行业研报万字干货解读三元动力电池

【文章来源】兴业电新苏晨团队兴业电新兴业电新细分增速显现差异，电动新时代一触即发：从新能源汽车细分行业来...

【文章来源】兴业电新苏晨团队 兴业电新 兴业电新

细分增速显现差异，电动新时代一触即发：从新能源汽车细分行业来看，客车市场未来将保持平稳增长，以物流车为代表的专用车市场在政策、需求双轮驱动下，有望长期维持较高的增速，2016-2017年在限牌城市免费牌照的驱动下，乘用车高速增长无虞，预计到2020年新能源汽车产量将超160万辆。全球市场，Model 3超预期的预定量表明对新能源乘用车的消费习惯正加速形成，已经打开电动汽车新时代。

市场选择确定方向，三元爆发已是必然：2016年动力电池需求量约28Gwh，预计到2020年动力电池需求量将超过90Gwh，“十三五”期间年均复合增速40%。从动力电池技术路径选择来看，考虑到电动汽车对能量密度高的迫切要求，铁锂电池能量密度过低的问题难以得到解决，短板效应愈加明显，主流动力电池厂商正在逐步转向三元电池体系，我们预计未来三元电池将成为动力电池发展的不二方向。

三元材料优势明显，高端电池供不应求：三元材料通过Ni-Co-Mn的协同作用，结合了三种材料的优点：LiCoO2的良好循环性能，LiNiO2的高比容量和LiMnO2的高安全性及低成本。在主流车厂供应关系中，三元电池厂商和不少主流车型已经形有成熟稳定的产品供应链。我国三元电池产能整体不足，三元企业扩产相对滞后，且目前中低端产品较多，高端三元动力电池产能较少，预计供不应求格局将持续至明年。

细分领域寻景气龙头，三元产业链将受益：我们预计，2016年三元需求量将达9.5Gwh左右，2020年需求量达60Gwh。三元电池加速放量带动三元产业链投资价值凸显，尤其是国内优质三元动力电池生产商以及三元材料供应链。

推荐标的：亿纬锂能，传统业务快速增长，动力电池新秀产能顺利释放，爆发式放量确保未来三年50%以上复合增长。预计公司16-18年摊薄后EPS为0.67、1.19、1.98元，对应PE为56、31、19倍，增持。

推荐标的：澳洋顺昌，收购电池企业成功转型三元动力电池，新产能释放可确保未来三年30%以上复合增速，增持。

推荐标的：当升科技，作为车用动力三元材料龙头，技术领先抢占动力电池高端市场，产能优势进一步扩大客户资源，量价齐升带动一季度营业收入同比增长46.91%，净利润同比增长508%，16年业绩将超预期，增持。

风险提示：三元电池推广进度低于预期细分增速体现差异，电动新时代一触即发

1.1 电动汽车发展初期：政策助力行业发展

电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车，目前主要有纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车三大类型。电动汽车的发展有百年历史，曾经一度是最流行的汽车车型。根据全美人口调查局的调查显示，1900年电动汽车生产量占到美国汽车总产量的28%份额，所出售的电动汽车总价值超过了当年汽油和蒸汽汽车总和。随着全球性能源短缺和环保要求的日益提高,电动汽车开发与推广应用越来越受到世界各国政府的普遍重视。由于存在时速、续航里程、经济性上的问题，电动汽车推广应用程度仍较低。近年来，西方发达国家主要利用经济扶持、政策优惠、法规强制等手段促进产业不断发展。

借鉴发达国家和地区的已有经验，为了有效缓解汽车尾气带来的空气污染和应对能源升级的迫切需求，自2010年电动汽车产业列入战略性新兴产业后，我国陆续出台了一系列重点扶持政策，使得我国电动汽车行业快速发展。2008年前，我国新能源汽车保有量不足3万辆，而到2015年底，我国新能源汽车保有量达58.32万辆，市场规模扩大近20倍。其中纯电动汽车保有量33.2万辆，占新能源汽车总量的56.93%。

1.2 细分车型显现差异，2020年剑指160万辆

我国“十三五”规划指出，到2020年纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到500万辆。工信部数据显示，2015年我国累计生产新能源汽车37.90万辆，同比增长4倍。为了达成2020年的500辆目标，未来五年电动汽车市场规模将继续扩大十倍左右。初步测算，2020年产销量将达到2015年的4-5倍。

随着电动汽车市场规模不断扩大，各个细分市场的发展也呈现出不同的特征。考虑到各细分市场的体量占比以及未来的发展前景，我们按产品种类将电动汽车市场分为客车市场、乘用车市场和物流车市场。物流车是专用车市场的主要车型。据统计，目前客车以61%的市场份额占据着下游电动汽车市场主导需求，而乘用车和专用车分别占据着27%、12%的市场份额。

我们预计，在骗补调查引导补贴力度渐趋合理以及刚性替换需求的共同作用下，未来客车市场将迎来平稳增长；而随着动力电池性能不断提升以及充电设施建设逐步完善，免费牌照驱动叠加消费习惯正在加速养成势必导致乘用车市场加速放量；同时补贴优厚、路权优先等多维度政策支持与下游城市物流需求旺盛共振，有望持续推高电动物流车渗透率并迎来放量元年。

客车：补贴力度渐趋合理，刚性替换需求确保平稳增长

因为新能源客车在2015年12月的超常规增长导致的骗补调查结果即将公布，由草根调研数据得知政策调整集中在6-8米与8-10米两种车型，折算系数将由此前的0.5、0.8进一步下调至0.3、0.5，变化最大的6-8米和8-10米车型在最常见的续航里程100-150公里和Ekg值达到最高标准的情况下，较2015年同比下降65%、56%。

随着补贴下降幅度变大，我们以2015年在新能源客车中占比接近60%的6-8米纯电动大巴为例，传统燃油车售价约20万元左右，纯电动客车相对于传统车的成本增加部分主要是电池，按照某车型80Kwh的带电量计算（2015年电池组价格约2.5-3元/Wh），预计纯电动客车整车全部成本约为40-44万元左右，由于国补+地补（以国补的50%-80%测算）下降至约15-18万元带动纯电动车型初始购置成本为26万元，并不具备初始成本优势。但考虑到运营成本节省以及对于新能源客车的运营补贴后成本回收期为1.26年，我们认为客车已由高额补贴下的初始成本优势转变为合理补贴下的全生命周期经济性。

