环 性能 和低温 性能。材料 优势 应用场景LMFP单 独 使 用安全性高、性价比高、循环性能提升、低温性能提升两轮车、低速车LMFP+NCM 安全性提升、循环性能提升、降低成本 高续航电动汽车、3 CLMFP+NCM+LMP 安全性提升、循环性能提升、降低成本电动汽车、二轮车、电动工具LMFP+LMP 安全性高、循环性能提升、低温性能提升 二轮车LMFP+LCO 安全性提升、降低成本 3C 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 图表9:小牛电动 车GOVA F0 外观 图表10:小牛电动 车GOVA F0 电 力系 统参数 资料来源:小牛 官网,中邮 证券研究 所 资料来源:小牛 官网,中邮 证券研究 所 电动两轮车锂电化的 长期 趋势不改变,带动两轮车 用锂电池需求增长。根据EVTank 发布 的白 皮书 统计 数据,2022 年,锂电 版电 动两轮 车的 产量 为 1151 万辆,同比 减少 12.6%,总体 市 场渗 透率 达到 19.5%;2022 年,中国 电动 两轮车 用锂离子 电池 出货 量达 到 11.7GWh,同 比 下降 10.7%。2022 年 锂电 池价 格涨 价是导致锂电 电动 两轮 车市 场下 滑的主 要原 因,部分 电动 两轮车 企业 选择 成本 更为 便 宜的铅酸 电池。电动 两轮 车锂 电 化的 长期 趋势 不改 变,预计 2026 年渗 透率 有望接近50%。图表11:锂电两轮 车产量 及总体 渗透 率 图表12:两轮车用 锂电池 出货量,单位:GWh 资料来源:EVTank,中邮证券研究所 资料来源:EVTank,中邮证券研究所 LMFP 和三元或者铁锂复 合 使用也是一大趋势。由于 LMFP 的 粒径比 LFP、三元材料 小,可以 迁入LFP 或者三 元材 料进 行复 合,其复合 材料 具备 不同 材料 的 综合优势。通 过将 导电 性差 的 LMFP 与导 电性 优异 的三 元 材料 复合,使 得搭 配这种复合正 极材 料的 电池 同时 具备三 元的 高能 量密 度特 性,以 及 LMFP 的 高安 全性、版本 F0 50 F0 70电压 48V 48V容量 14Ah 18Ah电池包重量 5.6kg 6.8kg电芯类型 18650 18650电芯规格 磷酸锰铁锂 磷酸锰铁锂充电时间 6小 时 7小 时0%5%10%15%20%25%30%02004006008001000120014002016 2017 2018 2019 2020 2021 2022锂电两轮车产量(万辆)渗透率-20%0%20%40%60%80%100%024681012142018 2019 2020 2021 2022两轮车用锂电池出货量 增长率 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 低成本 的优 势。三元 混掺20%30%LMFP 的复 合材 料与纯 三 元材 料相 比,热分 解温度 提高 510%且放 热量 降低 4060%,可 以从 材料 的本 质 上解 决三 元材 料的 安全问题。图表13:三元材料 与LMFP 复 合可增 加热稳定 性 资料来源:高工 锂电,中邮 证券研究 所 三元复合 LMFP 的技术路线已被许多电池厂认 证。三元 LMFP 有两 种复 合路线,一种 是以 LMFP 为 主要 成分,辅以 三元 包覆 等形 式改 善 LMFP 的 性能,以德 方纳米为 例,其研 发的 三元 包覆 LMFP 复合 材料 能提 高相对 LMFP 单独 使用 的比容量,同 时提 高低 温性 能;另一种 路线 是以 三元 为主 要成分,辅 以 LMFP,目 的是克服三元 材料 存在 的安 全性 能差,循环 次数 低的 问题,同时 降低 成本,以力 泰 锂能的 三元 LMFP 复合 材料 为例,随 着 LMFP 掺杂 比例 的增 加,材 料的 首充 效率、循 环性能 均得 到提 升。图表14:德方纳米LMFP 三元 复合材 料制备方 法 图表15:德方纳米LMFP 三元 复合材 料性能 资料来源:德方 纳米专 利 磷酸锰铁 锂基复 合正极 材料及其制 备方法,中邮证 券研究所 资料来源:德方 纳米专 利 磷酸锰铁 锂基复 合正极 材料及其制备 方法,中 邮证券 研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 图表16:力泰锂能 三元复 合LMFP 材 料性能,单 位:mAh/g 资料来源:力泰 锂能专 利 正极活性 材料及 其制备 方法,中 邮证券 研究所 LMFP-三元复合材料有望应 用于新能源乘用车与 客车。