动力电池材料体系与市场分析

报告要点

本报告介绍了动力电池的材料体系，并分析了动力电池供给和需求侧情况。我们认为目前锂电材料和电池供给格局均较为宽松，需求侧有望以每年30%+的复合增速增长，到2025年行业需求有望达到1.66TWh。

摘要：

动力电池材料体系主要包括正极、负极、隔膜、电解液和集流体。其中：1）正极材料主要为磷酸铁锂和镍钴锂三元，铁锂占优；2）负极材料主要为石墨，未来高镍三元路线有望应用硬碳，3）隔膜主要为干法和湿法隔膜，湿法占优；4）电解液主要采用LiPF6锂盐作为溶质，目前龙头企业已逐步添加LiFSI以优化电解液性能；5）集流体负极用铜箔，正极用铝箔，复合集流体今年已开始量产，未来有望逐渐替代传统集流体。

供给侧，动力电池成本结构大头为正极材料，碳酸锂成本占1/3。以当前市场价测算，磷酸铁锂电池电芯成本中正极占比42.9%、负极8.2%、隔膜5.2%、电解液8.8%、集流体占19.5%。三元523电池中正极占比62.4%、负极5.7%、隔膜3.0%、电解液6.7%、集流体占10.0%。动力电池成本走势与碳酸锂价格息息相关，锂价大幅波动直接影响动力电池单位盈利水平；磷酸铁锂电池始终较三元电池有0.2元/Wh左右的成本优势。

需求侧，基于我们对新能源车销量的中性预测和对储能电池出货的乐观预测，折算EV、PHEV、低速电车、商用车带电量后，我们测算2023/24/25年全球动力电池实际需求为925/1267/1660GWh，同比增长33%/37%/31%。

风险提示：新能源车政策超预期变化；储能需求不及预期；新能源车技术颠覆式创新等

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摘要：
一、动力电池行业概况. 4
1.1 动力电池是增长最快的制造业之一 4
1.2 动力电池行业拥有一条长产业链. 4
1.3 动力电池的工作原理. .5
二、动力电池材料体系.. 6
2.1 正极：三元逐渐式微，铁锂成为主流. 6
2.2负极：石墨主导，新技术多点开花. 7
2.3电解液：LiFSI和LiPF6共舞 7
2.4 隔膜：湿法更适合高容量电池. 9
2.5集流体：传统集流体盈利承压，复合集流体开始量产 10
三、动力电池成本侧分析！ 11
3.1动力电池成本构成. 11
3.2 锂电材料价格分析. 13
四、动力电池需求侧分析. 16
4.1 中国动力电池销售情况. 16
4.2 中国动力电池市场格局. 18
4.3动力电池需求预测. 20
免责声明. 22

图目录

图表1: 全球新能源车销量高增，25年将达到2000万辆 4
图表2：全球动力电池需求高速增长，25年将突破1TWh. 4
图表3：动力电池产业链涉锂示意图.. 4
图表4: 锂离子电池充放电化学反应式(上式：正极，中式：负极，下式：电池) 5
图表5：锂电池与其他二次电池能量密度比较. 5
图表6：动力锂电池能量密度不断提高. .5
图表7: 动力电池常用正极材料及其性能参数. .6
图表8：三元装机份额降至31%.. .6
图表9：铁锂装机份额达69%.. .6
图表10: 动力锂电池负极材料分类 .7
图表11: 动力电池电解液的构成 .8
图表12: LiPF6和LiFSI锂盐性能对比. .8
图表13： LiPF6和LiFSI生产成本对比， .8
图表14: 干法隔膜与湿法隔膜性能对比. .9
图表15: 以负极集流体为例，传统集流体和复合集流体对比 10
图表16: 磷酸铁锂电池成本构成 11
图表17: 三元 523电池成本构成 11
图表18: 铁锂电池成本表.. 12
图表19: 三元523电池成本表 12
图表20：动力电池单位成本(元/Wh) .13
图表21: 动力电池单位利润(元/Wh) 13
图表22: 上游资源-钴价走势(万元/吨) .14
图表23：上游资源-镍价走势(万元/吨). .14
图表24: 上游资源-锂价走势(万元/吨) . 14
图表25: 上游资源-锂盐价格走势(万元/吨). . 14
图表26: 中游锂电材料-磷酸铁价格走势(万元/吨) .14
图表27: 中游锂电材料-三元前驱体价格走势(万元/吨) . 14
图表28: 中游锂电材料-铁锂正极价格走势(万元/吨) .15
图表29: 中游锂电材料-三元正极价格走势(万元/吨) 15
图表30: 中游锂电材料-负极价格走势(万元/吨) .15
图表31: 中游锂电材料-隔膜价格走势(万元/吨) 15
图表32：中游锂电材料-电解液价格走势(万元/吨) 15
图表33：中游锂电材料-PVDF 价格走势(万元/吨) 15
图表34: 下游电池价格走势(元/Wh) .15
图表35: 中国动力电池产销两旺，行业高速增长（单位：GWh) .16
图表36: 三元电池销售结构 .16
图表37: 铁锂电池销售结构 .16
图表38: 三元电池月装机量（单位：GWh） 17
图表39: 三元电池装机份额 .17
图表40: 铁锂电池月装机量（单位：GWh） 17
图表41: 铁锂电池装机份额 17
图表42： EV电池月装机量（单位：GWh） 17
图表43: EV电池装机份额. 17
图表44: PHEV 电池月装机量（单位：GWh） .18
图表45： PHEV 电池装机份额. 18
图表46: 中国动力电池企业有40家左右给车企配套(单位：家) .18
图表47: 车企与电池厂配套关系 19
图表48：主要企业装机市场份额 19
图表49: 全球新能源车销量预测 20
图表50：全球新能源车销量预测 21

