（报告出品方/作者：渤海证券，袁艺博、张珂）

1. LMFP：快速发展前期，2023 年或量产应用

1.1 磷酸锰铁锂正极综合上风明显

正极材料是决定电池性能的关键因素。锂电池的能量 E 即是平均工作电压 与 质量(体积)比容量 的乘积，即 = ×Q 。因此，提高平均工作电压大概提 高材料的质量(体积)比容量，是提高电池的能量密度两条根本途径。当前规模化 应用的正极和负极材料均为插层型（Intercalation），石墨负极的容量已靠近 370mAh/g，而正极材料容量均小于 300mAh/g，故正极材料是当前锂电池能量密 度提升的瓶颈，是影响电池性能的关键因素。

目前主流的正极材料是磷酸铁锂和三元。目前广泛应用的正极材料重要有层状、 尖晶石和橄榄石三大要系，层状正极材料有钴酸锂、三元材料；尖晶石正极材料 有锰酸锂；橄榄石正极材料有磷酸铁锂，此中，钴酸锂和锰酸锂重要应用于斲丧 电子范畴，磷酸铁锂和三元材料应用于电动车范畴。从产量上看，磷酸铁锂具有 安全性能高、成本低和循环寿命长等上风，但受制于低能量密度重要应用于中低 端电车市场，占总产量比重约 60%；而三元材料凭借高能量密度最高，但安全性 逊于磷酸铁锂，且代价较高，故重要应用于高端电车市场，占总产量比重约 30%。

磷酸锰铁锂（LMFP）兼顾磷酸铁锂和三元材料长处。目前磷酸铁锂和三元正极 材料无法同时兼顾低成本、高安全性、长循环寿命和高能量密度，行业也在不停 地探索新正极材料以期能同时兼顾这些长处。磷酸铁锂能量密度较低的重要缘故原由 是较低的电压平台(约 3.4V，而三元约 3.8V)，掺杂过渡金属锰来改善磷酸铁锂的 电压平台，以提高能量密度，同时生存低成本、高安全性、长循环寿命上风，是 目前的较优选择：

（1）高稳固性和安全性。磷酸锰铁锂用锰元素代替部门铁元素，而这两种离子 半径相差不大(Fe2+的半径为 0.092nm，Mn2+的半径为 0.097nm)，故两种材料的结构根本雷同，雷同的六方密堆结构决定了其具有很好的稳固性和安全性。

（2）较高的能量密度。能量密度重要由克容量、压实密度、电压平台三个因素 决定，磷酸锰铁锂与磷酸铁锂的压实密度和克容量根本雷同，而磷酸锰铁锂的电 压平台为 4.1V，高于磷酸铁锂，故其可将电池能量密度理论提升约 20%。

（3）具有低成本上风。锰金属产量丰富，代价低廉，其材料成本也较低，而主 流三元正极材料所必要的镍、钴等金属代价较高，导致三元材料成本较高。对比 磷酸铁锂和磷酸锰铁锂来看，我们根据德方纳米公告的数据举行测算，磷酸锰铁 锂的单吨质料成本比磷酸铁锂高约 21%，但考虑到磷酸锰铁锂的能量密度较高， 磷酸锰铁锂的单 Wh 材料成本与磷酸铁锂根本一致，且远低于三元材料的单 Wh 材料成本。

1.2 磷酸锰铁锂的制备工艺及性能优化路径

锰铁比对材料性能影响较大。根据研究显示，随着锰铁比的提升，材料的放电中 压徐徐提高，但比容量在下降，目前来看，当锰铁比为 4:6 时，现实能量密度相 对最高。而对于循环寿命而言，在锰铁比为 5:5 时循环寿命最高。目前业内对锰 铁比的最佳值尚未有定论，可根据需求改变比例。

制备方法与磷酸铁锂雷同，重要有固相法和液相。磷酸锰铁锂的制备方法可分为 固相法和液相法两大类，此中，高温固相法、共沉淀法、喷雾干燥法工艺简朴， 实用于大规模生产，但高温固相法相比于共沉淀法、喷雾干燥法，其产品格量稍 差。磷酸锰铁锂与磷酸铁锂均属于磷酸盐系材料，因此制备工艺和利用装备雷同， 重要区别是磷酸锰铁锂需补充锰源，烧结的温度和工艺稍有改变。

