12019年中国磷酸铁锂正极材料行业概览leadleo概览标签 ： 锂电池、新能源汽车、新材料报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施，追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。©2020.04 LeadLeoleadleo磷酸铁锂是一种由锂源、铁源、磷源和碳源为主要原材料，经原料混合、干燥、烧结和粉碎等工序制 作而成的橄榄石结构锂电池正极材料。受益于中国新能源汽车销量的快速增加及磷酸铁锂电池渗透率的上升，磷酸铁锂正极材料行业市场规模增 长迅猛。2014年至2018年，中国磷酸铁锂正极材料行业市场规模（按销售额统计）从5.6亿元人民币增长至38.2亿元人民币，年复合增长率为61.8%。预计2018至2023年中国磷酸铁锂正极材料市场规模年复合增长率将维持在14.3%，到2023年增长至74.5亿元 人民币。 新能源汽车政策补贴退坡，市场因素拉 动磷酸铁锂需求回升随着中国新能源汽车政策补贴的不断退坡，新能源汽车的发展逐渐由 市场驱动，磷酸铁锂电池将以其成 本低、安全性高的优势获得众多整车企业优先选择，磷酸铁锂正极材料获得发 展动力，需求量将稳步回升。 锂电池储能空间庞大，磷酸铁锂增长空间可观相比其他锂电池，磷酸铁锂电池亦具备污染低、 循环寿命长且成本低的优势，更 适合用于储能领域。相比传统储能电池-铅酸电池，磷酸铁锂电池具备污染低、循环寿命长、能量密度高、倍率高等优势， 但成本相对偏高。随着磷酸铁锂电 池成本的持续下降，磷酸铁锂电池有望进一步替代传统铅酸电池，广泛应用于 储能领域。伴随储能市场的开 拓，磷酸铁锂正极材料将 迎来明朗的发展前景。 磷酸铁锂性能突破日趋关键随着中国新能源汽车补贴的进一步滑坡，中国动力锂电池行业逐渐进 入完全由市场驱动的新时期。锂电 池及其正极材料类型的选择将更加基于成本和性能的综合考虑。作为拥有成本优势但缺乏性能优势的 正极材料，磷酸铁锂将不断向更高 性能方向突破。磷酸铁锂正极材料的比容量、压实密度等性能指标有望持续突破，工艺技术将进一步 升级。此外，纳米化和表面处理工 艺已成为行业内企业优化和改良磷酸铁锂、提升产品竞争力的重要途径。企业推荐： 湖北万润、北大先行、卓能材料概览摘要©2020.04 LeadLeoleadleo头豹研究院简介 头豹研究院是中国大陆地区首家 B2B模式人工智能技术的互联网商业咨询平台 ，已形成集 行业研究 、 政企咨询 、 产业规划 、 会展会议行业服务等业务为一体的一站式行业服 务体系，整合多方资源，致力于为用 户提供最专业、最完整、最省时的行 业和企业数据库服务，帮助用户实现知识共建，产权共享 公司致力于以优质商业 资源共享为基础，利用 大数据 、 区块链 和 人工智能 等技术，围绕 产业焦点 、 热点 问题，基于 丰富案例 和 海量数据 ，通过开放合作的研究平台，汇集各界智 慧，推动产业健康、有序、可持续发展300+ 50万+行业专家库1万+注册机构用户公司目标客户群体覆盖率高，PE/VC、投行覆盖率达 80%资深分析师和研究员2,500+细分行业进行深入研究25万+数据元素企业服务为企业提供 定制化报告 服务、 管理咨询 、 战略 调整等服务提供行业分析师 外派驻场 服务，平台数据库、报告库及内部研究团队提供技术支持服务地方 产业规划 ， 园区 企业孵化服务行业峰会策划、 奖项 评选、行业白皮书 等服务云研究院服务 行业排名、展会宣传 园区规划、产业规划四大核心服务：©2020.04 LeadLeoleadleo报告阅读渠道头豹科技创新网 leadleo PC端阅读 全行业、千本 研报头豹小程序 