另一方面，政策层面的《关于完善城市公交车成品油价格补助政策加快新能源汽车推广应用的通知》根据不同区域将2015-2019年公交车电动化替代比例进行了详细规划，未能达到要求比例的省市将按照相应比例扣减成品油补助资金，同时各地欲拿到新能源公交车运营补贴也需要满足上述推广比例。考虑到未来城市化进程较“十二五”期间将放缓以及新能源公交车替代需求不断提高，我们预计2020年新能源公交车产量超过8万辆，年均复合增速超过20%。

客车部分除了公交车外，公路客运市场主要包括长途客运、旅游车、中短途客运、通勤车辆等多种类型，这些市场均具备一定的电动化潜力。在补贴标准下调仍具备全生命周期内较好经济性的有利条件下，带动国内新能源客车市场平稳增长，到2020年新能源客车年产量有望达到25万辆左右，年均复合增速超过10%。

乘用车：短期牌照数量决定市场空间，长期消费习惯加速养成

随着电池性能不断提高以及动力电池规模成本效应，续航里程、售价过高等问题都得到大幅缓解，充电桩建设也在不断推进，因主要限牌城市每年新增牌照数量较少，而购车需求持续增长，短期内免费牌照数量仍是驱动乘用车市场高增长的主要驱动力。从2015年新能源乘用车销售量区域分布来看，上海、杭州、北京、深圳、广州及天津等6个主要限购城市新能源乘用车销售占比接近80%，也表明国内新能源乘用车市场才刚启动。

同时Model 3自发布以来预定量超过40万辆，也表明全球消费者对新能源汽车认可度正在逐渐提升，消费习惯的逐渐养成将带动新能源乘用车市场由牌照驱动走向内生增长，“十三五”期间新能源乘用车市场将持续保持高速增长态势，预计2020年产销量有望突破130万辆，较2015年同比增长5倍以上，并具备超预期的可能。

物流车：政策与需求共振，将迎放量元年

在补贴方面，电动物流车较燃油车经济优势明显。在路权方面，上海、天津等城市率先对新能源物流车开放路权，有利于提高企业配送车辆装载率与配送时效，进而提高企业整体运营效率。我们预计地方政府对电动物流车辆的路权限制也将会有一定松动，后续有望出台充电补贴、停车费优惠减免等多种支持政策以降低企业电动物流车运营成本。

在充电基础设施建设方面，根据《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》，政府将优先建设公交、出租及环卫与物流等公共服务领域充电基础设施，新增超过3850座公交车充换电站、2500座出租车充换电站、2450座环卫物流等专用车充电站，有望打消需求方对电动物流车的续航顾虑。

近年来网购交易规模迅速扩大，将进一步带动城市物流发展加速。迅速扩张的网购规模引爆快递配送需求：2015年规模以上快递业务量达206.7亿件，同比增长48%，其中网购占比70%以上。城市物流多为短途且路线相对固定，倾向于小体积、小批量、多批次运输，有效规避新能源汽车续航里程短和充电设施少的推广应用短板，电动物流车完全满足城市物流的用车需求，预计在“最后一公里”用车市场的渗透率会不断提升。

除了多维度政策支持、下游城市物流需求旺盛这两大驱动因素外，目前电动物流车渗透率不到10%，叠加2017年补贴同比下滑20%、极可能涵盖电动物流车的第4批目录延缓至下半年出台、骗补调查推迟订单等短期驱动因素，预计年底将重现抢装行情，电动物流车将迎来放量元年。

从新能源汽车细分行业来看，客车市场未来将保持平稳增长，以物流车为代表的专用车市场在政策需求双轮驱动下，有望长期维持较高的增速，但客车与物流车属于B端市场，市场空间相对有限，行业未来持续健康发展关键在于空间巨大的乘用车市场（年产销量超过2000万辆）。我们认为，2016-2017年在限牌城市免费牌照的驱动下，乘用车高速增长无虞，2018年后随着消费习惯的形成将带动行业产销量持续超预期。

1.3、特斯拉引领新时代，电动消费习惯即将养成

美国著名电动汽车制造商特斯拉公司于2003年成立，坚持以“三步走”战略定位，得到快速发展。它的“三步走”战略是：第一阶段，开发高端、高性能运动型电动汽车；第二阶段，完成规模化生产电动汽车的重任；第三阶段，做价格能被普通大众接受的低成本经济型电动汽车。

Tesla自成立以来一共推出了4款量产车型（包括早期不太成功的Roadster），目前在售的主要包括Model S系列与Model X系列，年销量由2012年的2450辆快速增长到2015年50366辆，3年间增幅超过20倍。

虽然Tesla年销量持续保持快速增长趋势，但考虑到其目前的主力车型——Model S系列与Model X系列均定位豪华小众市场，其销售情况的火热并不能代表普通大众对于新能源汽车的接受程度。2016年3月底发布的Model 3则是Tesla从高端市场向中端市场进军的代表之作，3.5万美元的售价也使得其进入到普通消费者视角，自发布以来累计预定量超过40万辆，大超预期，公司计划自2017年底陆续开始交付。

随着Model 3售价降低以及市场销量扩大将倒逼电动汽车制造成本下降，特斯拉公司耗资50亿美元打造位于南非的锂离子电池工厂Gigafactory，据估计，可降低特斯拉Model 3电动汽车成本2800美元。公司于2014年开工建设，预计这家工厂将于2017年开始部分生产电池，到2020年完工后可生产50万辆电动汽车所需电池。我们预计，一旦公司电池产能扩张顺利实施，叠加Model 3良好性能体验的示范效应将加速电动乘用车消费习惯的养成，将带动全球电动汽车市场迎来爆发性增长。市场选择确定方向，三元爆发已是必然