磷酸锰铁锂材料尚有不敷，须通过改性技能改善。材料重要存在以下题目：(1) 较低的电导率及离子扩散系数，影响充放电倍率特性；(2)存在 Mn 和 Fe 的双电 压题目，大概出现功率输出不稳固的情况，需重新设计电池管理体系；(3)循环性 能较差，主因姜泰勒（John-Teller）效应使正极 Mn 离子析出，导致晶格畸变和 结构稳固性降低，影响稳固性和循环性；(4)溶解到电解液中的锰会沉积在负极表 面，粉碎 SEI 层结构，导致斲丧大量活性锂来修复 SEI 膜，降低循环性。现有改 善性能的技能重要包罗碳包覆、纳米化、离子掺杂以及与其他材料肴杂等。

1、碳包覆：有效提升材料导电性能和循环性能。（1）将导电材料包覆在磷酸铁 锂材料表面，形成有效的锂离子扩散通道，提高导电率；（2）防止磷酸锰铁锂颗 粒团聚，提升均一性，提高电导率、稳固性。（3）克制一部门锰离子的析出，提 高电池循环寿命。在现实应用中，碳材料是举行包覆时的首选材料。

2、纳米化：改善倍率性能和低温性能。纳米化重要通过机械球磨、控制煅烧温度等方法来减小材料晶体粒径。（1）减小材料颗粒的尺寸可以缩短离子的扩散路 径，提高电导率从而提升倍率放电性能；（2）减小晶体粒径提升了材料的比表面 积，增大与电解液的打仗界面，降低电极界面阻抗，改善循环寿命、低温性能等 电化学性能。

3、离子掺杂：有效改善电化学性能。掺杂原子可选择差别的半径，小半径原子 掺入晶体后晶格间距会变小，锂离子的扩散通道会变短，提升锂离子通报效率； 泰半径原子颠末原位掺杂替代晶体中的原子，使晶格间距变大，利于更多的锂离 子通过，也会提升锂离子的通报效率。以重庆长安新能源汽车科技有限公司发布 的专利为例，掺杂镁、镍金属离子，可以提高磷酸锰铁锂正极的导电性，从而提 升倍率性能；同时得到更高的比容量，循环性能更好。

4、磷酸锰铁锂与别的材料肴杂改善性能。磷酸铁锰铁锂和其他材料复合，有望 取长补短，综合差别材料的上风。（1）与三元材料复合，改善倍率性能、循环寿 命和安全性。（2）添加导电剂（碳纳米管、炭黑、Super P-Li 及导电石墨等）， 提高电子电导率、提高锂离子迁移速率以提高充放电效率和循环寿命、改善低温 特性等；（3）添加补锂剂，通过过量的锂元素来提升电化学性能。

1.3 产业化前夕，多企业布局

磷酸锰铁锂综合了磷酸铁锂和三元材料的长处，且生产工艺与磷酸铁锂相似，生 产企业学习成本低，随着产能释放、工艺优化以及改性技能的发展，磷酸锰铁锂 竞争上风不断强化，通过替代部门磷酸铁锂需求以及通过与三元材料形成复合材 料而不断提高渗透率，我们以为磷酸锰铁锂的需求范畴重要来自于电动两轮车、 中低端电动车以及储能范畴。

磷酸锰铁锂需求空间广阔。根据德方纳米公告，1GWh 电池必要磷酸铁锂正极材 料 2200-2500 吨左右，由于 Mn 和 Fe 的原子量十分靠近，假设磷酸锰铁锂正极 材料的单 Gwh 斲丧量为 2350 吨，我们预计 2025 年电动车+储能+小动力范畴锂 电池需求量为 1694.7GWh，在乐观/中性/灰心渗透率预期下，需求量分别到达 51.8/35.8/19.9 吨。

