锂电池的产业链主要由上游原材料，中游电芯模组厂商和下游应用领域组成，如下图所示：
 

　　锂离子电池产业链概况
 

　　电池原材料直接决定动力电池的性能和成本。性能方面，车用动力领域的关键性能涉及续航里程、循环寿命、功率及安全等，锂离子电池体系因其应用潜力及适配性而不断升级，能量密度已由1991年的80 Wh/kg提升至目前的300Wh/kg，其发展的根本是建立在不断优化电池材料体系并寻找新材料组合的基础上。成本方面，动力电池四大主材的成本占电芯成本的70%左右，细分来看，正极材料、负极材料、隔膜及电解液分别占电池成本的40%、10%、12%和8%。
 

　　锂离子电池成本结构
 

　　在动力电池领域，三元材料和磷酸铁锂是当前两种主流应用的正极材料。因两种材料本身物理及化学结构的差异带来了材料性能差异，进而决定了三元电池和磷酸铁锂电池的性能差异和不同的应用领域。
 

　　磷酸铁锂与三元材料晶体结构示意图
 

　　磷酸铁锂与三元材料性能对比
 

　　正极材料对动力电池的性能至关重要。锂离子电池的本质是利用锂离子的脱嵌和过渡金属的氧化还原实现化学能和电能的相互转换。正极材料的种类和性能直接关系到动力电池的额定电压、能量密度、循环寿命和倍率性能等。磷酸铁锂为典型的橄榄石结构，在充放电过程中经历一个二相反应，即 LiFePO4和 FePO4 两相之间的相互转化，这两相的晶格结构非常相似，且这两种物质的结构和热稳定性都非常优异，因此呈现出高安全和长寿命特性。而三元材料属于典型的α-NaFeO2层状结构，在充放电过程中，Li+在MO6(Mn=Ni、Mn、Co)层间脱嵌，随着镍含量提高，可脱嵌 Li+增加，三元材料的理论容量和电池能量密度随之提高，然而脱锂态的三元材料会与电解液发生产生副反应，因此其比能量高而安全性能略显不足。 铁锂三元各有所长，分别适配不同应用场景。磷酸铁锂的核心优势是低成本、高安全和长寿命，最初主要应用于对能量密度要求不高，而对安全和寿命要求较高的场景，如商用车和储能领域。近年来随着电池成组技术提升，磷酸铁锂能量密度较低的缺陷有所改善，叠加安全与成本优势，其在乘用车领域的应用比例逐年提高;三元材料的核心优势是高比能，主要适配空间有限、需要高能量密度、高客户体验感的场景，如乘用车领域。三元根据镍含量的不同又分为低镍三元(NCM333)、中镍三元(NCM523 和 NCM622)和高镍三元(NCM811、NCA)三个细分品类。随着镍含量的提升，三元材料的能量密度显著提升。高镍三元主要应用于长续航的高端新能源乘用车，如 Model 3长续航版、蔚来ES6、小鹏P7等，中镍三元电池主要应用于中低端新能源乘用车。
 

　　三元和磷酸铁锂动力电池装机量比例
 

　　磷酸铁锂强势逆袭。新能源车从政策驱动向市场化驱动的转型中，我国动力电池装机量稳步上升，三元和铁锂占比也在持续变化。我们将动力电池的发展分为两个阶段：(1)2016-2019：补贴朝高能量密度倾斜，三元占比迅速提升。在此期间，三元材料在高比能方面显著占优，市占率从 2016年 22.9%的提高到2019 年的 65.3%。(2)2020-至今：补贴退坡，磷酸铁锂凭借性价比优势开始逆袭，并于 2021 年 7 月正式反超三元材料。
 