微信小程序搜索“头豹”、手机扫右侧二维码阅读研报图说 表说 专家说 数说详情请咨询©2020.04 LeadLeoleadleo目录 中国磷酸铁锂正极材料行业名词解释 06 中国磷酸铁锂正极材料行业市场综述 08 中国磷酸铁锂正极材料行业驱动因素 18 中国磷酸铁锂正极材料行业行业政策 20 中国磷酸铁锂正极材料行业发展趋势 21 中国磷酸铁锂正极材料行业竞争格局 22 中国磷酸铁锂正极材料行业投资风险 26 方法论 27 法律声明 29©2020.04 LeadLeoleadleo中国磷酸铁锂正极材料行业名词解释（1/2） 锂电池： 一类由锂金属或锂合金为正极材料、使用非水电解质溶液的电池，锂 电池可分为锂金属电池和锂离子电池，本报告中提到的“锂电池”均指锂离子电池。 锂离子电池： 一种二次电池（蓄电池），主要依靠锂离子在正极和负 极之间移动来实现充电和放电。 前驱体： 多种元素高度均匀分布的中间产物，该产物经化学反应可转为成品， 并对成品性能指标具有决定性作用。 动力锂电池： 应用于电动工具、电动自行车和电动汽车等领域的锂离子电池。 储能锂电池： 应用于太阳能发电、风力发电、通信基站、电网电站等 领域储能发电的锂电池。 钴酸锂： 化学式为LiCoO2，又称锂钴氧、锂钴复合氧化物，一种层状结构 的金属复合氧化物，是目前锂电池中应用最广泛的正极材料，主要用于小型锂电池。 锰酸锂： 化学式为LiMn2O4，又称锂锰氧，是一种尖晶石结构的金属复合氧 化物，用作锂电池的正极材料。其既可用于小型锂电池，又可用于动力锂电池。 三元材料： 三元正极材料，在锂电池正极材料中，指以镍盐、钴盐、锰盐为原 料，或以镍盐、钴盐、铝盐为原料制成的三元复合材料，主要用于动力锂电池。 3C数码： 计算机、通讯和消费电子产品三类电子产品的简称。©2020.04 LeadLeoleadleo中国磷酸铁锂正极材料行业名词解释（2/2） 包覆： 一种常见的材料改性工艺，在正极材料中的作用是为其表面创造保护层 ，降低正极材料副反应，从而提高正极材料性能。 比容量： 单位质量或体积的电池或活性物质所能放出的电量，如质量比容量（mAh/g）。 压实密度： 电池电极极片在一定条件下辊压处理后，电极表面涂层单 位体积内能填充的材料质量。 比表面积： 单位质量材料所具有的总面积。 循环寿命： 电池容量降到某一规定值之前，能反复充放电的次数。 能量密度： 单位质量或体积的电池所具有的能量，分为质量能量密度（Wh/ kg）和体积能量密度（Wh/L）。 倍率： 衡量电池充放电能力的一项指标。电池的充放电倍率越高，通常意味着 电池功率越大，充放电速度越快。 半电池： 仅用于研究和测试锂电池正极或负极材料电化学性能的电池装置。 全电池： 含锂电池正、负极、隔膜、电解液、壳体等组成部分的完整电池，主 要用于研究和测试各类锂电池材料的匹配性和锂电池整体性能。 4G： 第四代移动通信技术（4th-Generation），是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像的技术。 5G： 第五代移动通信技术（5th-Generation），5G通信网络峰值理论传输速度可达每8秒1GB，比4G通信网络的传输速度快数百倍。©2020.04 LeadLeoleadleo钴酸锂 锰酸锂 磷酸铁锂 三元材料比容量（mAh/g） 140-150 100-120 130-140 150-220循环寿命（次） 500-2,000 500-1,000 2,000 1,500-2,000安全性 较差 较好 好 较好成本 高低 低适中材料优点 电池能量密度高 成本低寿命长成本低安全性高成本较低电池综合性能好材料缺点 成本高 电池能量密度低 低温性能差 成本较高主要应用领域 3C数码产品低端3C数码产品电动工具等新能源客车储能等新能源乘用车中国磷酸铁锂正极材料行业市场综述定义锂电池主要由正极材料、负极材料、电池隔膜、电解液以及电池壳体等材料组成。 