多企业重点布局，2023 年或是产业化节点。磷酸锰铁锂是磷酸铁锂的重要升级 方向，许多电池厂和正极厂均积极举行相干产品技能的研发和相干专利申请，同 时建立相干产线；同时，得益于磷酸锰铁锂良好前景，一些其他范畴的公司跨界 进入此赛道。目前整体来看，随着产品验证以及项目标建立，2023 年或是磷酸锰 铁锂批量化生产和应用节点。

1.4 投资分析

1、德方纳米

磷酸铁锂正极龙头。德方纳米深耕锂电材料产业 15 年，是全球技能领先的液相 法磷酸铁锂材料生产企业，重要产品纳米磷酸铁锂市场占有率位居行业火线。受 益于新能源汽车需求发作，公司业绩快速增长，2022 年 Q1-Q3 实现营收 144.16 亿元，同比高增 519.79%，创历史新高。

技能储备富足。公司研发自热蒸发液相合成技能，有效改善磷酸锰铁锂材料的锰 离子的溶出题目，提升电池循环寿命；同时，公司也研发了非连续石墨烯包覆、 纳米化技能、离子掺杂技能等材料改性技能，有效提升电化学性能。

产能建立领先行业。2022 年 9 月，德方纳米年产 11 万吨新型磷酸盐系正极材料 生产基地项目顺利建成投产，根据公司测算，项目满产后，预计年均营业收入为 62.48 亿元，年均税后利润为 5.11 亿元，项目税后内部收益率为 16.30%，投资 回收期为 7.30 年。另外，公司将继续在曲靖投资 75 亿元建立“年产 33 万吨新 型磷酸盐系正极材料生产基地项目”，未来总产能有望到达 44 万吨。

2、容百科技

容百科技是国内外领先的三元正极材料供应商。容百科技是我国三元正极供应龙 头，公司依托三元正极材料供应，继续布局磷酸锰铁锂材料和钠电材料等新板块。 受益于新能源汽车需求发作，公司业绩快速增长，2022 年 Q1-Q3 实现营收 192.80 亿元，同比高增 208.41%，创历史新高。

收购天津斯科兰德入局磷酸锰铁锂。2022 年 7 月，公司收购整合天津斯科兰德 及其旗下主体，目前斯科兰德具备 6200 吨/年磷酸锰铁锂产能，此中，斯科兰德 控股子公司临汾中贝拥有 5000 吨/年磷酸锰铁锂产能；斯科兰德与四川新国荣签署了 3 年独家排他的《产品委托加工协议》，四川新国荣现有 1200 吨/年磷酸锰 铁锂产能，同时，斯科兰德正在扩建产能至万吨级以上。 下游需求茂盛，推动产品放量。公司在 10 月 14 日接受机构调研时表示，磷酸锰 铁锂 9 月出货超 200 吨，正举行产能爬坡，目前下游需求比力茂盛，现有 6000 多吨产线无法满意市场需求，公司将开辟万吨级的磷酸锰铁锂产线建立，以满意 下游需求，公司磷酸锰铁锂的出货量和开辟进度均在行业火线，计划于 2025 年 磷酸锰铁锂产能到达 30 万吨。

3、当升科技

锂电正极优质企业。公司是锂电正极材料的供给商，重要从事钴酸锂、多元材料 及锰酸锂等小型锂电、动力锂电正极材料的研发、生产和贩卖。2022 年 Q1-Q3 实现营收 192.80 亿元，同比高增 208.41%；实现归母净利 14.78 亿元，同比高 增 103.18%。

通过合作建立产能。公司拟与四川蜀道新材料、攀枝花钒钛高新区管委会签署合 作协议，首期拟投资 70 亿元建立年产 30 万吨磷酸（锰）铁锂项目预计于 2028 年底前全部建成达产，远期再规划 20 万吨产能视市场情况投建。通过与其他公 司合作，有利于团结双方在技能、矿产资源、磷化工产业等方面的上风，推动磷 酸锰铁锂产品落地。