2.1 新能源汽车高增长，动力电池需求旺盛

我国下游电动汽车快速增长带动上游动力电池需求放量。2015年国内动力电池出货量达到15.7Gwh，其中客车、乘用车与专用车市场电池搭载量分别为9.63、4.2、1.86Gwh，专用车基本以纯电动车型为主，客车与乘用车则包括纯电动与插电式混动。分解来看，纯电动客车与插电式混动客车电池搭载量分别为9.13、0.5Gwh；纯电动乘用车与插电式混动乘用车电池搭载量分别为3.3、0.9GWh。

我们测算2015年纯电动客车、插电式混动客车、纯电动专用车、纯电动乘用车以及插电式混动乘用车单车平均带电量分别为105、20、40、22、14Kwh。随着补贴变化趋势以及电池能量密度提升趋势（每年10-15%），并结合上文中对于各类车型未来产量预测，预计到2020年动力电池需求量将超过90Gwh，“十三五”期间年均复合增速40%。根据我们统计数据来看，2015年底国内已投产的动力电池产能已接近30Gwh，预计到2016年底动力电池投产将超过60Gwh，当年新投产产能折算系数取0.4，2016年内国内动力电池有效产能将达到40Gwh左右。

出于对新能源汽车性能及安全性的考虑，国家现在要求纳入新能源汽车推广应用财政补贴政策的推荐车型整车厂商必须使用进入《汽车动力蓄电池行业规范条件》企业目录的动力电池产品，预计行业2016年集中度进一步提升，不具备核心竞争力的厂商将逐渐被淘汰出局，而真正具备核心技术的企业将充分享受新能源汽车市场高速增长带来的市场红利。

2.2、市场选择确定方向，三元电池大势所趋

按正极材料的不同，锂离子电池可分为磷酸铁锂电池、三元系电池（包括NCA和NCM）、锰酸锂电池和钴酸锂电池。

据统计，2015年磷酸铁锂电池出货量为10.86GW，三元电池出货量4.26GW，合计占比国内动力电池总出货量达96%。

作为动力电池，往往将能量密度、安全性、循环能力等列入电池性能评级指标。目前关于动力电池选择三元还是磷酸铁锂的技术路线之争仍为结束。 虽然铁锂电池在安全性与循环性能方面相较于于三元电池具备一定的优势，但随着三元材料体系及电池管理系统的不断改进，在安全性及循环性能上与铁锂电池的差距正在逐渐缩小。考虑到电动汽车对能量密度高的迫切要求，铁锂电池能量密度过低的问题难以得到解决，短板效应愈加明显，我们预计未来三元电池将成为动力电池发展的不二方向。

三元材料是达到2020年300Wh/kg目标的现有唯一选择

不同正极材料对于电池能量密度的影响主要体现在两个方面：工作电压与材料容量，相同的材料容量，如果电池电压越高则其能量密度也越高（Wh/g=V* Ah/g），反之亦然。

在工作电压方面，铁锂电池目前工作电压为3.2V，继续提升难度极高。而三元电池工作电压普遍在3.7V左右，且部分高电压产品已经能够达到4.2V的工作电压，相较于铁锂电池优势明显。

电极材料理论电池材料克容量主要由材料分子量决定，铁锂正极材料LiFePO4分子量为157.756g/mol，由此折算出来的理论电容量为170 mAh/g（ 96485.33/157.756/3.6），同理可以算出三元材料NCA与NCM材料的理论电容量分别为279 mAh/g、278 mAh/g（按照811配比计算），较铁锂材料高64%。

在电动汽车发展路线图中，明确提出了2020年电池单体300Wh/kg的发展目标。目前业界领先的铁锂电池单体能量密度约130Wh/Kg左右，三元电池普遍达到160-180Wh/Kg，LG、三星等能够做到200Wh/Kg以上。经测算，即使按照铁锂材料170mAh/g的极限电容量计算，对应的电池的能量密度也仅能达到216Wh/Kg，无法实现300Wh/Kg的既定发展目标。而三元材料，在3.7V电压等级下，组成电池后极限能量密度达到412Wh/Kg。随着三元材料的持续进步以及电压等级的进一步提高，2020年将大概率实现发展目标。

供需格局变化下，三元材料弹性与成长空间更大

通过分析各细分市场磷酸铁锂和三元电池的份额，从不同车型对电池的选择来看，在对能量密度要求更高的乘用车与专用车市场三元电池占比已经过半。

2016年以来，乘用车市场采用三元电池的趋势进一步得到强化（专用车因暂未进目录，年初以来未大规模生产），从2016年前4月销量居前的国产主流新能源车用车电池选择来看，除比亚迪外，基本都采用三元电池。磷酸铁锂龙头比亚迪表示，未来将逐渐在其插电式混动乘用车上采用三元电池，三元电池趋势得到进一步加强。

从新能源汽车子行业未来增速来看，三元电池占据主导地位的新能源乘用车与专用车增速明显高于新能源客车市场增速，同时考虑到随着三元电池能量密度与性价比优势的持续扩大，未来三元电池在各类车型上占比的将持续保持上升趋势。经过我们测算，预计2016年三元电池需求量将达到9.55Gwh，同比将实现翻倍以上增长，到2020年将接近60Gwh，年均复合增速超过60%。

2.3 动力电池厂商逐步转向三元体系

全球动力电池的生产厂商主要集中在中国、日本和韩国。日韩的动力电池正极材料体系主要为三元系或三元和锰酸锂混合体系，代表厂商有松下、AESC、三星SDI、LG化学。而目前国内动力电池主要为磷酸铁锂体系，并在逐步转向三元材料系锂离子电池。

目前三元材料在主流电动汽车上的应用实例有美国特斯拉、日产聆风（Leaf）、德国宝马等。其中特斯拉车型由日本松下提供的NCA18650型锂离子电池作为动力电芯；日产Leaf车用动力电芯有AESC提供，正极材料采用的是锰酸锂和三元材料（NCA）7:3的混合，自2015年后全部采用三元材料（NCM+NCA）;宝马i3和i8系电动车电池设备由三星SDI提供，其电芯所用正极材料是三元材料和锰酸锂混合体系；通用汽车雪佛兰Volt沃蓝达汽车采用LG化学提供的三元系锂离子电池。