据 已 经实现 LMFP 量产的泓辰 材料 官网 介 绍,三元(NCM)混掺 LMFP,可以大 幅 提高 正极 材料 安全 性,适用于新 能源 乘用 车;以 LMFP 为主 要正 极材 料,混掺三 元,能 量密 度提 升,可以取代磷 酸锂 铁应 用于 新能 源客车。另 外,LMFP 特有 的双电 压平 台可 以为 BMS 提供检测 依据,改 善电 池系 统容量 不均 衡问 题。图表17:NCM-LMFP 复 合材料 安全性 好,适用 于新能 源乘用 车 资料来源:泓辰 材料官 网,中邮证券 研究所 图表18:LMFP-NCM 复 合材料 适用于 新能源客 车 资料来源:泓辰 材料官 网,中邮证券 研究所 170.54168.52166.74164.11163.25161.78151.3214014515015516016517017580%82%84%86%88%90%92%94%96%98%100%LMFP占比0 10%20%30%40%50%100%比 容 量(右 轴,mAh/h)首充效率(左轴)1C 循环200 次的 容量保 持率(左轴)请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 3 制备工 艺与铁锂相近,改 性包覆后性能进一 步提高 LMFP 生产工艺及改性技术 经过近几年研发积累,极 大克服 LMFP 电化学性能缺陷。LMFP 最早是 1997 年由 Goodenough 课题 组研 制出的 磷酸 盐系 正极 材料 家族中的 一员;2012 年,美国陶 氏 化学 公司 称 其研 发出 一种新 的锰 酸锂 材料(LMFP),能 量 密度在 150+Wh/kg 范 围内,比 LFP 材料 增加了10%至15%;2013 年开 始比亚迪进行 了大 量研 发投 入并 试图批 量生 产,但由 于其 成品率 低,且政 策指 向能 量 密度,导致 LMFP 的发展 被搁置;2014 年宏 濑科技(现 泓辰材料)实现 LMFP 的批量生产,同时 期德 方纳 米、天 津斯特 兰等 也有 小批 量生 产。2017 年开 始,宁德 时代、ATL、国轩 高科、德 方纳 米、力泰 锂能 等公 司进 行了大 量 的技 术及 专利 储备,制 约LMFP 应用 的低 导电 率、低 循环性 能、低倍 率性 能等 缺陷在 工艺 创新 和改 性技 术 的支持下 得到 了极 大改 善。图表19:LMFP 相 关专利 历年情 况 资料来源:国家 知识产 权局,中邮证 券研究 所 178335987741317779670204060801001201402012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021专利个数 请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 图表20:LMFP 相 关专利 分布,单位:个 资料来源:国家 知识产 权局,中邮证 券研究 所 LMFP 制备工艺和 LFP 类 似,主要为固相法和液 相法。固 相法 分为 高温 固相反应法和碳热还原法,其优点是设备和工艺简单,成本较低,适合工业化生产,其缺点 是固 相不 均匀,难 以控制 产物 的晶 型和 颗粒 大小,一致 性较 差。液 相 法分为水热 合成 法、凝胶 溶胶 法和共 沉淀 法,优势 是能 使原料 在分 子水 平上 的混 合 更均匀,产物 的尺 寸和 形貌 可 控,劣 势在 于工 艺复 杂,需 要耐高 温高 压的 反应 设备,成本高,大 规模 生产 的难 度较大。