报告发布方：中金企信国际咨询《2024-2030年三元正极材料前驱体行业全景深度分析及投资战略可行性评估预测报告-中金企信发布》
1、三元正极材料前驱体行业概况
（1）锂离子电池行业情况：锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间来回移动来进行工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。相较于铅酸电池、镍氢电池等其它电池体系，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电小、无记忆效应、循环寿命长、充电快速、重量轻、体积小、轻污染等优势。
锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜等材料构成。正极材料决定了锂离子电池的主要性能。按正极材料划分，锂离子电池可以分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等技术路线。其中，三元材料是指含镍钴锰三种元素或镍钴铝三种元素组成的正极材料，即镍钴锰酸锂（简称“NCM”）或镍钴铝酸锂（简称“NCA”）。NCA电池和高镍NCM电池性能类似。在动力电池领域，经历了由钴酸锂、锰酸锂转向磷酸铁锂、三元材料为主的发展历程。
由于三元锂离子电池具备高能量密度、长续航、长寿命、可低放电等优势，三元材料已成为动力电池行业的技术发展主流路线之一。
（2）三元正极材料及前驱体行业情况：锂离子电池正极材料主要分为锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）、钴酸锂（LCO）以及NCM/NCA三元正极材料。根据三元材料中镍、钴、锰元素含量的不同，NCM材料又可分为NCM523、NCM622、NCM811等，NCM523即指该三元材料的化学组成为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。NCA则由铝元素替代了锰元素，相对含锰三元正极材料，含铝三元正极材料的结构更稳定，有助于提高锂离子电池的安全性能；但是铝元素对于三元正极材料的活性来讲是惰性，过高的铝含量会降低三元正极材料的克容量，进而影响锂离子电池的能量密度。
从元素配比方面，镍主要作用为提高能量密度；钴主要作用为稳定三元材料层状结构，提高材料的电子导电性和改善循环性能；锰（铝）主要作用为降低成本，改善材料的结构稳定性和安全性。三元正极材料综合了镍、钴、锰（铝）三种元素的特点，在寻求高能量密度的同时控制成本。
综合下游需求、技术进展、工艺制造、成本控制等因素，NCM523是当前最广为使用的三元材料。近年来，NCM622逐渐受到行业下游客户的认可，出货量占比逐年提升。国内外动力电池企业正加快研发NCM811或NCA等高镍三元动力电池产品。
从晶体结构方面划分，三元正极材料可以分为单晶型三元前驱体烧结而成的单晶三元正极材料和多晶型三元前驱体烧结而成的多晶三元正极材料。单晶三元正极材料一次粒径约几微米且呈现单分散状态，而与之对应的多晶三元正极材料则是若干直径约几百纳米的一次颗粒团聚而形成直径约十微米的二次颗粒。
多晶三元正极材料由许多纳米级小颗粒构成，在循环过程中，由于颗粒不断膨胀收缩，会导致材料开裂、破碎，进而导致锂离子电池循环寿命缩短。同时，由于晶体颗粒之间的连接较为脆弱，在极片冷压过程中，易导致颗粒破碎，从而引起电池性能恶化。单晶三元正极材料在压实和高温循环过程中，不易发生破碎，从而高温循环稳定性优于多晶三元正极材料。此外，单晶三元正极材料具有更好的结构稳定性和耐高温性能。
与多晶三元正极材料相比，同等条件下，单晶三元正极材料能量密度略低，但相较多晶三元正极材料，单晶三元正极材料适合在高电压下使用，能有效提升能量密度。单晶NCM5系、6系三元正极材料在高电压（4.35V以上）下电池续航能达到接近多晶NCM8系三元正极材料的水平。单晶三元正极材料、多晶三元正极材料在高电压下使用区别如下：
多晶三元正极材料不适合在高电压下使用：多晶三元正极材料在高电压下充放电，容易产生晶粒间微裂纹。微裂纹的产生会导致正极材料晶体结构稳定性变差，同时，电解液进入微裂纹加剧了电解液在正极材料表面发生副反应，使得多晶三元正极材料在高电压下的稳定性能和循环性能较差，因此多晶三元正极材料不适合在高电压下使用。
单晶三元正极材料适合在高电压下使用：单晶三元正极材料由于内部结构密实，在高电压下反复充放电后，不易产生晶粒间微裂纹，进而可以有效抑制因微裂纹产生的副作用，因此单晶三元正极材料适合在高电压下使用。
2、三元正极材料前驱体的市场情况
（1）主要终端市场：动力电池市场概况：全球市场方面，根据中金企信数据，全球动力电池出货量2020年达186GWh，动力电池为锂离子电池最主要的应用终端，占锂离子电池总出货量的比例达到61%。中金企信预测，随着新能源汽车续航里程的持续提升，新能源汽车销售量有望持续攀升，带动动力电池市场的不断扩大。
数据整理：中金企信国际咨询
国内市场方面，根据中金企信数据，2020年动力电池出货量为80.00GWh，同比增长11.73%，在锂离子电池总出货量中占比56.14%，远超其他终端应用领域。受新能源政策刺激、新能源汽车销售放量等多重因素带动，2020年动力电池市场保持稳定发展。中金企信预计2025年我国动力电池出货量将达到545.00GWh，占锂离子电池总出货量的比例将达到78.08%，新能源汽车市场前景广阔。
