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三元正極材料不斷升級(jí)。

新能源市場(chǎng)迎來(lái)爆發(fā)拐點(diǎn)，電動(dòng)車滲透率不斷提升。中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2022年1-6月我國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)量266.1萬(wàn)輛，銷量260萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.2倍，市場(chǎng)滲透率達(dá)21.6%。

在市場(chǎng)形勢(shì)一片大好之下，鋰電池原材料價(jià)格跳漲、供應(yīng)緊缺，并對(duì)汽車?yán)m(xù)航能力提出更高要求。因此，生產(chǎn)更高能量密度、更高安全性能、更低成本的電池成為“破局”的關(guān)鍵。

三元電池作為中高端電動(dòng)車市場(chǎng)的主流選擇，市場(chǎng)需求空間巨大。若要滿足更高的市場(chǎng)期待，則需對(duì)其進(jìn)行材料技術(shù)升級(jí)、工藝革新。

電動(dòng)化加速滲透，三元材料市場(chǎng)長(zhǎng)期向好

產(chǎn)業(yè)新周期下，新能源汽車銷量大幅攀升，2022年1-6月，國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷均突破260萬(wàn)輛，完成情況超出預(yù)期。

受益于汽車電動(dòng)化的快速推進(jìn)，動(dòng)力電池裝機(jī)量也同步攀升。GGII數(shù)據(jù)顯示，2022年1-6月，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量約100.24GWh，同比增長(zhǎng)116%，整個(gè)上半年除4-5月份受疫情管控影響外，其余月份同比增速均在一倍以上。

其中，三元電池憑借高能量密度的優(yōu)勢(shì)備受市場(chǎng)青睞，2022年1-6月國(guó)內(nèi)三元?jiǎng)恿﹄姵匮b機(jī)量約44.93GWh，同比增長(zhǎng)55%，占總裝機(jī)量的45%。

放眼海外，歐洲市場(chǎng)動(dòng)力電池裝機(jī)一直以三元為主，數(shù)據(jù)顯示，2021年1-11月歐洲三元?jiǎng)恿﹄姵匮b機(jī)量達(dá)138.2 GWh，占?xì)W洲動(dòng)力電池總裝機(jī)量的95.4%。

國(guó)內(nèi)外三元電池市場(chǎng)需求不斷攀升，帶動(dòng)三元正極材料出貨量大幅增長(zhǎng)。按照1GWh動(dòng)力電池需要1500-1800噸三元材料測(cè)算，僅國(guó)內(nèi)2022年上半年44.93GWh就帶動(dòng)了6.7萬(wàn)-8.1萬(wàn)噸三元正極材料。

高工鋰電認(rèn)為，隨著新能源汽車市場(chǎng)滲透率的繼續(xù)提升，三元正極材料市場(chǎng)長(zhǎng)期向好。

技術(shù)迭代，“兩高一單”實(shí)現(xiàn)降本增效

產(chǎn)業(yè)新周期下，電池能量密度、安全性能等方面要求愈發(fā)嚴(yán)苛，同時(shí)隨著鋰電原材料價(jià)格跳漲，降本增效呼聲漸高，倒逼鋰電材料體系革新。

聚焦三元正極材料，高鎳化、高電壓化、單晶化成為趨勢(shì)。

1、高鎳化：8系三元高速增長(zhǎng)，超高鎳成未來(lái)方向

能量密度要求越來(lái)越高， 國(guó)內(nèi)外車型高鎳化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。

目前，包括Model 3/Y、標(biāo)致e-208、現(xiàn)代Kona、大眾ID系列、寶馬IX3/ X1、奔馳EQ系列、蔚來(lái)ES6、小鵬P7、哪吒U、愛(ài)馳U5、廣汽AionV、AION LX PLUS、吉利幾何A等已上市車型均搭載了高鎳電池。受此帶動(dòng)，高鎳三元材料出貨量快速增長(zhǎng)。

GGII統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年全球高鎳三元出貨量為30.9萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)120.71%，占三元正極材料總出貨量的41.76%；其中，中國(guó)高鎳（8系及以上）三元材料出貨17萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)181%。

高鎳三元電池作為國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠高端車型的主流選擇，其應(yīng)用不斷加速。據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計(jì)，包括寶馬i3、奔馳EQS、奧迪Q4 e-tron、凱迪拉克LYRIQ、雪佛蘭Bolt EUV、廣汽豐田2022款 iA5、大眾2022 ID.4 CROZZ、Lucid Air、高合HiPhi X、智己L7等國(guó)內(nèi)外中高端車型將于2022年集中上市。

隨著后期高鎳電池成本進(jìn)一步下降和固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化提速，預(yù)計(jì)高鎳正極材料在未來(lái)10年仍將保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，到2030年全球出貨量有望達(dá)500萬(wàn)噸以上。

針對(duì)此，容百科技、廈鎢新能、長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科等正極材料企業(yè)不斷加快高鎳三元材料的研發(fā)進(jìn)度，并不斷取得突破。

例如，容百科技在2016年完成了第一代NCM811的開(kāi)發(fā)和中試，2017年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)出貨快速增長(zhǎng)。為進(jìn)一步提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，容百科技還在研發(fā)下一代超高鎳正極產(chǎn)品，進(jìn)一步降低高鎳材料的瓦時(shí)成本和提升能量密度。目前，公司第二代Ni90體系正在開(kāi)發(fā)中，已進(jìn)入批量量產(chǎn)階段，第三代Ni96體系正在配合客戶開(kāi)發(fā)，預(yù)計(jì)今年實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。