一、动力电池行业概况

1.1 动力电池是增长最快的制造业之一

近年来随着新能源汽车行业的快速发展，动力电池成为增长最快的制造业之一。在全球大力推进能源转型与碳中和的时代背景下，全球新能源车销量高增，2018 年全球新能源车销量还不到200万辆，到2022年已经年销1200多万辆，5年复合增速高达44%。新能源车行业的快速发展极大程度拉动了动力电池的需求，全球动力电池实际需求在过去5年增长超过4倍，2022年装机量超400GWh，实际需求超 500GWh,我们预计到2025年，全球动力电池装机量有望超过1TWh。

图表1：全球新能源车销量高增，25年将达到2000 万辆

资料来源：GGII中信期货研究所

图表2：全球动力电池需求高速增长，25年将突破1TWh

资料来源：GGI、动力电池产业创新联盟中信期货研究所

1.2动力电池行业拥有一条长产业链

动力电池产业链是一条很长的产业链，上游环节主要包括锂矿、钴矿、镍矿等矿产资源，中游锂电材料需要前驱体、正极材料、负极材料、电解液、隔膜、铝和铜箔，中游制造环节包括电芯制造、Pack封装、电池管理系统BMS，下游为新能源汽车、储能等。其中，生产环节涉及碳酸锂的锂电材料为前驱体、正极和电解液。锂电回收环节既可以看成下游环节(回收了旧电池)，也可以看成上游环节(提供了碳酸锂供给）。

图表3：动力电池产业链涉锂示意图

资料来源：公开资料、SMM、GGII中信期货研究所

1.3动力电池的工作原理

动力锂电池由正极、负极、隔膜、电解液等电池材料构成，其正、负极材料均能嵌脱锂离子。动力锂电池采用了一种类似于“摇椅式”的工作原理。在充放电过程中，其Li+可以在正极、负极间实现“穿梭式交换”。通过类似于“摇椅”的循环处理，完成锂离子动力电池的充电与放电过程。在锂电池的原理分析中，以“石墨”材料作为负极，“LiCo02”为正极的电池为例，整体的“自冲自放”式化学反应式如下所示。

图表4：锂离子电池充放电化学反应式（上式：正极，中式：负极，下式：电池)

资料来源：《锂离子电池发展现状及其前景分析》（闫金定，2014）中信期货研究所

相比其他蓄电池，动力锂电池具有以下优势：1）比能量高，锂电池的质量比能量和体积比能量可以达到150-250Wh/kg和320Wh/L以上，在目前的蓄电池路线中是最高的；2）放电电压高，锂电池的放电电压平台一般在3.2-4.2V；3）自放电低，在正常存放情况下，锂电池的月自放电率通常仅有5%；4)循环寿命长，无记忆效应，磷酸铁锂电池循环寿命可超过4000次，三元电池循环寿命可超过1000次；5）充放电效率高，电池循环充放电过程中的能量转换效率达到90%以上；6）工作温度范围宽，一般为负15℃至 45℃。

图表5：锂电池与其他二次电池能量密度比较

资料来源：《化学电源》（程新群，2008）中信期货研究所

图表6：动力锂电池能量密度不断提高

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

二、动力电池材料体系

2.1正极：三元逐渐式微，铁锂成为主流

正极材料为动力锂电池的核心材料，应该具备以下特点：1）工作电压高；2）循环寿命长；3）具有较高的化学稳定性和热稳定性，安全性能较高；4）具有较高的比容量；5）充放电性能好；6）制备方便。目前常用的正极材料性能指标如下所示。

图表7：动力电池常用正极材料及其性能参数

正极材料	磷酸铁锂	三元材料锰酸锂
比能量(Wh/kg)	549	588 480
比容量(mAh/g)	130-150	155-190 100-120
工作电压(V)	3.34	3.60 3.80
循环寿命(次)	4000	2000 1500
工作温度(C)	充电：0-45℃	充电：0-50°℃ 充电：0-40℃
工作温度(C)	放电：-20-55°℃ 放电：-20-60°℃	放电：-20-55°℃
优点	成本低廉，循环寿命很高自放电率低，能量密度高	成本低廉，工艺简单
缺点	能量密度低于三元	成本高于磷酸铁锂循环寿命较低
适用场景	电动汽车，储能，两轮车等电动汽车，消费电子	储能，电动工具