国内以比亚迪为代表的电动汽车厂商一直以来都采用磷酸铁锂电池，在2014年前上市的11款电动车中只有众泰知豆有锰酸锂、三元与磷酸铁锂三种锂离子电池体系可供选择。随着三元电池性能不断提高，在安全性能和循环性能上与铁锂差距逐渐减小，受益于三元材料的高比容量可以满足续航里程要求，越来越多的国内电动车型开始采用三元电池体系。在2014-2015年上市的9款国产电动车中，长安、东风、比亚迪等车企的4款车使用了磷酸铁锂体系锂离子电池，北汽、奇瑞、江淮、众泰等4个车企的5款车型均使用了三元锂离子电池。三元材料优势凸显，高端电池供不应求

3.1 集众家之长，三元材料优势凸显

锂离子电池正极材料是二次锂离子电池的重要组成部分，它不仅作为电极材料参与电化学反应，还要作为锂离子源。理想的锂离子电池正极材料应该满足：1）比容量大；2）工作电压高；3）充放电的高倍率性能好；4）循环寿命高；5）安全性好（较高的化学稳定性和热稳定性）；6）容易制备。正极材料一般为含锂的过渡族金属氧化物或聚阴离子化合物。目前商业化的锂离子电池中正极普遍采用插锂化合物。正极材料的主要发展思路是在LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等材料的基础上，发展相关的各类衍生材料。

锂离子电池的工作原理（以炭为负极，LiCoO2为正极）：在电池充电过程中，Li+从正极脱出，释放一个电子，Co3+氧化成Co4+；Li+经过电解质嵌入炭负极，同时电子的补偿电荷从外电路转移到负极，维持电荷平衡；电池放电时，电子从负极流经外部电极到达正极，在电池内部，Li+向正极迁移，嵌入到正极，并且外电路得到一个电子，Co4+还原成Co3+。

目前已经实用化的锂离子电池正极材料可以根据其结构大致分为三大类：第一类是具有六方层状结构的锂金属氧化物LiMO2(M=Co,Ni,Mn)，其代表材料主要为钴酸锂和三元镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂材料；第二类是尖晶石结构材料，其代表材料主要有4V级的LiMn2O4；第三类是具有聚阴离子结构的化合物，其代表材料主要有橄榄石结构的磷酸亚铁锂LiFePO4。第一类材料理论比容量均在270mAh/g以上，远超LiMn2O4的148mAh/g和LiFePO4的170mAh/g。

LiMO2(M=Co,Ni,Mn)兼具高比容量，然各有不足

LiCoO2可以表现出三种类型的层状结构：O2、O3、O4。三种LiCoO2多晶型结构由紧密堆积的CoO2层形成。它由共角CoO6正八面体组成，但氧离子的堆积是不同的：O4相由O3和O2交替组成。目前研究和工业应用的LiCoO2主要是O3-LiCoO2，它的理论比容量为274mAh/g。

在充放电过程中，由于Li+在键合强的CoO2层间进行二维运动，锂离子扩散能力较强，室温下Li+扩散系数在10-11~-12cm2/s。但随着Li+的脱出，Co和O阵列重排会发生3个相变。第一个相变是相邻O原子层间的静电斥力作用增强，层间距不断增大，引起电子能带分散，导致价带和导带重叠，材料电导率迅速提高。第二/三个相变是锂离子的有序-无序转变和六方相到单斜相的转变。这意味着，高脱锂状态使得材料结构极不稳定而发生塌陷，继而影响电池的循环性能和安全性能。

LiNiO2有两种结构变体：立方LiNiO2和六方LiNiO2。只有六方LiNiO2具有电化学活性，和O3-LiCoO2相似的层状结构。研究发现，虽然该材料理论比容量达到275mAh/g，可逆比容量180mAh/g，锂离子扩散系数10-11cm2/s左右，但是Ni2+极易占据锂的位置，阻止锂离子扩散，使可逆比容量降低，锂的过分脱出也会导致结构塌陷。另外LiNiO2热稳定性差，较高温度下容易发生分解反应。

LiMnO2有正交和单斜两种晶型。首次放电比容量超过270mAh/g，达到理论值的95%，但是在充放电循环中，层状LiMnO2会转化为更加稳定的锂化尖晶石LiMn2O4，从而造成可逆容量的迅速衰减；单斜LiMnO2会向菱形结构转变，引起电极材料体积变化，使可逆容量大幅降低。

三元正极材料集LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2三种材料优点于一身

层状镍钴锰复合正极材料是一种极具发展前景的材料，与LiMO2(M=Co,Ni,Mn)相比，具有成本低、放电容量大、循环性能好、热稳定性好、结构比较稳定等优点。三元材料通过Ni-Co-Mn的协同作用，结合了三种材料的优点：LiCoO2的良好循环性能，LiNiO2的高比容量和LiMnO2的高安全性及低成本。随着Ni-Co-Mn三种元素比例的变化显示出不同的性能，大致可以分为两类：

1）Ni：Mn等量型。如NCM111、NCM424。这类材料中Co为+3价，Ni为+2价，Mn为+4价，在充放电过程中+4价的Mn不变价，在材料中起着稳定结构的作用，在充电过程中，Ni2+会被氧化为Ni4+，失去2个电子，保持了材料的高容量特性。

2）富镍三元类型。如NCM523、NCM622、NCM811等。这类材料中Co为+3价，Ni为+2/+3价，Mn为+4价，在充电过程中，Ni2+/3+、Co3+发生氧化，Mn4+不发生变化，在材料中起着稳定结构的作用。

Ni-Co-Mn三种元素在材料中起着不同的作用。充电电压低于4.4V时，一般认为主要是Ni2+/3+参与电化学反应，形成Ni4+；继续充电，在较高电压下，Co3+参与反应，材料中出现Co4+。因此，在4.4V以下充放电时，Ni含量越高，材料可逆比容量越大。Co含量影响材料的离子导电性，Co含量越高，材料离子导电性越好，充放电倍率性越好。Mn的存在可以保障材料的层状结构稳定。同理，NCA中的Al元素在充放电过程中不变价，也起到稳定结构的作用。

不同组分的三元材料理论比容量稍有差异，大致为280mAh/g左右。不同组分的三元材料在2.7-4.2V电压范围内，随着Ni含量不断提高，实际放电比容量由160mAh/g增加到200mAh/g以上，同时热稳定性和容量保持率都有所下降。