2.硅基负极：4680+快充加速新一代负极产业化

2.1 硅基负极是负极升级新方向

快充是电车行业发展趋势，负极是决定快充性能的关键材料。随着电池技能的发 展，新能源汽车的续航里程不断提升，与油车差距缩短，续航焦虑徐徐缓解，但 充电焦虑照旧行业必要办理的另一大痛点，故发展快充技能是当前行业趋势之一。 快充的目标是提高电动车充电效率，其本质是提高充电功率，目前有增大充电电 流和提高充电电压两种方法。从电池端来看，据中南大学《盘货五类快充负极材 料》，快充电池必要在电池材料上做出改变和升级，电池的快充性能短板在负极， 它是电池充电倍率的决定因素，负极对快充的影响强于正极。

当前主流石墨负极比容量靠近极限，且快充性能差。目前锂离子电池负极材料以 石墨类为主，现阶段市场上的石墨负极产品比容量根本均在 350mAh/g 以上，接 近理论比容量上限 372mAh/g，为顺应电池提升能量密度的发展趋势，必要研发 更高比容量的负极材料。另外，石墨材料较慢的嵌锂过程拦阻了锂离子电池的快 充应用，主因石墨负极存在析锂题目，会影响动力电池的利用寿命，同时析出的 锂金属会以枝晶的情势生长，轻易刺穿隔膜，引发电池内部短路，造成严重的安 全题目。

硅基材料比容量极高，快充性能好，有望成为新一代负极。硅基材料相较石墨材 料上风明显：（1）硅材料拥有的理论质量比容量高达 4200mAh/g，是石墨材料的 10 倍以上；（2）硅能从各个方向提供锂离子嵌入和脱出的通道，快充性能优异； （3）硅的对锂电位高于石墨，充电时析锂的大概性不大，安全性更高。硅基材 料的这些上风满意了新一代负极材料的发展需求。

硅基材料存在初次库伦效率低、倍率性能和循环性能差等题目。（1）硅在嵌锂过 程中将会出现严重的体积膨胀和结构变革，体积膨胀产生的机械应力不断粉碎硅 颗粒表面的 SEI 膜，多次循环终极导致锂离子斲丧殆尽，循环性能变差；（2）电 解液 6 分解产生的微量 ，会对硅造成腐蚀导致硅负极的容量发生衰减，使 得电池的初次库伦效率偏低；（3）由于硅是半导体材料，电子电导率和离子电导 率低影响其电级反应速率，使得倍率性能变低。

2.2 硅基负极的制备工艺及性能优化路径

主流硅基负极为硅碳复合材料与硅氧复合材料。由于硅有体积膨胀的题目，目前 重要通过硅与其他材料肴杂制成复合材料来克制体积膨胀，碳材料在充放电过程 中体积变革较小，具有较好的循环稳固性能，且硅与碳化学性质相近，二者能紧 密团结，因此碳常用作与硅复合的首选基质。目前，主流硅基材料有硅碳复合材 料与硅氧复合材料，此中硅碳负极是指纳米硅与石墨材料肴杂，其克容量更高， 初次效率高，但体积膨胀较大导致循环性能相对较差；硅氧负极则采用氧化亚硅 与石墨材料复合，其体积膨胀大大减小，故循环性能更好，但初次效率较低。

目前国内的主流制备工艺为机械球磨法。从制备工艺上看，制备工艺重要有机械 球磨法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、高温热解法，此中机械球磨法对装备要 求较为简朴，制造成本较低，在国内工业化生产中更为主流。

制备差别硅基负极的前端工序有所不消，而后端工序根本雷同。由于硅碳负极和 硅氧负极分别采用纳米硅和氧化亚硅与石墨肴杂，故两种负极材料的前端步伐不 同，而后端工序（前驱体的表面处理、筛分、除磁包装、制品）根本雷同。硅碳 负极方面，其生产工艺的核心难点在于纳米硅粉的制备，纳米化可以缓冲硅在脱 嵌锂离子过程中产生的应力和形变。硅氧负极方面，其氧化亚硅前驱体制备更加 复杂，需利用二氧化硅和单质硅作为质料制备，然后举行后续工艺。

成本较石墨更高，规模化下成本有望降低。由于硅料的代价高于石墨，故硅基负 极的材料成本高于石墨负极，当前硅料代价较高的缘故原由重要是光伏行业需求茂盛 所致，考虑到当前上游硅料端的企业正在积极布局扩产，未来随着产能的徐徐释 放，硅料代价有望理性回归。另外，由于硅基负极对生产装备的要求较高，也导 致其单吨投资额（约 4-5 亿元/吨）高于石墨负极（约 3-4 亿元/吨），根据产业反 馈，规模化投产后，硅基负极投资额会徐徐下降。