资料来源：公开资料中信期货研究所

由于铁锂电池具有更低的成本和价格，在过去两年碳酸锂价格从不到10万上涨到50多万的过程中，其价格优势在终端市场获得了更大的认可，市场份额由2021年初的不到40%提升至69%，成为主流。今年初以来由于碳酸锂价格大幅下跌但镍、钴价格相对坚挺，铁锂单位成本降幅不输三元，使其在终端市场的价格优势得以保持。根据动力电池产业创新联盟的数据，2023年上半年三元电池装机48.0GWh，同比增长5%，而铁锂电池装机达103.9GWh，同比增长61%，三元电池明显式微。

图表8：三元装机份额降至31%

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表9：铁锂装机份额达69%

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

2.2负极：石墨主导，新技术多点开花

负极材料为动力锂电池的核心材料，应该具备以下特点：1）能够容纳大量的锂离子，2）具有较高的离子电导率和电子电导率，3）良好的稳定性。负极材料主要分为碳和非碳两类，碳类负极材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳等，非碳类负极材料包括钛酸锂、锡基材料、硅基材料等。

石墨是靠范德华力结合的层状结构碳原子，具有良好的电导率、高结晶度和稳定的充放电平台，使得锂离子可逆嵌入和脱出，形成锂-石墨插层化合物LiC6进行储锂，其理论比容高达372mAh/g，并且其规模化量产得成本低于其他材料，石墨类负极材料为动力电池负极材料的主流。其他碳类负极材料中，硬碳材料的斜坡段储锂的倍率性能较好，因此更适合高功率的动力电池和混合动力汽车，但目前因成本和前驱体一致性问题尚未大面积应用。软碳较硬碳储锂点位更少，即倍率性能更差，但成本更低，生产中一致性好，未来有望应用于储能、电动工具、钠电池等领域。除此之外，硅碳负极、硅氧负极也在积极开发中。

图表10：动力锂电池负极材料分类

资料来源：《动力锂电池产业结构及发展展望》（田春筝，2018）中信期货研究所

2.3电解液：LiFSI和LiPF6共舞

电解液在正负极之间起运输离子和传导电流的作用，是动力电池的血液，理想的电解液应具备以下特点：1）离子电导率，电解质不具有电子导电性，但具有良好的离子导电性，一般温度范围内，电解质的电导率在1/1000-1/500S/cm之间；2）离子迁移数，电池内部输运电荷依赖离子的迁移，高离子迁移数可减小电极反应时的浓差极化，使电池产生高能量密度和功率密度，理想的锂离子迁移数应尽可能接近1；3)稳定性，电解液与电极直接接触时，应尽可能避免副反应发生，这要求电解质具备化学稳定性和热稳定性，可使用温度范围宽的电解液保障了锂离子电池高低温工作性能，较好的阻燃性保障了电池运行过程的安全性。

电解液由溶剂、溶质、添加剂三部分构成。常见的溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯 EMC等。LiPF6是目前产业化最成熟的锂盐，它在常用有机溶剂中具有适中的离子迁移数、适中的解离常数、较好的抗氧化性、较高的电化学可靠性、良好的铝箔钝化能力、可与各种正负极材料匹配。良好的性能加上规模效应导致的价格优势，使得LiPF6成为锂电池使用的最主要电解质锂盐。除此之外，电解液还需要添加成膜添加剂、过充保护添加剂、高低温添加剂、阻燃添加剂、倍率型添加剂等。

图表11：动力电池电解液的构成

资料来源：天赐材料招股说明书中信期货研究所

因为LiFSI可以稳定高活泼性金属镍，提高高镍三元电池的安全性，并且在高低温性能、循环寿命上具有一定优势，目前行业对电解液溶质的选择逐渐从成熟的LiPF6（六氟磷酸锂）转向添加新型锂盐LiFSI（双氟磺酰亚胺锂），天赐材料等龙头企业已经将LiFSI量产并加入电解液。据我们测算,仅考虑原材料成本LiFSI优于LiPF6,但LiPF6的制造成本更高（设备折旧、能耗、水电等），总生产成本LiFSI比LiPF6高出1-2万元/吨。

图表12：LiPF6和LiFSI锂盐性能对比

		LiFSI	LiPF6
基础物性	分解温度	>200℃	>80°℃
	氧化电压	≤4. 5V	>5V
	溶解度	易溶	易溶
	电导率	最高	较高
	化学稳定性	较稳定	差
	热稳定性	较好	差
	高温性能	好	一般

图表13：LiPF6和LiFSI生产成本对比

LiFSI	单耗 (吨)	单价(万元/吨) 占总成本
氯化亚砜	1.50	0.4 5%
氨基磺酸	0. 70	0.8 4%
氯磺酸	0.80	0.1 1%
氟化氢	0. 40	1.5 5%
碳酸锂	0.20	30 46%
原材料合计		7.8万元/吨 60%
LiPF6	单耗 (吨)	单价(万元/吨) 占总成本
无水氢氟酸	1. 80	1. 0 15%