图表21:LMFP 不 同生产 工艺优 缺点 对比 工艺 工艺路线 优点 缺点 固相法 高温固 相法 成本低,工艺 简单,适合工业化 生产 颗 粒易团 聚,粒径分 布不均 匀,增 大锂 离子的扩 散路 径,降低 材料 倍率性 能 碳热还 原法 成本低、产 品导 电性 好、适合工 业化 生产 反应不 易控 制、易形 成杂 质铁 液相法 水热合 成法 晶型和 颗粒 大小 可控,一致性高 需 要大型 高温 高压反 应设备,成本 高、养护 难度大,产 品结晶 度较差,需要 后续 进行高温 煅烧 溶胶-凝 胶法 产物纯 度高、形 貌结 构统一、处 理温 度低、反应 过程易于 控制、设 备简 单 工 艺步骤 复杂、原料 贵且对 环境有 害、规模化生 产难 度大 共沉淀 法 晶型和 颗粒 大小 可控 反 应条件 苛刻、后续 处理工 序复杂、难 以规模化 生产 资料来源:锂离子 电池磷 酸盐正极 材料的 制备、表征 及性能研 究,中邮 证券研 究所 宁德时代,55比亚迪,33ATL,32国轩高科,21德方纳米,10珠海冠宇,10东莞新能源,9力泰锂能,8 光华科技,4当升科技,1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 提高 LMFP 电化学活性 的方 法包括碳包覆、材料 纳米 化、金属离子掺杂、与其他材料复合等。LMFP 电 子电导 率和 离子 迁移 率都 非常低,直接 限制 了其 发 展和应用,而改 性技 术的 进步 能 够有效 提高 其电 化学 活性,提高其 比容 量和 循环 寿命。目前 LMFP 主要 的改 性原 理包括 减小 一次 颗粒 尺寸、提高 材料 洁净 度和 元素 组 成均匀性、包 覆掺 杂导 电性 较好的 材料 来降 低电 阻等。图表22:LMFP 改 性方法 及原理 改性方法 具体原理 碳包覆 提高材 料的 电子 电导 率并 提供有 效的 锂离 子扩 散通 道,改 善电 化学 性能 纳米化 减小材 料的 颗粒 尺寸,缩 短锂离 子扩 散通 道,提高 扩散速 率 离子掺 杂 锂位高 价金 属离 子掺 杂,改善锂 离子 扩散 通道,提 高锂离子 扩散 速率 微观形 貌调 控 构造材 料内 部的 多孔 特性,使电 极材 料被 电解 液更 加充分 地浸 润,缩短 锂离子扩 散路 径,增加 材料 的反应 活性 复合材 料 通过不 同粒 径的 材料 的复 合,可 以增 强导 电性 和压 实密度 前驱体 均匀 化 使原材 料达 到原 子级 的混 合,能 够均 匀分 散,明显 提高材 料结 构的 一致 性 工艺改 善 采用离 子交 换膜 法、液相 法等 正极补 锂法 将铁酸 锂、镍酸 锂 等 锂化 物正极 补锂 剂通 过磁 控溅 射等方 式添 加到 正极 材料中,减少 首次 充放 电过 程中的 容量 损失。资料来源:锂离子 电池磷 酸盐正极 材料的 制备、表征 及性能研 究,中邮 证券研 究所 碳包覆是最常见的改 性方 式。碳包 覆是 最常 见的 改性 方 式,通 常会 与其 他改性方式 搭配 使用。与 其他 材料复 合也 是常 见的 改性 方式,用于 复合 的材 料通 常 有三元材 料、LFP、锰酸 锂等。图表23:不同企业 采取的LMFP 改性 方法 企业名称 改性方法 德方纳 米 纳米化、三 元包 覆、正极 补锂法、离 子交 换膜 工艺 力泰锂 能 碳包覆、LMP+LMFP+三 元、前 驱 体均 匀化、镁 离子 掺杂 国轩高 科 壳核型 碳包 覆LMFP+LFP、前驱体 均匀 化、碳纳 米管 导电网 络 百川股 份 包覆三 元 资料来源:各企 业专利 书,中邮证券 研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 图表24:核心公司LMFP 制备 工艺及 改性方法 展示 资料来源:各企 业专利 书,中邮证券 研究所 LMFP 比容量已接近 LFP 水平,更具能量密度优 势。德方纳 米制 备的 纳米 级碳 包覆 LMFP 材料 1C 放 电比 容 量可达 153.4 mAh/g,采 用离 子交 换膜 工艺 制备的LMFP 材料 1C 放电 比容 量达151.5 mAh/g,采 用镍钴 锰 酸锂 包覆 LMFP 复 合 材料1C 放电 比容 量达155.7 mAh/g。