目前合成三元材料的主流方法：首先采用共沉淀的方法合成三元前驱体，然后采用高温固相法合成最终产品。其他的方法有：直接采用高温固相法、低热固相法、溶胶-凝胶法、流变相法、微波法和水热法等合成最终产品。

三元材料前驱体可以是镍钴锰的氢氧化物、氧化物或碳酸盐，但目前最常用的前驱体为氢氧化物。以硫酸镍（或氯化镍）、硫酸钴（或氯化钴）、硫酸锰（或氯化锰）、氢氧化钠为原料生产氢氧化物前驱体：(Co,Ni,Mn)SO4+2NaOH->（Co,Ni,Mn）(OH)2+Na2SO4。

将前驱体与锂源按一定比例在混料机中混合均匀，然后放入匣钵中进入窑炉，在一定的温度、时间、气氛下进行预煅烧、煅烧处理，冷却后的物料进行破碎、粉碎、分级，得到一定粒度的物料，将其批混干燥，即得到三元材料成品。

3.2、产品成熟供应稳定，三元电池景气向上

随着电动汽车为主的电动交通工具市场迎来高景气度，对三元动力电池的需求将不断加大。据统计，全球三元正极材料产量从2006年的市占率10.5%提升到2013年的约49%的市场份额。电动汽车有混合动力汽车（HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）和纯电动汽车（EV）。不同类型电动汽车对锂离子电池性能要求有一定的差别。

在三元动力电池应用领域，目前应用最广泛的是18650圆柱形电池和动力型软包电池。随着消费者的产品质量轻薄以及电动汽车领域的快速发展，将会对圆柱形和软包三元电池产生更大的需求。

三元系18650圆柱形电池

三元系18650圆柱形电池包括倍率型和能量型两种。倍率型18650圆柱形电池的放电电流一般大于15A，最大放电电流可达20A。三元系倍率型18650电池主要有1300mAh，1500mAh，2000mAh三种容量型号，主要应用于电动工具。

由于对续航里程的高要求，圆柱电池朝着高容量的趋势发展正符合未来电动汽车对锂离子电池高容量的要求，因此相比于倍率型18650圆柱电池，能量型18650电池未来将更多地应用于电动汽车领域。近年来，能量型18650电池的容量不断提高。目前电池容量已经由2.2Ah开发到了2.8Ah，国外已有厂商做到3.6Ah。

特斯拉model S车型选用的就是由能量密度达170wh/kg的松下NCA体系18650单体电池组合成的电池组，电池组按容量分为两种，即60kwh和85kwh，根据电池性能配置不同，model S车型共有三种可选。

三元系动力软包电池

三元系动力软包电池应用于电动自行车、电动摩托车以及电动汽车领域。常见的两种三元系动力软包电池是10Ah和20Ah动力软包电池。动力软包电池循环性能好，以3.6V 10Ah单体软包电池为例，在0.5C充电，1C放电条件下循环1380次时容量保持率达85%，循环1800次时容量保持率达80%；3.6V 20Ah单体软包电池循环600次后电池容量保持率达97%以上。

日产Leaf车采用的锂离子电池就是由AESC公司提供的，正极材料由LMO+NCA(LMO:NCA=7:3)混合体系制造，单体电池为33.1Ah的软包电池。电池组容量为24kwh，由192个单体软包电池组成，组成方式为：4个单体电芯通过2并2串组成一个电池模块，24个电池模块组成一个电池包，两个电池包组成一个电池组。2013年版车型续航里程可达250km，电池组普通充电模式下充电需8h，有快充模式。

此外，在主流动力电池厂商供应关系中，AESC电池主要供应给日产LEAF和雷诺 Kangoo ZE，采用三元电池；LG主要供应给雪佛兰沃蓝达、雷诺 ZOE、沃尔沃V 60 Plug-in等车型，采用三元体系电池；SDI的主要供应车型为宝马I3和I8等车型；ATL主要供应北汽E150、华晨宝马之诺等车型；万向和力神供应康迪；多氟多和波士顿等企业供应众泰E20等车型；在2015年开始，国内已经有众多的车型如比亚迪宋、EV200、众泰云100、华晨宝马之诺第二代、江淮等开始采用三元的动力电池电芯。

3.3、三元电池供不应求，产能扩张加速推进

从产能来看，我国三元电池产能整体不足，三元企业扩产相对滞后，而且目前中低端产品较多，高端三元动力电池产能比较少，高端三元主要来自日韩知名电池厂商三星SDI、松下等。 我们认为原因有二：

1）由于市场对三元电池安全性颇为关注且此前政策对三元技术路线不明朗，国内企业在设计产能时考虑市场需要较长时间培养因此多数企业只是进行三元电池技术储备，而仅有少数开始三元电池生产，这导致国内三元产能扩产进度低于预期。

2）2014年以前，80%以上锂电池用于消费类3C产品，到2015年下半年新能源车爆发带动动力锂电消费量占比暴增至50%以上，由于缺乏统一产品标准及互通性差，国内整体三元电池技术能力与日韩仍有差距，因此可供应新能源车的高端三元产能出现短缺。

2015年我国三元电池出货量4.26GWh，已成为世界第三，仅次日韩，但是三元电池在国内动力电池市场的渗透率不到30%，远不能满足国内市场需求。目前国内动力电池仍然以磷酸铁锂为主，约占70%的份额，由于未来高能量密度压力以及电动乘用车与专用车放量后推动三元电池渗透率快速提升，我们坚定看好三元动力电池方向。

由于国内三元电池企业扩产相对滞后，在下游需求带动下，预计今年内三元电池将出现供不应求的局面。目前市场上已出现部分磷酸铁锂企业建设车用三元产能如比亚迪、CATL、力神等企业，同时也有企业新转型进入三元市场，如亿纬锂能新建1GWh三元产能，今年底全部达产，以及江苏天鹏从生产电动工具用三元电池转向车用三元动力电池，等等。细分领域寻景气龙头，三元产业链将受益