　　LFP、LMFP、NCM 三种锂电正极材料性能对比
 

　　磷酸铁锂逆袭的原因主要有三方面：政策方面：补贴退坡，动力电池企业降本压力增大，磷酸铁锂电池具有更低的成本，性价比优势明显;新国标安全要求加码，磷酸铁锂天然的安全优势逐步凸显;供给方面：新型成组技术(刀片、CTP 和 JTM 等)带动磷酸铁锂能量密度提升，拉动铁锂出货量增长;需求方面：以比亚迪汉EV、铁锂版 Model 3/Y 以及宏光 Mini EV 等为代表的爆款车型带动磷酸铁锂电池出货量爆发式增长。
 

　　磷酸锰铁锂与高镍三元复配改善安全性能
 

　　磷酸锰铁锂是磷酸铁锂的升级方向，短期内作为正极材料主材还不可见。磷酸锰铁锂(LMFP)是磷酸铁锂(LFP)和磷酸锰锂(LMP)相结合的产物，因此继承了磷酸铁锂的高安全和稳定性。磷酸锰铁锂的理论容量与磷酸铁锂相同，但它相对于 Li/Li+的电极电势为 4.1 V，远高于磷酸铁锂的 3.4 V，且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口以内，这使得磷酸锰铁锂的能量密度可提高约10~15%，这是它相对于磷酸铁锂最大优势。由于磷酸锰铁锂自身电导率较低，电化学反应过程中锰元素溶出会导致充放电能力差，循环寿命差等现象，短期内其作为正极主材使用还不可见，但目前有研究将磷酸锰铁锂与高镍三元复配，改善了三元材料的安全性能。
 

　　未来高镍三元在乘用车领域仍是主流。虽然磷酸铁锂占比有所回暖，但在乘用车领域三元仍占主导地位，从三元产品结构来看，高镍化趋势显著。当前国内三元市场以中镍三元为主，其中市场份额最大的 NCM523呈现下滑的趋势。而低镍三元由于能量密度较低，成本优势下降，市场份额逐年被压缩。相反，高镍 NCM811 占比持续增加，2020 年占比超过了 20%，2021 年 12 月占比高达44.1%，增幅显著。NCM622 由于与 NCM523 差异较小，部分企业会越过NCM622，直接升级至 NCM811，其占比呈逐渐下降的趋势，2021 年 12 月份占比仅为 16.3%。部分龙头企业会沿着 9 系高镍、NCMA 甚至无钴高镍不断进行技术升级来提升电池性能，但这仍属于在高镍体系内的迭代。对于 NCA，由于国内企业一直无法突破其较高的技术壁垒，在国内市场的份额占比较低(小于 2%)。
 

　　不同类型三元正极材料渗透率数据
 

　　从成本层面看，高镍三元中钴元素含量较低，能量密度较高，对于电解液、隔膜、负极等其他材料的用量也会相应减少，随着上游产能提升和技术进步，电芯成本有望进一步下探;从安全层面看，通过体相掺杂、表面包覆、材料复配、搭配固态电解质等本征安全策略，高镍三元材料的安全劣势有望得到改善;从下游需求看，800 V 高压快充平台的导入，4680 大圆柱电芯的量产，各车企长续航版车型的推出，最佳的解决方案是采用高镍三元电池。
 

　　搭载磷酸铁锂电池的部分 EV 车型
 

　　综上，预计未来两年磷酸铁锂将延续回暖趋势，占比有望企稳于50%~60%之间，但整个动力电池格局中，尤其是乘用车领域，高镍三元仍将占据重要份额。随着需求侧产品升级，低镍三元会逐渐被取缔，中镍三元市场份额进一步收缩，而高镍三元份额有望持续提升。我们认为三元和磷酸铁锂将长时间处于共存状态，磷酸铁锂将凭借其性价比和安全优势在储能，商用车和中低续航乘用车中焕发活力，而高镍三元将凭借其高能量密度优势在中高续航乘用车中扩大份额。在新能源车方面，高中低端乘用车对于各项指标的敏感度不一，高镍三元和磷酸铁锂将实现分级消费：高续航版(≥600km)搭载高镍三元，中续航版本(400）。