	低温性能	好	一般
	循环寿命	高	一般
工艺成本	合成工艺	复杂	简单
工艺成本	成本	高	低

资料来源：调研纪要中信期货研究所

碳酸锂	0. 25	30	65%
五氯化磷	1. 70	0.5	7%
氢氧化钠	0. 09	0.5	1%
碳酸锂	0. 20	30	46%
原材料成本		10.0万元/吨	87%

资料来源：调研纪要中信期货研究所

2.4隔膜：湿法更适合高容量电池

隔膜分隔电池中的正负极，防止正负极板直接接触形成短路，薄膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。理想的隔膜应具备以下特点：1）厚度均匀，一致性好；2）优良的力学性能，拉伸强度和抗穿刺强度大；3）化学稳定性和热稳定性高。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性。按照微孔成孔机理不同可将隔膜工艺分为干法和湿法。湿法隔膜整体性能强于干法，适合做高容量电池。

图表14：干法隔膜与湿法隔膜性能对比

	要求	作用	干法		湿法异步拉伸同步拉伸
	要求	作用	单拉	双拉	湿法异步拉伸同步拉伸
工艺原理			晶片分离	晶型转换	热致相分离
一致性	在一定机械强度下	减小内阻，可大	一般		较好
厚度	尽可能小，越厚穿刺强度越好保证在良好透过性	功率充放电保证较低的电	20-50微米		5-10微米
孔径分布	的情况下满足不同电池性能的需求隔膜表面孔的直径	阻和较高离子导电性，提高电池能量密度，提	0.01-0.30微米		0.01-0.10微米
孔隙率	及分布的均匀性高于电池正常使用	升充放电性能	30-40%		35-45%
闭孔湿度	温度，低于熔化温度	防止电池过热防止隔膜熔化	145度		130度
熔断温度	尽可能高	造成电池内部再短路防止锂枝晶、极	170度		150度
穿刺强度横向拉伸强度	足够的	片毛刺刺穿隔膜造成短路	200-400 gf <100 Mpa		300-550 gf
纵向拉伸强度横向热收缩	足够的	防止变形	130-160 Mpa		130-150 Mpa 140-160 Mpa
纵向热收缩	较小的		<1% <3%		<6% <3%
产品			单层 PP/PE隔膜及复合隔膜	单层 PP 隔膜	单层 PE隔膜
成本			相对较低	最低	较高最高
环境友好			友好	需要成孔剂	需要大量溶剂

资料来源：恩捷股份招股说明书、旺财锂电中信期货研究所

2.5集流体：传统集流体盈利承压，复合集流体开始量产

集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，它不仅能承载活性物质，而且还可以将电极活性物质产生的电流汇集并输出，有利于降低锂离子电池的内阻，提高电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。锂电池的正负极点位决定了负极用铜箔，正极用铝箔。理想的集流体需要较好的导电性和延展性，并能抗耐电解质的腐蚀。在充电过程中集流体不能与锂离子发生反应，并应使尽可能多的锂离子实现可逆脱嵌。同时，集流体还需要具备一定的刚性，以支撑电池结构。

随着行业产能大量投放，传统集流体加工费今年下行较大，行业企业转向推进复合集流体研发和生产，目前龙头企业如B、S已接到订单开始量产。复合集流体是在高分子聚合物材料(PET、PP等)表面通过磁控溅射将非金属材料金属化，形成30-60nm的铜层，再通过水电镀方式增厚双面铜层各至1μm的复合金属箔。

复合集流体具有以下优势：1）可有效控制电池热失控。帮助实现电池100%通过针刺、高位跌落、重物冲击实验。2）可减轻负极锂枝晶问题。电池负极表面的凹凸不平会导致凸起处的电子电荷分布变多，导致更多的锂离子被吸引而发生沉积，形成锂枝晶，不可逆地缩短电池循环寿命，更有可能刺穿隔膜导致短路引发热失控。复合集流体的延展性更好，将产生褶皱缓解锂枝晶生长带来的压力，使锂离子沉积更加均匀。3）提升电池循环寿命。高分子材料相比金属具有低弹性模量，围绕电池内活性物质层形成层状环形海绵结构，在电池充放电过程中，吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力，保持极片界面长期完整性，电池的循环寿命实现提升5%。4）成本优势。6.5μm复合铜箔的量产成本低于可比6μm传统铜箔38%。

图表15：以负极集流体为例，传统集流体和复合集流体对比

	传统电解铜箔	复合铜箔
工艺原理	溶铜电解+电镀	真空镀膜(磁控溅射)+水电镀
组成	99.5%纯铜	PET/PP，铜种子层沉积，化学电镀
结构	①6μm铜	①1μ m铜+4.5μ mPET/PP+1μ m铜
特点	②4.5μm铜	②1 μ m铜+2.5μ mPET/PP+1 μm铜
	单位面积更重；	单位面积更轻，提高能量密度;
	导热性能较好；	阻燃结构设计控制内短路，安全；
	铜为主要成本。	原材料成本大幅降低，经济性好。

