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磷酸锰铁锂渗透700km续航动力电池领域 产业化有望加速【机构评论】

天风证券发布研究报告称,在LMFP从0到1,磷酸锰铁锂渗透率快速提升阶段,电池、正极、锰矿企业均有望受益。率先布局LMFP的电池、正极企业能获取先发优势,在产品端获得一定溢价,并带来超额利润。力泰锂能2020年、2021H1磷酸锰铁锂售价都为6万/吨,而德方纳米2020年、2021H1磷酸铁锂售价分别为3、4万/吨,磷酸锰铁锂正极溢价显著。此外,LMFP与LFP相比,主要增加的成本在于锰矿,因此锰矿企业也受益于LMFP渗透率提升。

配置上,该行建议关注电池企业:宁德时代(300750.SZ)、中创新航(03931)、国轩高科(002074.SZ)等;正极企业:德方纳米(300769.SZ)、容百科技(688005.SH)、当升科技(300073.SZ)等;锰矿企业:红星发展(600367.SH)、湘潭电化(002125.SZ)等。

天风证券主要观点如下:

磷酸锰铁锂在2022年下半年仿佛按下“快进键”,电池、正极材料新品接连发布。电池端,中创新航8月发布One-Stop高锰铁锂电池,支持整车续航超过700km。正极材料端,当升科技、容百科技在7月发布LMFP新产品。德方纳米在9月11万吨磷酸锰铁锂产能正式投产。

1、LMFP提升哪些性能?

1)与铁锂相比:高电压,提高能量密度,低温性能提升。LFP、LMFP理论比容量都为170mAh/g,但LMFP理论电压平台达4.1V,高出LFP约20%,其能量密度相较LFP提升15%,提供更长续航里程。LMFP低温性能更优,-20℃下LMFP容量保持率达76%左右,而LFP为60-70%。

2)与三元相比:提高安全性。LFP、LMFP都为橄榄石形结构,相比三元电池的层状氧化结构更稳定,相比三元电池安全性更高。天津斯科兰德公司通过实验证明在NCM523材料中混入20%LMFP的复合材料电池在针刺实验中不燃烧、不爆炸,安全性能大幅提升。

磷酸锰铁锂具有电压高、安全性高等优点,但存在导电率差、循环次数较低问题,限制部分应用场景。该行认为LMFP适用于两轮车&动力电池,可纯用或与三元材料掺杂。

2、经济性如何?市场空间多大?

1)纯用LMFP:LMFP主要增加成本为锰,预计成本增加为5-10%,而能量密度提升15-20%。假设锰铁比6:4,掺锰后成本增加约3850元/吨。该行预计LMFP正极能量密度提升15-20%,成本提升5-10%,性能提升>成本提升,并有望在电池环节降低单wh成本。

2)三元:LFP电池能量密度约150wh/kg,若LMFP电池能量密度提升10%,达到165wh/kg,与NCM523能量密度接近,而价格端更具优势。若LMFP电池能量密度提高15%,达172.5wh/kg,与NCM622电池175wh/kg接近。与高镍三元掺杂,LMFP比例越高成本下降越明显。

3、行业空间:

1)两轮车:该行预计2022、2025年国内电动两轮车销量分别为5987、6257万辆,锂电渗透率分别为15%、30%,锂电两轮车产量分别为898、1877万辆。假设2022、2025年单车带电量1、1.2kwh,锂电需求分别为9.4、22.7GWh。

目前磷酸锰铁锂电池已在两轮车上应用,预计2022、2025年LMFP渗透率5%、30%,LMFP电池装机0.5、6.8GWh,LMFP正极需求0.1、1.5万吨。

2)电动车:预计2025年25万以下车型销量占比约75%(这部分为LMFP潜在可替代空间),全球动力电池产量1356Gwh,75%占比对应1017Gwh,考虑25万以下车型带电量较低(乘以系数0.8),对应纯用LMFP潜在锂电需求814Gwh。

假设2025年LMFP渗透率20%,对应LMFP电池需求163GWh,LMFP正极35.8万吨。b)掺杂磷酸锰铁锂:预计2025年25-30万车型销量占比约5%,假设这部分LMFP与三元电池进行掺杂。