此外，中日韓頭部電池企業(yè)還將下一代電池的目標(biāo)，瞄準(zhǔn)鎳含量90%以上甚至完全無(wú)鈷的高鎳電池或固態(tài)電池，并且制定較為明確的量產(chǎn)計(jì)劃表。這意味著超高鎳三元正極材料將成為未來(lái)發(fā)展方向。

2、高電壓化：綜合性能優(yōu)越，應(yīng)用提速

高電壓化路線是以中鎳三元材料為基礎(chǔ)，通過(guò)提高其電壓平臺(tái)使得正極材料在更高電壓下脫出更多的鋰離子，從而實(shí)現(xiàn)更高比容量和平均放電電壓，進(jìn)而達(dá)到提升能量密度的目的。從當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用的主要產(chǎn)品來(lái)看，高電壓Ni6系典型產(chǎn)品（Ni65）的實(shí)際能量密度735.15Wh/kg已與Ni8系典型產(chǎn)品的739.32Wh/kg接近。

目前高電壓化以中鎳三元材料為基本路線，在原材料、生產(chǎn)工藝、加工成本方面均優(yōu)于高鎳化三元；同時(shí)，由于高電壓材料的鎳含量相對(duì)較低，生產(chǎn)工藝不如高鎳三元復(fù)雜，因此高電壓化正極材料在提升能量密度的同時(shí)還兼具了一定的安全性改善。

憑借優(yōu)越的綜合性能，高電壓化三元材料市場(chǎng)日漸打開(kāi)，主要正極廠商、部分電池企業(yè)入局此領(lǐng)域，并加速其應(yīng)用。

例如，正極廠商方面，廈鎢新能開(kāi)發(fā)出新款4.4V高電壓6系三元材料，并成功應(yīng)用到續(xù)航里程超過(guò)1000公里的電動(dòng)車上；長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科高電壓4.3V和4.35V三元正極材料已批量用于動(dòng)力電池領(lǐng)域，4.4V三元正極材料逐步應(yīng)用于數(shù)碼電池領(lǐng)域。

電池廠商方面，中創(chuàng)新航于2020年在全球率先采用高電壓三元電池材料技術(shù)量產(chǎn)590模組電池，并在主要客戶廣汽埃安設(shè)計(jì)的Aion-LX車型上實(shí)現(xiàn)裝車；今年其高電壓快充三元鋰電芯還將搭載于Smart精靈#1，其能量密度達(dá)到250Wh/kg以上的行業(yè)領(lǐng)先水平，支持150kW超級(jí)快充、100kW快充及7.2kW 慢充，且在保持80%容量的前提下，可支持10年30萬(wàn)公里的使用壽命。

值得注意的是，目前高電壓三元正極材料還面臨著一系列挑戰(zhàn)。高電壓下，由于鋰離子大量脫出，三元正極材料容易出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、離子混排、不可逆相變等一系列問(wèn)題，從而造成電池循環(huán)壽命短、熱穩(wěn)定性低、電解液消耗等宏觀電池失效行為。

需通過(guò)金屬離子摻雜、構(gòu)建人工包覆層、匹配高電壓電解液及添加劑等手段，對(duì)上述系列問(wèn)題進(jìn)行抑制。

3、單晶化：兩條發(fā)展路線并行，市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)

相較于常規(guī)二次顆粒團(tuán)聚的多晶三元材料，單晶材料具有負(fù)載電壓更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)、安全性更高等性能。其有兩個(gè)發(fā)展路線。

一是，中低鎳單晶路線。大單晶產(chǎn)品負(fù)載電壓更高，國(guó)內(nèi)部分中低鎳單晶材料通過(guò)高電壓可與多晶高鎳能量密度相當(dāng)，如Ni55、NCM613等產(chǎn)品貴金屬含量更低，產(chǎn)品在滿足能量密度同時(shí)具有更高性價(jià)比。

二是，高鎳單晶路線。高鎳環(huán)境下三元材料穩(wěn)定性欠佳，單晶化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有更好的循環(huán)性能，相應(yīng)摻雜可提升高鎳三元材料的安全性能。

隨著下游動(dòng)力電池企業(yè)的逐步導(dǎo)入，單晶三元材料市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，2022年Q1，單晶產(chǎn)量達(dá)4.9萬(wàn)噸，占比升至38.5%，預(yù)計(jì)2022年國(guó)內(nèi)單晶三元材料的市占率有望升至40%以上。

具體來(lái)看，2022年Q1，在中鎳5系、中高鎳6系三元材料中，單晶材料體系占比均超過(guò)50%；2022年Q1單晶高鎳8系三元材料占比已升至13.5%。

值得一提的是，三元正極材料朝高鎳化、高壓化及單晶化方向升級(jí)，在帶來(lái)能量密度、安全性能提升和成本降低的同時(shí)，也增加了材料生產(chǎn)工藝難度，對(duì)相關(guān)企業(yè)在前驅(qū)體、摻雜、包覆以及材料體系理解等方面提出了更高要求。

在此情形下，三元材料領(lǐng)域?qū)⒓铀傧磁?，市?chǎng)或?qū)⒅貥?gòu)，具備相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備的企業(yè)有望脫穎而出，其余企業(yè)或被市場(chǎng)淘汰，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局漸趨集中化。

原標(biāo)題： 三元材料“升維”路徑：高鎳、高壓、單晶化