资料来源：调研纪要中信期货研究所

三、动力电池成本侧分析

3.1动力电池成本构成

正极、负极、隔膜、电解液为锂电池四大主材。其中，正极材料由锂金属氧化物构成，如磷酸铁锂、镍钴锂三元、锰酸锂、钴酸锂；电解质一般选择LiPF6、LiFSI等锂盐;隔膜一般为聚烯烃多孔膜；负极材料一般为石墨，在负极性能相似的情况下，锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。

按照最新的产业链调研数据，我们测算磷酸铁锂电池每GWh单耗为1940吨铁锂正极、1000 吨石墨负极、1250 吨电解液（包含180 吨六氟磷酸锂)和1900万平隔膜。按2023年7月的公开市场锂电材料价格静态测算，磷酸铁锂电池电芯成本中正极占比42.9%、负极8.2%、隔膜5.2%、电解液8.8%、集流体（铜箔+铝箔）占19.5%。按每GWh磷酸铁锂电池使用510吨碳酸锂测算(正极和电解液均用到碳酸锂作为原材料)，碳酸锂成本占电芯成本的1/3。若按动态视角，碳酸锂价格超过50万时碳酸锂成本接近电芯总材料成本的1/2。诚然，该测算基于所有的磷酸铁锂电池同质化以及采购流程和生产工艺相同的假设，但我们的测算旨在提供一个理论的成本模型并匡算磷酸铁锂电池市场平均的生产成本，以细化对锂电池市场的分析。

按照最新的产业链调研数据，我们测算三元523电池每GWh单耗为1700 吨5系三元正极、1000 吨石墨负极、1050 吨电解液和1550万平隔膜。按2023年7月的公开市场锂电材料价格静态测算，三元523电池电芯成本中正极占比62.4%、负极5.7%、隔膜3.0%、电解液6.7%、集流体（铜箔+铝箔）占10.0%。按每GWh三元523电池使用710 吨碳酸锂测算（正极和电解液均用到碳酸锂作为原材料），碳酸锂成本占电芯成本的1/3，镍占14%，钴占10%。若按动态视角，碳酸锂价格超过50万时碳酸锂成本超过电芯总材料成本的60%。在锂价上涨时，三元电池单位成本上升幅度比铁锂电池更大，这也是过去两年锂价大涨时三元市场份额逐渐下降的主要原因。

图表16：磷酸铁锂电池成本构成

资料来源：Wind、SMM中信期货研究所

图表17：三元523 电池成本构成

资料来源：Wind、SMM中信期货研究所

图表18：铁锂电池成本表

铁锂成本测算	每GWh单耗	单位	单位价格(万元)	单位成本(元/Wh)	成本占比
磷酸铁锂正极	1940	吨	9.8	0.189	42%
正极导电剂(AB)	30	吨	18.0	0.005	1%
正极黏贴剂(PVDF:LFP)	38	吨	13.5	0.005	1%
分散剂(NMP)	8	吨	2.0	0.000	0%
正极集体流(铝箔)	360	吨	3.0	0.011	2%
负极活性物质 (石墨)	1000	吨	3. 6	0.036	8%
负极粘结剂1(SBR)	30	吨	20.0	0.006	1%
负极粘结剂2(CMC)	30	吨	4.9	0.001	0%
负极集流体 (铜箔)	750	吨	10.7	0.080	18%
电解液	1250	吨	3.1	0.039	9%
隔膜	1900	万平	1. 2	0.023	5%
壳体&辊压膜&其他	1	套	0.1	0.050	11%
电芯材料成本合计		元/Wh		0.446
折旧		元/Wh		0.010
电费、人工等		元/Wh		0.040
合格率				97%
单Wh综合成本
其中：				0.511
碳酸锂	510	吨	30	0.153
六氟磷酸锂	180	吨	15.7	0.028	34% 6%

资料来源：GGII、SMM、Wind、鑫锂电中信期货研究所计算

图表19：三元523电池成本表

NCM523成本测算	每GWh用量		单位单位价格(万元)	单位成本(元/Wh)	成本占比
NCM5系正极	1700	吨	23.1	0.393	62%
正极导电剂(AB)	29	吨	18.0	0.005	1%
正极黏贴剂(PVDF:三元)	36	吨	32.5	0.012	2%
分散剂(NMP)	7	吨	2.0	0.000	0%
正极集体流 (铝箔)	330	吨	3.0	0.010	2%
负极活性物质 (石墨)	1000	吨	3.6	0.036	6%
负极粘结剂1(SBR)	39	吨	20.0	0.008	1%
负极粘结剂2(CMC)	39	吨	4.9	0.002	0%
负极集流体 (铜箔)	530	吨	10.0	0.053	8%
电解液(三元)	1050	吨	4.0	0. 042	7%
湿法隔膜	1550	万平	1. 2	0.019	3%
壳体&辊压膜&其他	1	套	0.1	0.050	8%
电芯材料成本合计		元/Wh		0. 629
折旧		元/Wh		0.010
电费、人工等		元/Wh		0.040
合格率				97%
单Wh综合成本				0.700
其中：	每GWh用量	单位	单位价格(万元)	单位成本(元/Wh)	成本占比
碳酸锂	710	吨	30.0	0.213	34%
镍	520	吨	17. 2	0.089	14%
钴	212	吨	30.0	0. 064	10%
六氟磷酸锂	121	吨	15.7	0.019	3%