若2025年掺杂LMFP的锂电池比例30%,对应掺杂LMFP锂电池需求20GWh,在此基础上假设掺杂LMFP比例50%,对应LMFP正极2.2万吨。

结合电动两轮车、电动车,预计2022、2025年磷酸锰铁锂正极需求1、39.5万吨,从0到1快速渗透。

4、工艺路径:液相法VS固相法

电池企业、正极企业均有LMFP专利储备,正极企业大多沿用原有正极产品工艺路径生产LMFP。无论液相法或固相法,LMFP与LFP工艺流程类似,主要差别在原材料锰源。

液相法:优势为1)混合均匀,反应更充分;2)颗粒表面光滑、圆润度好、分散性好;3)液相法更利于做出小粒径材料,有利于锂离子扩散,改善倍率性能,进而提升其电化学性能。

缺点为1)引入硝酸根离子,需要脱硝酸且有一定环保压力;2)缩小粒径降低了压实密度。3)粒径过小比表面积大,使用大量粘结剂增加成本。

固相法:优势为1)工艺简单,过程易控,适合工业大规模生产。2)压实密度高:比较动力领域产品,固相法的裕能、万润产品压实密度高于德方纳米。

缺点为1)铁源、锰源混合不均匀:受限于铁源和锰源原本的颗粒大小,无法使二者实现原子级别和混合,且掺杂元素也不易进入颗粒内部,导致产品电化学性能不佳。2)研磨过程产生氧化铁,影响能量密度。

从LFP到LMFP,液相法和固相法在动力产品的性能差距或缩小。液相法混合更均匀压实密度改善,弥补因粒径较小带来的压实问题。而固相法由于受限于铁源和锰源原本的颗粒大小,混合不均导致产品电化学性能不佳,液相法和固相法在产品品质上的差距或缩小。

从性能角度看,该行认为固相法、液相法均有方法解决磷酸锰铁锂电导率差、压实密度低、循环次数差等瓶颈。主要看各家技术突破,率先解决的企业有望在新技术迭代周期中获得先发优势。

5、成本端:液相法VS固相法

液相法工业级碳酸锂就可满足,而固相法需要电池级碳酸锂,锂价高位时液相法材料成本优势明显;能耗方面,液相法能耗较低,能耗成本低于固相法;环保方面,液相法引入硝酸根离子,环保成本高于固相法。碳酸锂耗量:液相法具有优势,固相法不断改善。

该行认为:当碳酸锂价格高企时,液相法具有工业级碳酸锂优势,成本端或更具竞争优势。

如2022年11月7日工业级碳酸锂54.5万/吨,电池级碳酸锂57万/吨,若1吨磷酸铁锂消耗碳酸锂234kg,工业级碳酸锂成本低于电池级碳酸锂约5850元/吨。若碳酸锂价格处于较低水平,固相法、液相法成本或不相上下,主要看各企业工艺积累。

此外,由于资源端碳酸锂、磷矿、锰矿等占比较大,资源端布局带来的成本优势或大于固相法/液相法路径选择的成本差异。

6、投资建议

德方纳米:2022年5月申请的专利看,锰溶出问题有望通过包覆、掺杂金属,以及添加络合剂大幅改善。德方纳米LMFP产能布局远远快于其它企业。

目前已投产的LMFP正极产能主要有:德方纳米11万吨+斯科兰德6200吨+力泰锂能2000吨+中贝1万吨,德方纳米LMFP正极投产规模最大,并规划2025年底LMFP正极产能达44万吨。LFP主攻储能、LFMP主攻动力,补锂剂进一步提升产品性能。

在LMFP从0到1,渗透率快速提升阶段,电池、正极、锰矿企业均有望受益。率先布局LMFP的电池、正极企业能获取先发优势,在产品端获得一定溢价,并带来超额利润。力泰锂能2020年、2021H1磷酸锰铁锂售价都为6万/吨,而德方纳米2020年、2021H1磷酸铁锂售价分别为3、4万/吨,磷酸锰铁锂正极溢价显著。

此外,LMFP与LFP相比,主要增加的成本在于锰矿,因此锰矿企业也受益于LMFP渗透率提升。

风险提示:磷酸锰铁锂需求量不及预期、原材料价格大幅上涨产品成本高企、磷酸锰铁锂大幅扩产行业竞争加剧、测算具有一定的主观性。

 

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