考虑到两大硅基负极材料的不敷，当前行业的优化方向重要是办理硅碳负极的低 循环寿命题目和硅氧负极的低初次效率题目：

1、硅碳负极优化：通过缩小硅粉的硅粒尺寸提升循环寿命。硅碳负极循环寿命 低的缘故原由是由于其体积变革率大，致使负极材料粉化、脱落，使电池失效。目前 行业重要通过缩小硅粒尺寸来办理，研究表明，随着粒径减小，循环性能相应提 升，其核心在于硅粉制备工艺的升级改进。

国内纳米硅粉制备以球磨法为主，海外制备技能领先。目前，纳米硅粉的制备方 法重要有机械球磨法、化学气相沉积法、等离子蒸发冷凝法三种。西方国家工业 生产纳米硅粉的起步较早，日本帝人、美国杜邦、德国 H.C.Stark、加拿大泰克 纳等均可以或许应用等离子蒸发冷凝法生产多种差别粒度的高纯纳米硅粉，生产技能 方面处于世界职位。国内对纳米硅粉的研制起步较晚，制造程度相对掉队，通常 采用机械球磨法合成纳米硅粉，化学气相沉积法和等离子蒸发冷凝法仅处于实行 程度，无法到达批量化生产，未来随着对新工艺的不断探索，有望实现高性能纳 米硅粉的国产化突破。

2、硅氧负极优化：通过预锂化工艺提升首效。硅氧负极首效低其嵌锂机制密切 相干，硅氧材料在初次嵌锂过程天生的不可逆的 Li4SiO4 和 Li2O，斲丧了大量的 锂，导致了其首效低。另外，SEI 的形成和界面副反应、材料体积膨胀效应大和 固有电导率低也导致了收效降低。业内重要通过预锂化，在电池组装之前对材料 举行补锂，以弥补初次充放电的不可逆斲丧。

稳固金属锂粉预锂化应用较多，规模化后成本有望下降。预锂化方式重要包罗锂 化添加剂法、自放电预锂化法、电化学预锂化法和化学预锂化法。采用稳固的金属锂粉举行预锂化是目前商业化最有效、最直接的方法，但对环境的生产环境的 水分、氧气要求苛刻，必要研发密闭的混浆装备，因此成本也较高，但规模化后 成本有望下降。

2.3 4680+快充带动需求，行业正处产业化初期

新一代 4680 电池推出，有望成为动力电池主流之一。2020 年 9 月特斯拉在电池 日上公布 4680 电池，相比上一代 2170 电池，4680 电池直径增加到 46mm，pack 体系管理难度减小，降低电池材料成本，每 kWh 成本下降约 14%；同时，4680 采用激光镌刻的无极耳技能，缩短电子活动间隔，电池内阻淘汰，电芯容量提高 且更加安全，续航里程增加 16%，单体能量密度提高 5 倍，能量密度可达 300Wh/kg。优异的性能有望使 4680 电池成为未来动力电池主流之一。

4680 布局敏捷推进，2023 年或为放量元年。特斯拉发布 4680 电池以来，国内 外各厂商敏捷推进布局，从各个厂商公告来看，目前海外的特斯拉、松下、LG 布局进度较为领先，国内亿纬锂能也明确表示有 4680 电池的产能布局。从各厂 商产能规划进度来看，预计 2023 年有望成为 4680 电池放量元年。

硅基负极更适配圆柱电池，4680 电池有望推动硅基负极量产。硅基负极膨胀系 数较大，圆柱电芯相比方形电芯内应力分布更均匀，不易造成内部材料损毁，故 硅基负极更适合圆柱电池，早在特斯拉 Model3 的 2170 电池负极中，就有采用硅 基材料。同时，圆柱电池的成组效率较低，为了到达和方形电池雷同的能量密度， 必要利用比容量更高的硅基负极。特斯拉推出的 4680 圆柱电池已明确搭配硅基 负极，4680 电池的量产有望推动硅基负极的应用。