资料来源：GGII、SMM、Wind、鑫锂电中信期货研究所计算

动力电池成本走势与碳酸锂价格息息相关。2021年至2022年三季度电池成本跟随碳酸锂上涨，但涨幅小于碳酸锂；2022年四季度电池成本没有跟随锂价创新高，只是小幅上涨，主要系电解液、集流体等供给释放，导致价格下跌；2023年一季度碳酸锂价格暴跌，电池成本相应下降。

铁锂电池较三元始终有2毛左右的成本优势，峰值时期铁锂成本为0.86元/Wh，三元523则高达1.10元/Wh，当前铁锂成本为0.55元/Wh，三元523成本为0.71元/Wh。锂价的波动也给电池行业盈利带来巨大的不确定性，按原材料单耗成本模型测算，动力电池单位盈利在盈亏平衡至每Wh0.25元之间波动，铁锂的单位盈利水平在2022年以后始终好于三元。

图表20：动力电池单位成本(元/Wh)

资料来源：SMM中信期货研究所

图表21：动力电池单位利润(元/Wh)

资料来源：SMM中信期货研究所

3.2锂电材料价格分析

动力电池涉及的上游矿产为锂、镍、钴。锂价在2018、2019、2020年处于下行通道，2021、2022年大幅上涨，今年以来先大幅下跌后大幅反弹，整体波动较大。镍价2020、2021年处于上行通道，2022年初发生逼仓事件大幅波动，今年以来小幅下跌。钴价格过去7年整体宽幅震荡，2020、2021年跟随基本金属上涨，2022年大幅下跌，今年低位震荡。从影响因子排序上，锂价波动对锂电池成本和盈利的影响最大，镍价第二，钴价波动影响相对较小。

图表22：上游资源-钴价走势(万元/吨)

资料来源：SMM中信期货研究所

图表23：上游资源-镍价走势(万元/吨)

资料来源：SMM中信期货研究所

图表24：上游资源-锂价走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

图表25：上游资源-锂盐价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

动力电池涉及的中游锂电材料包括正极前驱体、正极、负极、隔膜、电解液、PVDF、铜箔铝箔等，目前所有环节实际投运产能均超过行业需求，各环节间只是过剩时点早晚和过剩多少的差异，因此锂电材料价格普遍承压，电池价格也因此自高位回落超35%。和碳酸锂价格走势正相关的环节为前驱体、正极、电解液，因为他们的主要原材料均为碳酸锂。负极环节价格波动幅度相对较小，主要和能源价格有关；隔膜环节价格稳定；PVDF 环节的产能过剩时点最早，2022上半年末价格就进入了下行通道。

图表26：中游锂电材料-磷酸铁价格走势(万元/吨)

资料来源：SMM中信期货研究所

图表27：中游锂电材料-三元前驱体价格走势(万元/吨)

资料来源：SMM中信期货研究所

图表28：中游锂电材料-铁锂正极价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

图表29：中游锂电材料-三元正极价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

图表30：中游锂电材料-负极价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

图表31：中游锂电材料-隔膜价格走势 (万元/吨)

图表32：中游锂电材料-电解液价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所

图表33：中游锂电材料-PVDF价格走势(万元/吨)

资料来源：Wind中信期货研究所
资料来源：Wind中信期货研究所

图表34：下游电池价格走势(元/Wh)

资料来源：Wind中信期货研究所

四、动力电池需求侧分析

4.1中国动力电池销售情况

2023年上半年中国动力电池产销两旺，供给增速高于需求增速。上半年中国动力电池产293.6GWh，累计同比增长36.8%，销256.5GWh，累计同比增长17.5%，供给超过销售37GWh。256.5GWh 的销量包含了152.1GWh 的装车，56.7GWh 的出口，以及31.5GWh的储能。因此，动力电池的下游结构为45%纯电动装车，9%插混装车，22%出口，12%储能，其余为流通和库存。

图表35：中国动力电池产销两旺，行业高速增长（单位：GWh)

资料来源：Wind中信期货研究所

结构上，三元电池的出口比例高于铁锂，铁锂电池在装车和储能上应用多于三元。2023年上半年三元电池销99.8GWh，占比39%。其中48.0GWh用于装车，39.4GWh 用于出口，0.3GWh用于储能。上半年铁锂电池销156.3GWh，占比61%。其中103.9GWh用于装车，17.2GWh用于出口，31.2GWh用于储能。