随着对动力需求较高的消费类机器人、智能家居、无人飞行器等大中型电子消费品逐渐走入大众的日常生活，该类电子消费品由于对动力需求较高，具备高能量密度的动力电池为其不可或缺的组成部分，因此动力电池市场需求有望在多元化市场得到进一步提升。
数据整理：中金企信国际咨询
2020年我国三元动力电池市场出货量为48GWh，同比下滑4.19%，主要原因是2020年磷酸铁锂电池市场规模增速较快，挤占部分三元动力电池市场份额。长期来看，磷酸铁锂电池能量密度提升空间有限。由于终端用户对新能源车动力性能和续航能力要求的不断提升，以及提升三元动力电池安全性相关技术的逐渐成熟，未来三元动力电池预计仍为动力电池的重要技术路线之一。根据中金企信预测，2025年中国三元动力电池出货量将达到271GWh，较2020年的年均复合增长率为41.37%。
（2）三元正极材料前驱体市场概况
数据整理：中金企信国际咨询
全球市场方面，根据中金企信数据，全球三元前驱体出货量2020年达42万吨，同比增长25.75%。预计到2025年，出货量有望达到160万吨，较2020年的年均复合增长率为30.67%，主要是受下游新能源汽车、高端数码等领域带动。
数据整理：中金企信国际咨询
国内市场方面，2015年至2020年，中国三元前驱体出货量迅速攀升，2020年出货量达到33万吨，复合增长率达到52.51%。三元前驱体出货量的快速增长得益于下游行业的快速发展。2019年、2020年，三元前驱体出货量同比增长速度有所放缓，增速略有下降，主要原因：1）行业经过多年发展，出货量基数较大；2）2019年，新能源车补贴政策退坡一定程度上暂时影响下游客户现时需求和采购预期；3）2020年上半年，行业下游的销售和生产受到新冠疫情的冲击，2020年下半年市场开始迅速恢复。根据中金企信预测，2025年中国三元前驱体出货量将达到119万吨，较2020年的年均复合增长率为29.24%，占全球市场的比例为74.38%。
3、三元前驱体行业发展趋势：三元前驱体行业近年来取得了长足的发展，行业逐步从大幅扩张产能的粗犷发展向着提升产品品质、注重研发的精细化、健康发展方式迈进。未来行业的发展趋势如下：
（1）新能源汽车产业规模不断扩大将带动三元前驱体市场不断增长：在全球各国对新能源汽车产业的大力鼓励下，上汽集团、东风汽车、广汽集团、吉利汽车、北汽新能源、比亚迪、特斯拉、大众、宝马、奔驰、奥迪、丰田、福特等国内外主流汽车厂商纷纷披露新能源汽车发展计划，提升新能源电动车销量或销量占比，全球新能源汽车行业前景良好。
国内市场方面，根据工业和信息化部数据，2018年-2020年，我国新能源汽车销量分别为125.62万辆、120.6万辆和136.7万辆。2021年1-9月，新能源汽车销量为215.7万辆，同比增长1.9倍，市场渗透率达到11.6%。高工产研预测，从长期来看，新能源汽车市场前景广阔，预计到2025年新能源汽车销量将达750万辆，2020-2025年CAGR为40.6%。新能源汽车行业的快速发展将有力带动上游原材料市场的扩张，进而推动三元前驱体需求的增长。
（2）消费电子市场需求旺盛，三元锂离子电池及前驱体的市场份额将不断提升：消费电池下游应用广泛，包括计算机、手机、智能手表、智能手环、AR/VR、消费级无人机等消费电子产品，广泛应用于娱乐、通信、健康管理等领域。钴酸锂离子电池作为目前主要的消费电池，具有电池容量高、结构稳定、综合性能突出等优势，但同时其安全性差、成本高、电池寿命短也被终端消费者诟病。
随着三元锂离子电池朝高镍化方向发展，三元锂离子电池的能量密度上不断提升，满足消费电池对于高电池容量的要求。同时，相较于钴酸锂离子电池，三元锂离子电池成本低、循环性能好、电池寿命长。在消费电池利润率受限以及全球钴价维持高位的情况下，三元锂离子电池在消费电池领域的市场份额将不断提升，从而带动三元前驱体的需求上升。
（3）三元正极材料高镍化、单晶化和低钴化成为动力电池技术趋势之一：随着新能源汽车行业逐渐成熟，下游终端消费对新能源汽车的动力性能、续航时间、安全性、性价比等指标的要求不断提高。因此，动力电池亦需要不断提升其能量密度、安全性和性价比并寻求三者之间的平衡。
为满足消费者对新能源汽车动力性能和续航时间的要求，新能源汽车对动力电池的能量密度和续航里程要求日益提升，三元锂离子电池生产商大多通过增加三元正极材料中镍的含量来实现上述性能要求，三元正极材料的高镍化有望成为动力电池技术趋势之一。
然而，三元材料中镍含量的提升会降低动力电池正极材料的稳定性，从而可能带来一定的安全隐患。缓解三元锂离子电池镍含量提升带来的不稳定性问题的技术路径包括表面包覆、体相掺杂、浓度梯度化和材料单晶化等。以上技术路径可配合使用以综合各自优势，多角度解决或缓解中高镍三元锂离子电池存在的不稳定性问题。
多晶三元正极材料由于微粉较多，在充放电循环过程中容易开裂、破碎，使得电池循环寿命缩短。单晶三元正极材料可以较好克服多晶三元正极材料的上述缺点，三元正极材料的单晶化有望成为动力电池技术趋势之一。
由于金属钴的价格较高，在不影响性能的前提下降低三元正极材料钴含量有利于降低动力电池的生产成本，提高其性价比。三元正极材料的低钴化有望成为动力电池技术趋势之一。
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