其中，正极材料是锂电池的核心材料之一，其性能直接影响锂电池的能量密度、安全性、寿命和应用等，在锂电池材料成本中占比高达30-40%，是锂电池产业链中规模最大、产值最高的材料。根据材料体系，正极材料可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等。 其中，磷酸铁锂是一种由锂源、铁源、磷源和碳源为主要原料，经原料混合、干燥、烧结和粉碎等工序制作而成的橄榄石结构正极材料。磷酸铁锂的分子表达式为LiFePO4 ，其在锂电池充放电过程中的作用原理为：当锂电池充电时， 锂离子Li+从磷酸铁锂正极材料LiFePO4 中脱离，穿过电池隔膜和电解液后嵌入负极材料，完成充电过程，失去Li+的LiFePO4变成脱锂产物磷酸铁FePO4。当锂电池放电时，Li+从负极材料中脱离，穿过电池隔膜和电解液后回到正极材料，FePO4在Li+嵌入后变回LiFePO4 ，完成放电过程。来源：企业官网，谷歌学术，德方纳米招股书，容百科技招股说明书，头豹研究院编辑整理钴酸锂： 技术工艺较为成熟，是传统3C数码产品锂电池的主要正极材料，其较高的比容量为锂电池带来较高的能量密度。然而，钴金属高昂的价格导致钴酸锂成本显著高于其他正极材料。此外，钴酸锂热稳定性较差，导致钴酸锂电池安全性较差。锰酸锂： 制备工艺相对简单其原材料资源丰富，是一种成本低廉的正极材料。然而，锰酸锂比容量低、循环寿命较短，因而多用于对锂电池性能要求较低的领域，如低端3C数码产品和电动工具等。三元材料： 在比容量、循环寿命和安全性方面具备综合优势，为锂电池带来较长的寿命和较高的能量密度及相对良好的安全性，是当前新能源乘用车动力锂电池的主流正极材料。然而，三元材料部分原材料价格昂贵，不适用于对锂电池成本敏感的应用领域。磷酸铁锂： 在寿命、安全性和成本方面具备综合优势。得益于优异的结构稳定性和热稳定性及丰富的原材料来源，磷酸铁锂可为锂电池提供长久的寿命和良好的安全性，在新能源客车、储能等对锂电池成本敏感的应用领域拥有广阔的发展空间。充电锂电池充电前，正极材料中的锂离子Li+附着在磷酸铁FePO4，形成磷酸铁锂LiFePO4 锂电池充电后，正极材料的锂离子Li+脱离，磷酸铁锂LiFePO4变为磷酸铁FePO4LiFePO4FePO4Li+各类锂电池正极材料对比磷酸铁锂电池充放电原理PO4FeO6锂电池放电后，正极材料中的锂离子Li+重新附着在磷酸铁FePO4，形成磷酸铁锂LiFePO4 LiFePO4放电©2020.04 LeadLeoleadleo中国磷酸铁锂正极材料行业市场综述产品指标粒度分布 比容量 压实密度比表面积其他指标水分含量杂质含量磷酸铁锂晶体的粒度分布对正极材料的倍率性能产生较大影响。 同等条件下，粒度分布越小，锂离子传输路径越短，锂电池倍率性能更好，即锂电池充放电速度更快测量设备： 粒度分布仪磷酸铁锂的比容量对磷酸铁锂电池质量能量密度产生较大影响。 同等条件下，比容量越高，锂电池的质量能量密度越高，即与同等质量电池相比，电池容量更大测试设备： 锂电池电化学性能测试仪磷酸铁锂的压实密度对磷酸铁锂电池体积能量密度产生较大影响。 同等条件下，压实密度越高，锂电池的体积能量密度越高，即与同等体积尺寸电池相比，电池容量更大测量设备： 压实密度仪磷酸铁锂的比表面积对倍率性能、低温性能产生较大影响。 同等条件下，比表面积越大，正极材料与电解液的反应面积越大，导电性更好，因而倍率特性更好，即锂电池充放电速度更快测试设备： 比表面积分析仪磷酸铁锂的杂质含量对磷酸铁锂电池电化学性能、安全性产生影响。