图表36：三元电池销售结构

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表37：铁锂电池销售结构

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

2023年上半年装车端三元式微。上半年三元电池总装机48GWh，同比增长35%，份额下滑到32%。铁锂电池总装机104GWh，同比增长61%，份额提升至68%。

图表38：三元电池月装机量（单位：GWh）

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表39：三元电池装机份额

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表40：铁锂电池月装机量（单位：GWh）

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表41：铁锂电池装机份额

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

2023年上半年插混装机翻番增长。上半年EV电池总装机116.5GWh，同比增长32%，份额83%。PHEV电池总装机23.6GWh，同比增长129%，份额提升至17%。

图表42：EV电池月装机量（单位：GWh)

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表43：EV电池装机份额

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表44：PHEV电池月装机量（单位：GWh）

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表45：PHEV电池装机份额

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

4.2中国动力电池市场格局

中国动力电池有40家左右给车企配套。在月均动力电池装机量超过100MWh的车企中：宁德时代拿到了三家独供，分别是理想、宝马、上汽大众，以及九家一供，分别是特斯拉(82%)、吉利(66%)、蔚来(98%)、长安(67%)、哪吒(43%)、东风(50%)、一汽(58%)、金龙(71%)、一汽丰田(57%)。

中创新航拿到了一家一供，为广汽乘用车(47%)，以及五家二供，分别为吉利(17%)、蔚来(2%)、长安(17%)、小鹏(25%)、零跑(29%)。

比亚迪除了自供，还外售给了长安、东风、一汽和一汽丰田。

国轩高科拿到了三家一供，为上汽通用五菱(44%)、奇瑞(45%)、北汽新能源(88%)。

亿纬拿到了小鹏的一供和哪吒的二供。7)孚能拿到了奔驰的一供和金龙的二供。

图表46：中国动力电池企业有40家左右给车企配套（单位：家)

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所

图表47：车企与电池厂配套关系

	1-5月装机量电池供应商			宁德时代中创新航比亚迪国轩亿纬蜂巢孚能欣旺达多氟多瑞浦 LG								SKI	塔菲尔其他
国	32.12	自供			100%
T TISLA	13.85	仅宁德、LG	82.2%								17.8%
① 广汽乘用车 1	10.50	中航、宁德、孚能等	40. 2%	46. 8%			5.3%	7. 7%					0. 1%
吉利汽车	8.10	宁德、中航、国轩等	66.3%	16.9%		9.3%1.4%			5.6%	0.0%	0.0%			0.5%
理想	4.48	仅宁德仅宁德、中航	100%
	国			98.3% 1. 7%
长安汽车 □	3.21	宁德、中航、国轩等		67.0%	16. 2% 3. 1%	13.5%								0. 2%
上现通用五档 E	2.69	国轩、宁德、瑞浦等		14.5% 7.7%			44.5%0.0%		7.1%	5.7%	11. 1%			9. 5%
	√ 63	仅宁德		100. 0%
X小鹏 Y哪吒	22 26	亿纬、中航、宁德等宁德、亿纬、捷威等		20.2%	24.9%		32.8%3.1%		19.1%
长城汽车	1.99	蜂巢、宁德、国轩等		43. 0%				33.3% 5.3%						18. 4%
	1 95 62	蜂巢、中航、塔菲尔等		26.7%		27.5%		45.8%					0.0%
LEARMOTOR ?	j	仅宁德	0. 2%		28.8%	9. 7%		35. 3%			3.4%		22. 7%
上汽大众 ?	138	宁德、欣旺达、孚能等		100.0%
东风汽车	1.22	国轩、多氟多、宁德等		50. 4%	2. 1%	3.5%	2.3%0.4%		6.0% 19.3%	0. 6%	5. 6%			9. 8%
奇瑞汽车	.20			20.1% 8.3%		45.1%				20.8%				5.6%
田中国一汽	. 00		宁德、比亚迪、塔菲尔等 58.1%		41. 7%			0. 0%					0.2%	0. 1%
田 Mercedes-Benz	.78	仅孚能、SKI、宁德	7.7%					62. 2%				30.1%
A	. 60	宁德、孚能、亿纬等仅国轩、宁德		71. 1% 0. 1%			3. 6%8.1%		16. 2%					0. 9%
Rnie BJev	0.57	仅宁德、比亚迪、松下		12.5%		87.5%
一汽丰田	0.50	宁德、比亚迪、国轩等	56.7%		41. 0%									2. 3%
FoTonp	10.33	仅宁德、盟固利		94.1%	2.9%	2.0%								1. 0%
YuONG	0.33		98. 2%											1. 8%
瑞驰新能源	0.31	国轩、中航、亿纬等	6.0%		25.9%		34.6%9.4%							24.0%
JAC	0. 28	国轩、远景、宁德等					88.7% 1.1%							7. 2%
江淮汽车		注：因篇幅限制仅呈现部分车企，入选车企装机量占全市场比重约为88%。	3. 0%

