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电力设备行业深度研究：磷酸锰铁锂：渗透700km续航动力领域，产业化有望加速（44页）.pdf
举报与投诉磷酸锰铁锂在2022年下半年仿佛按下“快进键”，电池、正极材料新品接连发布。电池端，中创新航8月发布One-Stop高锰铁锂电池，支持整车续航超过700km。正极材料端，当升科技、容百科技在7月发布LMFP新产品。德方纳米在9月11万吨磷酸锰铁锂产能正式投产。
1、LMFP提升哪些性能？
1）与铁锂相比：高电压，提高能量密度，低温性能提升。LFP、LMFP理论比容量都为170mAh/g，但LMFP理论电压平台达4.1V，高出LFP约20%，其能量密度相较LFP提升15%，提供更长续航里程。LMFP低温性能更优，-20℃下LMFP容量保持率达76%左右，而LFP为60-70%。
2）与三元相比：提高安全性。LFP、LMFP都为橄榄石形结构，相比三元电池的层状氧化结构更稳定，相比三元电池安全性更高。天津斯科兰德公司通过实验证明在NCM523材料中混入20%LMFP的复合材料电池在针刺实验中不燃烧、不爆炸，安全性能大幅提升。磷酸锰铁锂具有电压高、安全性高等优点，但存在导电率差、循环次数较低问题，限制部分应用场景。我们认为LMFP适用于两轮车&动力电池，可纯用或与三元材料掺杂。
2、经济性如何？市场空间多大？
1）纯用LMFP：LMFP主要增加成本为锰，预计成本增加为5-10%，而能量密度提升15-20%。假设锰铁比6：4，掺锰后成本增加约3850元/吨。我们预计LMFP正极能量密度提升15-20%，成本提升5-10%，性能提升>成本提升，并有望在电池环节降低单wh成本。
2）三元：LFP电池能量密度约150wh/kg，若LMFP电池能量密度提升10%，达到165wh/kg，与NCM523能量密度接近，而价格端更具优势。若LMFP电池能量密度提高15%，达172.5wh/kg，与NCM622电池175wh/kg接近。与高镍三元掺杂，LMFP比例越高成本下降越明显。行业空间：1）两轮车：我们预计2022、2025年国内电动两轮车销量分别为5987、6257万辆，锂电渗透率分别为15%、30%，锂电两轮车产量分别为898、1877万辆。假设2022、2025年单车带电量1、1.2kwh，锂电需求分别为9.4、22.7GWh。目前磷酸锰铁锂电池已在两轮车上应用，我们预计2022、2025年LMFP渗透率5%、30%，LMFP电池装机0.5、6.8GWh，LMFP正极需求0.1、1.5万吨。
2）电动车：我们预计2025年25万以下车型销量占比约75%（这部分为LMFP潜在可替代空间），全球动力电池产量1356Gwh，75%占比对应1017Gwh，考虑25万以下车型带电量较低（乘以系数0.8），对应纯用LMFP潜在锂电需求814Gwh。假设2025年LMFP渗透率20%，对应LMFP电池需求163GWh，LMFP正极35.8万吨。b)掺杂磷酸锰铁锂：我们预计2025年25-30万车型销量占比约5%，假设这部分LMFP与三元电池进行掺杂。若2025年掺杂LMFP的锂电池比例30%，对应掺杂LMFP锂电池需求20GWh，在此基础上假设掺杂LMFP比例50%，对应LMFP正极2.2万吨。
结合电动两轮车、电动车，我们预计2022、2025年磷酸锰铁锂正极需求1、39.5万吨，从0到1快速渗透。
3、工艺路径：液相法VS固相法