4.1 细分领域寻景气龙头，三元电池加速放量

根据上面的分析，与磷酸铁锂相比，三元锂电池具备高能量密度和高电压的特点，使得电动汽车有良好续航能力和电池轻量化优势，叠加国家技术标准对电池系统质量占比和电耗指标提出严格要求，三元电池在各类车型上占比将持续保持上升趋势。据统计，2015年三元电池在客车、乘用车和专用车的市场渗透率分别达到11%、44%和59%。随着2016年乘用车市场加速放量以及专用车市场迎来放量元年，我们预计三元电池在乘用车和专用车市场的渗透率将达到65%和75%，随着三元电池工艺不断提升确保其安全性，客车领域有望迎来放开，我们预计在客车市场的三元电池渗透率达2%左右。

结合不同类型电动汽车对锂离子电池性能的要求，取每辆专用车所需电池能量12kwh、每辆乘用车所需电池能量45kwh、每辆客车所需电池能量250kwh，根据客车、乘用车和专用车的预测销量数据，经过我们的测算，2016年客车、乘用车和专用车对三元电池需求量分别达到1.19GWh、7.6GWh和0.75GWh，合计三元电池需求量达9.55GWh，同比翻倍以上增长。

在十三五期间新能源乘用车加速放量和物流车兴起的背景下，假设新能源乘用车年均复合增速40%以上，新能源客车保持20%的增速稳定增长，且专用车达到年均复合增速30%左右，在三元电池在乘用车、客车、专用车市场渗透率80%、20%、50%的保守估计下，经测算，到2020年三元电池需求量将在下游电动汽车放量的带动下接近60Gwh，年均复合增速超过60%。

4.2 量价齐升，电池材料弹性较大

2016年4月我国新能源乘用车产销超2万台，同比增长149%，环比增长33%。在新能源汽车高增长趋势下，动力锂电池需求量大幅增加，尤其是三元电池在乘用车和物流车车中应用最为广泛，进一步触发三元电池上游材料市场的高景气。值得一提的是，正极材料占电池成本达33.2%，正极材料主要由碳酸锂和前驱体材料制成。我们认为，随着正极材料供应逐步转向三元材料体系，国内三元材料供不应求，叠加外商布局国内市场将进一步加大采购力度，集中度提高大大利好产能优势企业；锂基础原料供需依然偏紧，鉴于三元材料的放量，预计氢氧化锂产量将明显提升；钴价在持续低迷之后，三元电池推动需求改善叠加全球减产超预期，将打破目前供需基本平衡关系，有望迎来一轮上涨行情。

三元材料供不应求，集中度提高利好龙头企业

就锂电正极材料供应结构的变化来看，钴酸锂的产量仍保持增长势头，但所占份额在不断下降，国际主流的锂电池生产商逐步转向三元材料和其他正极材料，使得三元材料市占率快速提升。

根据日本B3公司的报告显示，2015年全球正极材料需求量大概是15万吨左右，2014年全球正极材料12万吨，比去年增加3万吨正极材料。2015年全球三元材料的出货量大概6.5万吨，比2014年增长了30%左右，其中中国占到全球三元材料产量的40%以上。同时国内三元材料供应集中度在提高，前四家供应商湖南杉杉、厦门钨业、当升科技、长远锂科共占60%的市场份额。根据2015年国际镍钴年会报告，估计到2020年，车用三元材料需求将增至20万吨。

碳酸锂供需依然紧张，氢氧化锂用量明显上升

目前碳酸锂是锂电池生产的主要原材料。据中国有色金属工业协会锂业分会统计，2015年全国碳酸锂产量约4.2万吨，较2014年度增加了0.1万吨；受下游锂电材料需求旺盛，2015年度碳酸锂消费量达7.87万吨，较2014年度增加1.29万吨。在供需紧张的压力下，电池级碳酸锂价格从2015年上半年的4万/吨暴涨至目前的16万/吨以上，涨幅超过4倍。

由于材料扩产速度明显滞后于电芯，这种供不应求的局面仍将维持一段时间，目前具备产能优势的上游原材料公司的净利润和销售额均实现大幅增长。

目前上游锂电产商正快速扩张碳酸锂产能，由于新建产能仍未明显释放，叠加中游电池厂商扩产明显，一季度碳酸锂市场依然紧张，随着下半年新建项目产能不断释放，预计未来供需紧张局面将有所缓解。

与此同时，氢氧化锂由于融水性及分解温度较碳酸锂高，且在烧结过程中不会因释放一氧化碳而产生氧化还原反应，且特斯拉目前使用的松下18650电池和未来的锂电池超级工厂均采用氢氧化锂制备三元材料，在三元材料市场份额快速提高趋势下，近年来氢氧化锂作为锂电池基础原料的市场份额有较大提高，氢氧化锂用量预计将明显上升。2015年我国氢氧化锂产量约2.2万吨，天齐锂业正新建年产2万吨氢氧化锂项目，成为国内最大氢氧化锂生产线。

三元电池推动需求改善，钴价有望探底回升

钴价格自2008年最高每吨90万元持续下跌，2015年MB钴均价为12.51美元/磅，较上年度跌幅为8.8%。今年以来估价继续下跌趋势，一季度MB钴(高级)均价10.84美元/磅，MB钴(低级)10.72美元/磅，处于历史低位。在钴价低迷的环境中，行业亏损严重，华友钴业15年归母净利润亏损2.46亿。

钴全球产能过剩是造成钴价格长期持续低迷的主要原因，而目前供需的缺口已呈缩小趋势。2014年全球钴过剩数量约1万金属吨左右，而2015年全球钴原料总供应量约为9.8万金属吨，同期消费量约为9.2万金属吨，仅6000金属吨过剩，相比2014年过剩数量下降了4%。

从我国的情况来看，2015年中国钴实际消费量为4.45万吨，钴供应量为6.17万吨，出口1万吨，新增4000吨库存。我们预计，2016年上半年钴生产企业基本可以完成去库存的目标。钴是锂电池正极材料钴酸锂和三元材料必须使用的一种元素，由于新能源汽车的高增长态势极大带动动力锂电需求，导致电池材料在国内钴下游应用中的占比从2009年的59%提高到2015年的79%。

据统计，2015年车用三元电池出货量4.26GWh带动钴消费量大约2700吨，在2016年三元电池大概率翻倍增长的形势下，叠加钴酸锂产量仍保持增长势头，保守估计今年新增钴消费量将超过3000吨。