力 泰锂 能掺 杂镁 离子 的 复合 材料 1C 放电 比容量 球磨 干燥 氮 气保 护下 700煅 烧 粉碎 气氛 炉 400预热 溶 于水 溶 于水 沥青 科 琴黑 氢氧 化锂 硝 酸铁 磷 酸二 氢铵 硝 酸锰 硬 脂酸 导电 包覆层 前驱 体 LMFP 前驱体 混 合物溶液 粉料 LMFP/沥青/科琴 黑 前驱体 纳 米级 碳包覆LMFP 德 方纳 米:纳 米级 碳包覆 LMFP 力泰 锂能:采 用超 重力旋 转床 设备制 备纳 米级别 LMFP 前体 均质 机喷雾 干燥 离 心机离心 洗涤 超 重力 旋转床共 沉淀 反应 硫酸 亚铁 硫 酸锰 草酸 溶液 草酸 锰铁浆料 草酸 锰铁滤饼 葡 萄糖 第二 浆料 LMFP 前体 与 水混 合投入搅拌釜 水热 反应 洗涤 烘干 焙烧 干燥 焙烧 抽滤 洗涤 溶干乙醇 硝酸 锰 草酸 亚铁 磷酸 沉 淀物 磷酸 锰铁水 合物 磷 酸锰 铁无水化 合物 硝 酸锰 草酸 亚铁 磷 酸二 氢铵 碳酸 锂 悬 浊液 结晶性壳核型LMFP 溶于 去 离子水 富 锰核心 富铁 壳层 LiFePO4/C 包覆层 国轩 高科:磷酸 铁锂/碳包 覆的 核壳型 LMFP 复合 正极 材料 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 为 143 mAh/g,采用 前驱体 均 匀化 技术 制备的 LMFP 材料 1C 放电 比容 量为 140 mAh/g。国 轩高 科的LFP/碳 包覆核 壳型LMFP 复合 材料1C 放电 比容 量达152 mAh/g。对比 LFP 材料 145-160mAh/g 的比 容量 水平,LMFP 的比 容 量限 制已 经极 大降 低,加上高 电压 特性,LMFP 将 更具能 量密 度优 势。图表25:核 心企业 不同制 备方法 产物 比容量 企业名称 制备/改性方法 1C 放电比容量 德方纳米 纳米级碳 包覆 LMFP 153.4 离子交换 膜工艺 151.5 镍钴锰酸 锂包覆 155.7 力泰锂能 液相法碳 包覆 147.2 镁离子掺 杂 143 资料来源:各企 业专利 书,中邮证券 研究所 4 产业链 公司布局情况 宁德时代:据天眼 查网 站信 息,宁德 时代持 股江 苏力 泰锂 能 100%股 权。力泰 锂能 现有 年产2000 吨磷 酸锰 铁锂 生产线,并计 划新 建年产 3000 吨磷酸 锰铁 锂产 线。德方纳米:曲靖德 方年产 11 万吨 新 型磷酸 盐系 正极 材料 生产 基地已 于 2022 年 9 月顺利试生 产,远 期规 划的 33 万吨 产能 将根 据市 场和 资金情 况稳 步推 进。产 品的测试指标 目前 已通 过了 下游 客户的 验证,从 验证 结果 来看,公司 的新 型磷 酸盐 系 正极材料 项目 在新 能源 乘用 车动力 电池 上具 有突 出优 势。德方 纳米 的磷 酸锰 铁锂产品 已 有小 批量 出货,预计23Q2 出 货量 开始 增加。公司磷 酸锰 铁锂 产品 的长 期竞争 力体 现在 其性 能优 势方面,主 要有 以下 五 个方面:相 比磷 酸铁 锂具 有更高 的能 量密 度;降 低电池 成本,能 量密 度的 提升可以减 少材 料的 使用 量,从而降 低电 池包 整体 成本;提 高续 航里 程,拓宽应 用场景,从而 应用 到更 多乘 用车车 型中;低温 性能 优异,满足 高纬 度地 区新 能源汽车续 航里 程要 求;保 留了磷 酸铁 锂高 安全 性、低成本 的竞 争优 势。请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 湖南裕能:2023 年4 月公 告,投资80 亿,建设 云南 裕能 二期项 目,建设 磷酸 锰铁 锂生产线、磷酸 铁生 产线、碳 酸锂加 工生 产线、双 氧水 生产线 及其 他配 套工 程。拟与宁德时代签 署开发协议,公司对新型磷酸铁锂产品进行设计 开发,并依据 宁德 时代 的需 求生 产制造 新型 磷酸 铁锂 产品。容百科技:2022 年,公司 通过 收购 斯 科兰德 及其 旗下 子公 司,持股 68.25%,正 式布 局磷 酸 锰铁 锂领 域。截至 2022 年 末,公司 有产 能6200 吨,产品 在销 市场 覆盖 3C、动力等 领域。同 时,新一 代高锰 铁比 产品 及锰 铁锂 与三元 掺混 产品 均取 得技 术 突破,实 现小 规模 量产,部 分客户 进入 批稳 测试 阶段。2025 年 产能 规划,磷 酸锰铁 锂 30 万吨。和亿纬 锂能 开展 战略 合作,在高镍 三元、磷 酸锰 铁锂 等 领域进 行全 方位 合作。当升科技:2023 年1 月公 告,公 司成 立合资 公司 当升 蜀道(攀 枝花)新材 料有 限公 司,总投资 为 26.03 亿元,首 期项目 规划 建成 年产 12 万 吨磷酸(锰)铁 锂产 能。可生产磷酸 铁锂 和磷 酸锰 铁锂。和力神、卫蓝 均签 订了 战略 合 作协 议,在超 高镍 正极、磷酸 锰铁 锂正 极等 前沿技术 领域 加强 合作。