电池企业、正极企业均有LMFP专利储备，正极企业大多沿用原有正极产品工艺路径生产LMFP。无论液相法或固相法，LMFP与LFP工艺流程类似，主要差别在原材料锰源。
液相法：优势为1）混合均匀，反应更充分；2）颗粒表面光滑、圆润度好、分散性好；3）液相法更利于做出小粒径材料，有利于锂离子扩散，改善倍率性能，进而提升其电化学性能。缺点为1）引入硝酸根离子，需要脱硝酸且有一定环保压力；2）缩小粒径降低了压实密度。3）粒径过小比表面积大，使用大量粘结剂增加成本。
固相法：优势为1）工艺简单，过程易控，适合工业大规模生产。2）压实密度高：比较动力领域产品，固相法的裕能、万润产品压实密度高于德方纳米。缺点为1）铁源、锰源混合不均匀：受限于铁源和锰源原本的颗粒大小，无法使二者实现原子级别和混合，且掺杂元素也不易进入颗粒内部，导致产品电化学性能不佳。2）研磨过程产生氧化铁，影响能量密度。从LFP到LMFP，液相法和固相法在动力产品的性能差距或缩小。液相法混合更均匀压实密度改善，弥补因粒径较小带来的压实问题。而固相法由于受限于铁源和锰源原本的颗粒大小，混合不均导致产品电化学性能不佳，液相法和固相法在产品品质上的差距或缩小。从性能角度看，我们认为固相法、液相法均有方法解决磷酸锰铁锂电导率差、压实密度低、循环次数差等瓶颈。主要看各家技术突破，率先解决的企业有望在新技术迭代周期中获得先发优势。
4、成本端：液相法VS固相法
液相法工业级碳酸锂就可满足，而固相法需要电池级碳酸锂，锂价高位时液相法材料成本优势明显；能耗方面，液相法能耗较低，能耗成本低于固相法；环保方面，液相法引入硝酸根离子，环保成本高于固相法。碳酸锂耗量：液相法具有优势，固相法不断改善。我们认为：当碳酸锂价格高企时，液相法具有工业级碳酸锂优势，成本端或更具竞争优势。如2022年11月7日工业级碳酸锂54.5万/吨，电池级碳酸锂57万/吨，若1吨磷酸铁锂消耗碳酸锂234kg，工业级碳酸锂成本低于电池级碳酸锂约5850元/吨。若碳酸锂价格处于较低水平，固相法、液相法成本或不相上下，主要看各企业工艺积累。
此外，由于资源端碳酸锂、磷矿、锰矿等占比较大，资源端布局带来的成本优势或大于固相法/液相法路径选择的成本差异。
5、投资建议
德方纳米：2022年5月申请的专利看，锰溶出问题有望通过包覆、掺杂金属，以及添加络合剂大幅改善。德方纳米LMFP产能布局远远快于其它企业。目前已投产的LMFP正极产能主要有：德方纳米11万吨+斯科兰德6200吨+力泰锂能2000吨+中贝1万吨，德方纳米LMFP正极投产规模最大，并规划2025年底LMFP正极产能达44万吨。LFP主攻储能、LFMP主攻动力，补锂剂进一步提升产品性能。在LMFP从0到1，渗透率快速提升阶段，电池、正极、锰矿企业均有望受益。率先布局LMFP的电池、正极企业能获取先发优势，在产品端获得一定溢价，并带来超额利润。力泰锂能2020年、2021H1磷酸锰铁锂售价都为6万/吨，而德方纳米2020年、2021H1磷酸铁锂售价分别为3、4万/吨，磷酸锰铁锂正极溢价显著。此外，LMFP与LFP相比，主要增加的成本在于锰矿，因此锰矿企业也受益于LMFP渗透率提升。建议关注：
电池企业：宁德时代、中创新航、天能股份、国轩高科等
正极企业：德方纳米、容百科技（和化工组联合覆盖）、当升科技、光华科技等
锰矿企业：红星发展、湘潭电化等
风险提示：磷酸锰铁锂需求量不及预期、原材料价格大幅上涨产品成本高企、磷酸锰铁锂大幅扩产行业竞争加剧、测算具有一定的主观性。
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