从钴的供应情况来看，2015年海外厂商金属钴产量同比出现下滑，而2016年金属钴产量减少的趋势仍将会延续。2015年全球钴矿山并未有新项目投产，已有的几个钴矿山也将出现产能骤减的情况：非洲铜钴矿山部分出现了停产检修的状况，嘉能可旗下Katanga 矿业和Mopani 铜矿开始为期18 个月的停产检修和设备升级改造，欧亚资源旗下的Chambishi 钴项目金属钴产量维持在低水平，以及巴西 Votorantim Metais在2016年初开始停产。我们预计，在全球钴减产超过5000吨且下游三元电池加速放量带动的需求，16年下半年到17年初金属钴将出现供给不足的新局面，钴价有望迎来上涨行情。

4.3 三元材料的改性与混合使用是未来技术升级方向

为大幅提升动力电池的能量密度，各国都纷纷出台动力电池的近期、中期及远期发展目标。我国指出，到2020年实现基于先进体系动力电池的比能量达到300wh/kg。就目前所采用的正极材料来看，过渡金属氧化物正极在提高电池比能量方面显然较聚阴离子正极更具优势。以NCM和NCA三元为正极，石墨类碳为负极的电池体系达到180-200wh/kg近期无难度，但安全性是制约其装车应用的主要障碍。大量研究事实表明，通过对三元材料体相掺杂、表面改性和涂层包覆等方面可以极大改善三元材料的动力学性能，成为三元材料发展的可能方向。

三元材料改性优化其电化学性能

随着Ni含量的增加，材料循环性能变差。造成这一现象的原因是在充放电过程中，不同组分三元材料出现数次不同电压下的氧化还原峰，对应着材料结构在六方相和单斜相之间的多级相变，结构转变导致体积收缩，继而造成容量衰减，循环性能变差。另外，随着循环的进行放电电压降低，电池内阻也在增加。

随着Ni含量增高，表面LiOH、LiCO3增高。对于高镍三元材料，在空气中很容易与CO3、H2O发生反应，在材料表面生成LiOH、LiCO3。LiOH与电解液中的六氟磷酸锂反应产生HF，LiCO3会导致高温储存时产生严重的气涨。在HF的腐蚀下造成Co、Li离子的溶解使循环寿命和存储寿命降低。

随着Ni含量增高，热稳定性变差。研究表明，将电池充电至4.3V时，高镍材料在相同电位下脱出的Li要高于低镍含量材料，Ni4+含量高，容易发生Ni4+->Ni3+，为保持电荷平衡，材料中会释放氧气而使稳定性变差。

材料表面反应不均匀，加速热失控。充电时NCA粒子表面的晶体和电子结构是不均匀的，表面Li的脱出量更大导致了结构不稳定。在过充状态下表面生成具有岩盐结构非电化学活性类NiO相，并形成复杂的相变。伴随着氧气释放，与电解液反应可以加速热失控。

针对这些问题，人们发现可以通过离子掺杂、表面包覆以及采用电解液添加剂等措施改善三元正极材料的电化学性能。

1）通过在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子不仅可以提高电子电导率和离子电导率，提高电池的输出功率密度，而且可以同时提高三元材料结构的稳定性。 常见的掺杂元素有Al、Mg、Ti、Zr、F，不同元素的掺杂，作用有所不同。适当量的Mg掺杂能够显著提高材料的循环稳定性；Al掺杂可以提高材料的热稳定性；F掺杂改变材料表面性质并提高结构稳定性。

2） 涂层可以改进材料的可逆比容量，循环性能和倍率性能，以及热性能。常见的涂层有金属氧化物、氟化物、磷酸盐等。Al2O3通过形成Al-O-F和Al-F层可以成为HF的清除剂，限制了电解液中HF的含量，充电电压可以提高到4.5V以上。ZnO涂层防止了活性材料中金属离子的溶解和HF的腐蚀，改进了高电压下的结构稳定性。AlF3对活性材料有很好的保护作用。磷酸盐涂层中P=O键可以提高材料的化学稳定性，保护电极材料不受电解液的酸腐蚀，强的PO4共价键与金属离子结合可以改善热稳定性。

3） 电解液中添加阻燃添加剂可以改进电池的安全性能。电解液中的溶剂之所以会发生燃烧，是因其本身发生了链式反应，如能在电解液中添加高沸点、高闪点的阻燃剂，可以改善锂离子电池的安全性。已报道的阻燃添加剂主要包括三类：有机磷系、氟代磷酸酯和复合阻燃添加剂。

三元材料混合使用实现优缺点互补

目前正极材料的混合使用主要是三元材料、钴酸锂、尖晶石锰酸锂、磷酸铁 锂这四种商业化材料的混合。混合正极材料是为了满足不同电器设备的需求，利用性能互补的两种或几种正极材料进行物理混合后应用于锂离子电池中，在强化单一组分材料优点的同时弥补其缺点。

1）锰酸锂和三元材料的混合

在三元材料中混入锰酸锂，不仅可以降低材料成本，还能提高正极材料的倍率性能和改善安全性能。

2）钴酸锂和三元材料的混合

三元材料价格低廉，循环性能良好，容量较高，而钴酸锂材料加工性能、压实密度和电压平台均优投资建议

细分增速显现差异，电动新时代一触即发：从新能源汽车细分行业来看，客车市场未来将保持平稳增长，以物流车为代表的专用车市场在政策、需求双轮驱动下，有望长期维持较高的增速，2016-2017年在限牌城市免费牌照的驱动下，乘用车高速增长无虞，预计到2020年新能源汽车产量将超160万辆。全球市场，Model 3超预期的预定量表明对新能源乘用车的消费习惯正加速形成，已经打开电动汽车新时代。

市场选择确定方向，三元爆发已是必然：2016年动力电池需求量约28Gwh，预计到2020年动力电池需求量将超过90Gwh，“十三五”期间年均复合增速40%。从动力电池技术路径选择来看，考虑到电动汽车对能量密度高的迫切要求，铁锂电池能量密度过低的问题难以得到解决，短板效应愈加明显，主流动力电池厂商正在逐步转向三元电池体系，我们预计未来三元电池将成为动力电池发展的不二方向。