光华科技:2022 年 8 月 公告,拟 建设 3.6 万吨 磷酸 锰铁 锂及磷 酸 铁正 极材 料,建设 期12 个月。请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 5 风险提 示 LMFP 技术发展不及预期。若 量 产后的 LMFP 性能 不及预 期 或对比 LFP 无 明显优势,很难 大范 围应 用于 新能源 车。LMFP 成本下降不及预期。高比容 量的 LMFP 需 要通 过高成 本的 液相 法制 备,若成本 下降 不及 预期,产 业化进 程将 受阻。新能源车行业发展不 及预 期。若新 能源 车行 业发 展不 达 预期,将会 导致 动力电池正 极材 料需 求下 降,LMFP 产业 化受 阻。请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 中 邮证 券投资 评级 说明 投资评级 标准 类型 评级 说明 报告中投 资建议 的评级 标准:报告发布 日后的 6 个月 内的 相对市场表 现,即 报告发 布日 后的 6 个月内的公 司股价(或 行业指数、可转债 价格)的涨 跌幅相对同 期相关 证券市 场基 准指数的涨 跌幅。市场基准 指数的 选取:A 股市场以沪深 300 指数为基 准;新三板市场 以三板 成指为 基准;可转债市 场以中 信标普 可转 债指数为基 准;香 港市场 以恒 生指数为基 准;美 国市场 以标 普500 或纳斯达克综合 指数为 基准。股票评级 买入 预期个股 相对同 期基准 指数 涨幅在 20%以上 增持 预期个股 相对同 期基准 指数 涨幅在 10%与 20%之间 中性 预期个股 相对同 期基准 指数 涨幅在-10%与 10%之间 回避 预期个股 相对同 期基准 指数 涨幅在-10%以下 行业评级 强于大市 预期行业 相对同 期基准 指数 涨幅在 10%以上 中性 预期行业 相对同 期基准 指数 涨幅在-10%与 10%之间 弱于大市 预期行业 相对同 期基准 指数 涨幅在-10%以下 可转债 评级 推荐 预期可转 债相对 同期基 准指 数涨幅在 10%以上 谨慎推荐 预期可转 债相对 同期基 准指 数涨幅在 5%与 10%之间 中性 预期可转 债相对 同期基 准指 数涨幅在-5%与 5%之间 回避 预期可转 债相对 同期基 准指 数涨幅在-5%以下 分 析师 声明 撰写此报 告的分 析师(一人 或多人)承诺本 机构、本人 以及财产 利害关 系人与 所评 价或推荐 的证券 无利害 关系。本报告所 采用的 数据均 来自 我们认为 可靠的 目前已 公开 的信息,并 通过独 立判断 并 得出结论,力求独 立、客观、公平,报 告结论 不受本 公司其 他部门和 人员以 及证券 发行 人、上 市公司、基金 公司、证券资产 管理公 司、特定客 户等利益相关 方的干 涉和影 响,特此声明。免责 声明 中邮证券 有限责 任公司(以 下简称“中邮证 券”)具备 经中国证 监会批 准的开 展证 券投资咨 询业务 的资格。本报告信 息均来 源于公 开资 料或者我 们认为 可靠的 资料,我们 力求但 不保证 这些信 息的准确 性和完 整性。报告 内容仅供参考,报 告中的 信息或 所表达观 点不构 成所涉 证券 买卖的出 价或询 价,中邮证 券不对因 使用本 报告的 内容 而导致的损失 承担任 何责任。客 户不应以 本报告 取代其 独立 判断或仅 根据本 报告做 出决 策。中邮证券 可发出 其它与 本报 告所载信 息不一 致或有 不同 结论的报 告。报告所 载资料、意见 及推测 仅反映 研究人 员于发出本报 告当日 的判断,可 随时更改 且不予 通告。中邮证券 及其所 属关联 机构 可能会持 有报告 中提到 的公 司所发行 的证券 头寸并 进行 交易,也 可能为 这些公 司提 供或者计划提 供投资 银行、财务 顾问或者 其他金 融产品 等相 关服务。证券期 货投资 者适当 性管 理办法 于 2017 年 7 月 1 日起正式 实施,本报告 仅供 中邮证券 客户中 的专业 投资 者使用,若 您非中 邮证券 客户中 的专业投 资者,为控 制投资 风险,请取消 接收、订阅或 使用本报 告中的 任何信 息。本公司不会因 接收人 收到、
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