杂质含量元素包括钙、纳、铜、铬、锌等元素。 杂质含量过高将导致锂电池自放电率增加，电池寿命缩短。过多的杂质造成电池内部隔膜受损几率上升，电池安全性降低。测量设备： 原子吸收分光光度计磷酸铁锂的水分含量对磷酸铁锂电池电化学性能、安全性和寿命产生影响。 水分含量过高，电解液易与水反应，生成气体和氢氟酸，导致电池内部膨胀和腐蚀，降低电池安全性和电化学性能测量设备： 恒温干燥箱、分析天平等包括磷酸铁锂的粒型、振实密度、碳含量、酸碱度和其他电化学性能等来源：头豹研究院编辑整理粒度分布、比容量、压实密度、比表面积、杂质含量、水分含量等指标是影响磷酸铁锂正极材料性能的重要因素：刻意追求提升单一指标将影响其他指标，例如，提升压实密度能提升锂电池容量，但是过高的压实密度将造成锂离子在正极材料中的扩散通道缩 小或堵塞，不利于锂离子快速扩散，降低磷酸铁锂倍率性能，影响锂电池充放电速度。因此根据电池需求对以上指标进行综合考量是选择磷酸铁锂正极材料的关键 。©2020.04 LeadLeoleadleo中国磷酸铁锂正极材料行业市场综述材料制备方法来源：德方纳米招股书，头豹研究院编辑整理碳热还原法：将原材料均匀混合，在惰性或还原性气体保护下烧结，将三价铁还原为二价铁，合成磷酸铁锂优点： 生产过程简单可控，适合工业化。此外，相比高温固相反应法，该方法产物导电性好、生产成本较低、污染少缺点： 相比高温固相反应法，该方法反应时间较长，产物电化学性能偏低。此外，该方法对磷酸铁等材料品质要求高磷酸铁锂制备方法众多，可根据制备过程中材料的反应状态分为固相合成法和液相合成法。 固相合成法制备磷酸铁锂即通过固体原材料之间的物理化学反应生成磷酸铁锂产物，包括高温固相反应法、碳热还原法、微波合成法等。液相合成法制备磷酸铁锂即首先将原材料制备为溶液，通过不同溶液混合后产 生的化学反应生成磷酸铁锂产物，包括溶胶-凝胶法、水热合成法、溶剂热合成法、沉淀法等。磷酸铁锂制备方法固相合成法高温固相反应法液相合成法碳热还原法微波合成法其他溶胶-凝胶法水热合成法溶剂热合成法沉淀法其他自热蒸发液相合成法：将原材料制成溶液并混合，待其自发反应生成磷酸铁锂前驱体，将反应后的产物干燥、烧结，合成磷酸铁锂优点： 磷酸铁锂产物倍率性能、低温性能好，产品批次品质一致性好。相比常规液相合成法，该方法成本较低缺点： 产物压实密度偏低，影响电池能量密度。此外，该方法对污染处理的要求高，需单独采购废气回收处理设备在中国磷酸铁锂正极材料行业中， 固相合成法-碳热还原法以其工艺相对简单、成熟度高等优势， 是目前90%以上的企业采用的制备方法 ，以该方法制备的磷酸铁锂占磷酸铁锂总出货量近80%。除此以外，行业头部企业德方纳米自主研发的 自热蒸发液相合成法 是磷酸铁锂市场中的另一制备方法，以该方法制备的磷酸铁锂占磷酸铁锂总出货量约20%。固相合成法 液相合成法优点工艺成熟度较高制备设备相对简单、设备投资相对小设备易操作、工艺路线简单、制备条件要求较低、生产壁垒低易于规模化生产材料液相反应均匀，物相均一，产物粒径小、粒度分布均匀，产品批次品质稳定材料改性效果好，易于提升产品电化学性能原材料价格相对低廉且易得缺点材料固相反应不均匀，产物粒度分布不均匀，产品批次品质一致性较差材料改性效果相对较差制备过程易出现杂质，对产品电化学性能和安全性产生不利影响耗能相对高工艺成熟度相对低制备设备复杂，设备投资大工艺复杂，制备条件要求高，生产壁垒较高工艺流程长，生产周期相对较长，规模化生产难度高各方法制备磷酸铁锂占其总出货量比例 ，2018年固相合成法 78.5%液相合成法21.5%固相合成法与液相合成法优缺点对比