资料来源：GGII中信期货研究所计算

按装机量测算,6月宁德份额45.1%,比亚迪达27.4%,中创新航8.8%,亿纬4.5%，国轩3.7%，动力电池行业CR5 高达90%。

图表48：主要企业装机市场份额

资料来源：动力电池产业创新联盟中信期货研究所计算

4.3动力电池需求预测

基于我们对新能源车销量的中性预测和对储能电池出货的乐观预测，折算 EV、PHEV、低速电车、商用车带电量后，我们测算2023/24/25年全球动力电池实际需求为925/1267/1660GWh，同比增长33%/37%/31%。目前全球前10家电池厂产能已经能够很好满足行业需求，行业供给比较宽松，后排企业竞争压力较大。

图表49：全球新能源车销量预测

单位：万辆	2019	2020	2021	2022	2023E	2024E	2025E
中国市场	142	146	377	712	895	1113	1345
新能源乘用车 (内销)	102	111	299	566	691	843	994
新能源乘用车（内销）增速	8%	9%	169%	89%	22%	22%	18%
新能源乘用车渗透率	5.0%	5.8%	15. 1%	27.1%	35. 4%	42. 1%	49.7%
新能源乘用车 (出口)	25	22	59	112	157	204	265
新能源乘用车（出口）增速	73%	-12%	163%	90%	40%	30%	30%
新能源商用车 (含出口）	14	12	18	34	47	66	86
中国商用车渗透率	3.3%	2.3%	3.9%	10. 2%	10.5%	14.7%	19.1%
海外市场	96	170	303	393	505	723	889
欧洲市场	54	127	216	251	292	437	525
欧洲新能源车销量增速	49%	135%	70%	16%	16%	50%	20%
欧洲渗透率	3%	9%	15%	16%	18%	26%	31%
美国市场	32	32	65	100	150	195	234
美国新能源车销量增速	-9%	1%	102%	53%	50%	30%	20%
美国渗透率	2%	2%	5%	8%	12%	15%	18%
日韩市场	7	7	15	25	41	61	91
日韩新能源车销量增速	-11%	0%	102%	73%	60%	50%	50%
日韩渗透率	1%	1%	2%	4%	6%	9%	13%
其他国家和地区	3	3	7	16	23	30	39
全球新能源车销量	213	293	620	993	1243	1632	1970
全球市场增速	8.5%	37.7%	111. 7%	60.1%	25.2%	31.3%	20.7%

资料来源：GGII、Wind、乘联会、中汽协、海关总署、崔东树微信公众号中信期货研究所预测

图表50：全球新能源车销量预测

	2019	2020	2021	2022	2023E	2024E	2025E
动力市场：
中国市场
乘用车 (内销)	102	111	299	566	691	843	994
PHEV份额	21%	19%	18%	25%	31%	28%	25%
欧洲市场
乘用车(内销)	54	127	216	251	289	434	520
PHEV份额	34%	44%	46%	39%	32%	30%	28%
美国市场
乘用车 (内销)	32	32	65	100	150	195	234
PHEV份额	2%	1%	25%	19%	19%	18%	17%
日韩市场
乘用车(内销)	7	7	15	25	41	61	91
PHEV份额	26%	30%	29%	20%	26%	28%	28%
其他市场	3	3	7	16	23	30	39
全球商用车	25	43	69	120	192	249	299
对应锂电池需求：
全球动力电池装机	85	118	255	418	550	766	1007
全球动力电池实际需求	111	153	332	543	715	996	1310
动力电池增速	9%	38%	117%	64%	32%	39%	31%
全球储能电池需求	19	35	79	144	202	262	341
储能电池增速	83%	85%	124%	84%	40%	30%	30%
【合计】全球动力电池需求	136	195	417	695	925	1267	1660
全球锂电池需求增速	15%	43%	114%	66%	33%	37%	31%
【合计】Top10电池厂产能	180	470	856	1577	2161	2604	3172

资料来源：GGII、Wind、中汽协、乘联会、海关总署、汽车动力电池产业创新联盟、公司公告中信期货研究所预测

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动力电池材料体系与市场分析

报告要点

摘要：

有色金属研究团队

研究员：

李苏横

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目录

图目录

一、动力电池行业概况

1.1 动力电池是增长最快的制造业之一

1.2动力电池行业拥有一条长产业链

1.3动力电池的工作原理

二、动力电池材料体系

2.1正极：三元逐渐式微，铁锂成为主流

2.2负极：石墨主导，新技术多点开花

2.3电解液：LiFSI和LiPF6共舞

2.4隔膜：湿法更适合高容量电池

2.5集流体：传统集流体盈利承压，复合集流体开始量产

三、动力电池成本侧分析

3.1动力电池成本构成

3.2锂电材料价格分析

四、动力电池需求侧分析

4.1中国动力电池销售情况

4.2中国动力电池市场格局

4.3动力电池需求预测

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有色与新材料专题报告（锂）：动力电池材料体系与市场分析-20230718-中信期货-22页