三元材料优势明显，高端电池供不应求：三元材料通过Ni-Co-Mn的协同作用，结合了三种材料的优点：LiCoO2的良好循环性能，LiNiO2的高比容量和LiMnO2的高安全性及低成本。在主流车厂供应关系中，三元电池厂商和不少主流车型已经形有成熟稳定的产品供应链。我国三元电池产能整体不足，三元企业扩产相对滞后，且目前中低端产品较多，高端三元动力电池产能较少，预计供不应求格局将持续至明年。

细分领域寻景气龙头，三元产业链将受益：我们预计，2016年三元需求量将达9.5Gwh左右，2020年需求量达60Gwh。三元电池加速放量带动三元产业链投资价值凸显，尤其是国内优质三元动力电池生产商以及三元材料供应链。个股推荐

6.1 亿纬锂能

动力电池精准定位，加速放量促翻倍增长：

公司借助多年消费锂电技术积淀切入动力电池领域，三元与铁锂具备，能够更好应对市场需求，预计2016年底产能将达1.8Gwh（三元1Gwh+铁锂0.8Gwh），2017年底达到4Gwh（三元铁锂各半），加速扩张产能持续提升长期成长潜力。同时下游客户集中于景气度最高的乘用车与物流车领域，产能逐渐投产后可快速放量，预计2016年贡献收入11-12亿以上，净利润1亿以上，带动业绩实现翻倍增长。

携手沃太进军储能领域，前瞻性布局提升成长潜力：

海外市场因其电价较高，用户侧储能市场逐渐兴起，近期国内储能补贴落地预期逐渐升温，经过我们测算，补贴比例达到30%以上时，光伏电站并网以及工商业用户侧储能市场也将逐渐兴起。沃太能源为国际领先的储能系统集成商，在德、澳等国已建立较为完善的销售网络，公司与其合作一方面可带动储能电池销量，还可将公司传统业务在国内的完善的销售渠道与其技术优势结合，加速国内储能市场拓展进程，持续提升长期成长潜力。

锂原电池持续拓展新领域，双轮驱动电子烟翻倍增长：

公司锂原电池此前主要应用于智能电表，近年来通过产品创新，进一步延伸至智能交通、石油钻采、军工等新领域，未来可确保20%左右的年均复合增速。美国电子烟市场在大型烟草公司持续加大推广力度带动下，持续回暖，公司在保持ODM业务增长的同时，进一步加大自有品牌推广力度，因产品质量以得到消费者认可，目前自由品牌推广工作进展顺利，ODM与自有品牌双轮驱动可确保公司电子烟全年实现翻倍增长。

投资建议：传统业务加速回暖，动力电池精准定位，快速放量确保全年业绩翻倍增长。预计公司2016-18年摊薄后EPS为0.67、1.19、1.98元，对应PE为56、31、19倍，增持。

风险提示：动力电池投产节奏低于预期。

6.2 澳洋顺昌

产能扩张恰逢其时，产能释放促业绩爆发：

乘用车与专用车采用三元电池已是大势所趋，在下游需求高增长带动下2016年三元电池需求量将达9.5Gwh，同比增长130%以上，到2020年需求将达60Gwh左右，年均复合增速超50%。而目前国内优质三元产能较少，存在一定供需缺口，公司近期加快产能扩张步伐，现有产能0.5Gwh，近期将有0.5Gwh新产能投放，2017年将进一步扩产到4Gwh，与国内三元需求爆发增长相契合，预计天鹏2016-17年可实现净利润0.7、2.5亿元以上。叠加传统业务保持稳定增长，将促使公司业绩爆发。

三元圆柱老兵积淀深厚，前瞻布局NCA降低风险：

江苏天鹏在三元动力电池领域积淀深厚，此前主要生产电动工具用18650圆柱型电池，产品出口欧美，品质已得到广泛认可，借助三元电池需求爆发春风，顺利切入车用电池领域，打开成长空间。同时公司持续加大技术储备力度，目前国内主流三元技术路线为NCM，Tesla采用的NCA能量密度更高，未来或将成为三元主流方向之一，公司已完成NCA技术储备，将大幅降低未来面临的技术风险。

投资建议：产能扩张恰逢三元需求爆发增长，新产能释放可确保未来三年30%以上复合增速，增持。

风险提示：新能源汽车推广进度低于预期，产能投放低于预期。

6.3 当升科技

三元材料技术领先，量价齐升业绩高增长：

公司依托矿冶研究总院技术平台，打造高端三元正极材料，其中高镍三元技 术优势明显，极具发展潜力。公司在三元正极领域兼具技术和产能优势，拥有燕郊的6000吨正极材料产能（3000吨钴酸锂和3000吨三元材料）和海门4000吨高端动力正极材料，共计1万吨正极材料产能。公司是国内唯一可量产NCM622的厂商，与行业内现有产品相比，产品循环寿命更长，主要供应韩国企业，应用于国内外高端新能源乘用车。同时，公司拥有NCA811和NCM811技术，并与韩国GS公司签订战略合作协议，合力打造三元高镍正极材料。2016年一季度，公司锂电正极材料销量同比增长了49.55%，其中车用动力正极材料销量同比增长230倍，受原材料碳酸锂价格上涨的影响，正极材料价格同步上升，带动毛利率同比增长11.72个百分点，净利润1575万元，同比增长507.69%。

供不应求局面仍将持续，产能扩张加速推进：

三元材料加速替代磷酸铁锂是确定性趋势，随着新能源乘用车持续高增长，三元材料仍将维持当前供不应求的局面。公司产品深得下游客户认可。考虑到高镍三元的良好发展前景，目前海门一期工程已经处于满负荷生产状态，制约公司营收增速的瓶颈在于产能。公司加速推进海门二期工程的建设，目前已经开展试生产及客户认证工作，正式投产后将新增高镍三元材料产能2000吨/年，有效缓解产能瓶颈问题。

投资建议：作为车用动力三元材料龙头，技术领先抢占动力电池高端市场，

产能优势进一步扩大客户资源，量价齐升带动一季度营业收入同比增长46.91%，净利润同比增长508%，在新能源汽车持续高增长趋势下业绩有望超预期。

风险提示：产能扩张速度不达预期

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