2022 年后快充电车陆续推出，快充性更好的硅基负极有望受益。早在 2019 年保 时捷的 Taycan 全球初次推出 800V 高电压电气架构，搭载 800V 直流快充体系并 支持 350kw 大功率快充。进入 2021 年后更多车企加入高压快充蹊径，先后有 今世、起亚、比亚迪、长城、广汽、小鹏等车企布局高压快充，且蔚来和广汽埃 安等车企在电池技能上均提及硅负极，高压快充车型的量产有望带动快充性能更 加良好的硅基负极需求。

预计 2025 年硅基负极的需求量有望到达 26 万吨。假设：（1）据特斯拉公告，其 2022 年贩卖目标为 150 万辆，到 2030 年贩卖目标为 2000 万辆，考虑到特斯拉产能建立规划，我们预计 2025 年特斯拉销量有望到达 422 万辆；（2）考虑到硅 基负极高比容量、快充性能的上风，以及规模化生产后成本降低，预计其他车企 也有望在高镍三元电池技能中加入硅基负极来应用于中高端车型，假设高镍三元 正的装车占比为 40%，到 2025 年硅基负极在高镍三元电池的渗透率为 30%；（3） 在高端斲丧电子范畴以及小动力电池范畴（包罗电动工具等），高端范畴对成本敏 感性不高，对电池的能量密度和快充性能要求较高，有望推动硅基负极的渗透， 我们假设 2025 年硅基负极的渗透率为 25%；（4）根据石大胜华 2021 年 11 月会 议纪要，按添加量 10%的硅计算，1GWh 的 4680 电池大概必要斲丧 750 吨左右 的硅碳负极材料。综上，我们预计 2025 年硅基负极的需求量有望到达 26 万吨。

企业积极布局，有望徐徐放量。硅基负极前景较好，从布局企业来看，传统石墨 类负极企业如贝特瑞、璞泰来等企业布局较早；同时也有电池和其他范畴的公司 如宁德时代、国轩高科等企业跨界进入。从进度上看，已有少量产能释放，多数项目推进顺利，正在举行中试，有望徐徐放量满意下游需求。

2.4 投资分析

杉杉股份

公司重要从事锂离子电池正极材料、负极材料和电解液、LCD 偏光片的研发、生产和贩卖。重要产品包罗钴酸锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、镍钴铝三元材料、 三元正极材料前驱体、人造石墨、天然石墨、硅基负极、复合石墨、电解液等。 2022 年 Q1-Q3 实现营收 158.41 亿元，同比增长 0.82%，营收增速放缓主因出 售正极业务子公司杉杉能源的部门股权，以及与之配套的上游锂盐制造子公司湖 南永杉的 100%股权，上述业务于 2021 年 9 月 1 日起不再纳入公司合并报表。

硅氧负极产品性能良好，处于行业领先程度。公司硅氧亚硅负极材料的性能和产 业化处于领先位置，产品具有可逆容量高、循环性能和倍率性能良好等性能，与 其他公司的相干产品相比，公司硅氧负极颗粒更小，初次容量性能好、初次效率 优异。此外公司已掌握硅基负极材料前驱体批量化合成核心技能，相干材料已经 通过下游核心客户测试。下游应用上，目前公司硅基负极产品已批量应用于数码 等斲丧电池范畴，进入全球着名电动工具企业的供应链；在动力电池范畴，公司 硅基产品通过了全球优质动力客户的产品认证，已实现装车。

进入全球供应链，下游客户资源优质。公司已经与全球主流锂电池制造商建立紧 密合作，客户包罗 ATL、LG ES、CATL、比亚迪、力神、蜂巢能源、孚能科技、 国轩高科、亿纬锂能、SDI 等国内外主流的电芯企业。2022 年 4 月 20 日公告，宁德时代、比亚迪、ATL、中国石油团体昆仑资源等对上海杉杉锂电增资，有望 增强公司与上下游的合作关系。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需利用相干信息，请参阅报告原文。）

精选报告泉源：【未来智库】。「链接」