◾磷酸铁锂生产工艺多样化，液相法和固相法各有优势，可能分别主打储能和动力市场。凭借成本和循环性能优势，磷酸铁锂电池在储能和中短续航里程车型中具有优势，未来可能是这两个领域主选路线。去年下半年以来，磷酸铁锂车型装机占比快速提升，同时两轮车、储能等领域需求高增长，导致上游的铁锂正极供需紧张。铁锂正极本身扩产周期快，但其前驱体磷酸铁受环保等约束扩张相对较慢，目前是限制铁锂电池扩张的主要因素。预计较早储备磷酸铁产品与产能，以及德方等未采用磷酸铁工艺但也保持快速扩张的企业，有望获得阶段性的较高回报。
摘要
固相法、液相法各有优势，各有应用场景。磷酸铁锂正极工艺路线整体分为液相法和固相法两类，液相法产品稳定性好，制备的电池循环次数优势非常突出，有希望主导未来的储能电池市场；此外，液相工艺理论上可兼容低品位锂源，有可能因锂源环节差异体现出成本优势。固相法中主要分为磷酸铁、草酸亚铁、铁红工艺，其中磷酸铁工艺简单、产品克容量较高，是目前主流的工艺路线。草酸亚铁工艺是比较传统的工艺，产品的压实密度和循环性能均较好，但其生产过程有安全隐患。此外，龙蟒佰利、中核钛白等化工企业通过钛白粉副产的硫酸亚铁制备磷酸铁锂的工艺也逐步走向量产。
磷酸铁锂电池市场快速增长，潜力大。在车用领域，商用车市场铁锂占比超过95%，一直是铁锂应用的主战场；近2年CTP、刀片电池、材料掺杂改性、表面包覆等电池结构和电化学体系的创新与优化大幅推广，铁锂在乘用车领域占比由2019年的6%左右提升至今年前4月的29%，未来铁锂电池有可能在中短距离续航的乘用车型中占据很重要的位置。同时，随着可再生能源占比持续快速提升，未来的电网将面临巨大挑战，储能可能成为未来投资主要方向之一，铁锂电池应该是最有竞争力的短时储能方式，这将是一个新的巨大的潜在需求领域。
前驱体可能阶段性制约铁锂电池放量。去年下半年以来随着铁锂需求快速提升，铁锂正极开始供需紧张，价格由去年下半年不到4万/吨上涨至目前的5-5.5万/吨。不过铁锂正极扩产门槛较低，一般扩产周期半年多，今年下半年新增产能将陆续投放。然而，磷酸铁生产中易产生大量废气，环保要求高，一般扩产周期约1-1.5年。预计铁锂正极特别是前驱体的供需紧张状态可能会持续到明年初或者明年上半年。目前天赐材料、湖南雅城、湖南裕能、安达、安纳达等企业磷酸铁产能的扩张比较快，此外，德方纳米和湖南升华不需要磷酸铁（德方液相法不需要，升华需要草酸亚铁），也在高强度扩张。总体来看，前驱体企业，或者不受前驱体供应限制的正极公司，可能获得阶段性较高的盈利。
投资建议。铁锂电池与正极公司：宁德时代、亿纬锂能、德方纳米（汽车）、富临精工（汽车）、安纳达（化工）、龙蟠科技（化工）；此外，VC添加剂公司受益：新宙邦（联合化工）、永太科技（化工）、奥克股份（联合化工）。
风险提示。行业需求不及预期、竞争加剧的风险、铁锂技术升级不及预期。
一、固相法、液相法各有优势，工艺存在多样化
1.1 工艺路线多样化
磷酸铁锂规模化制备方式分为固相法和液相法两类，液相法产品粒径均匀，寿命更优，且工序能耗更低，但技术壁垒性更高，同时采用硝酸生产会产生氮氧化物副产品，环保要求高。固相法产品均一性相对不及液相，但工艺成熟、易于控制、产品压实密度和比容量更高，为市场大部分企业的铁锂生产方案：
固相法：固相法是目前为大多数企业采用的合成方法，细分包括碳热还原法、高温固相反应法等。以碳热还原法为例，制备过程中，将铁源、磷源、锂源按化学计量配比混合均匀，在氮气、氩气等保护气体中先经过1~5h较低温度处理，完成材料预分解，再经高温处理5~20h制得。
液相法：包括共沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法等。以溶剂凝胶法为例，制备过程中将锂源、铁源、磷酸根源、掺杂元素等按照计量比例溶于含络合剂的水溶液中，并与分散碳纳米管、助剂后的水溶液混合，通氮气条件下于100~200℃加热1~2小时得到凝胶前驱体，再经烧结3~16h制得磷酸铁锂。（注：固相法、液相法细分技术方案流程存在较大差异）
1.2 液相法：循环和成本优势突出，可能主导储能市场
液相法产品均一性、循环性能更优。德方纳米为液相法路线的典型代表，公司在传统液相法方案技术上优化调整，开创“自热蒸发液相合成纳米磷酸铁锂技术”，综合了自热蒸发及非连续石墨包覆技术，常温常压下将锂源、铁源、磷源及辅料混合后自发反应，自热蒸发水分得到前驱体，烧结过程引入碳源，制得非连续石墨烯包覆的磷酸铁锂材料。
液相法铁锂材料均一性更优，且产品循环寿命更长。据德方纳米公告，DY-1系列铁锂材料循环6000周容量保持率80%以上，DY-3、DY-6同样实现5000周循环容量保持率80%，较市场固相法产品更具优势，尤其适合对循环次数要求更高的储能领域。
铁锂以材料成本为主。磷酸铁锂成本构成中，材料占比约70-80%，其中锂源、磷源、铁源分别约50%、13%、6%，电力占比超过10%，直接人工占比不足5%。
液相法差异化技术方案形成成本优势：
1）可以自制硝酸铁。结合配比假设，得到液相法磷酸铁锂的成本模型。测算显示自制硝酸铁带来约3000元/吨的成本降幅。
2）能耗更低。假设报价水平下，采取外购硝酸铁的液相法较固相法在材料成本上相当，但德方纳米单吨产品电耗由2014年近1.5万度降至当前的0.6-0.7万度，大幅削减能耗费用。考虑液相法的能耗减省，实际成本或仍略有优势。
3）兼容磷酸锂，未来或仍然具备降本空间。液相法理论上可以兼容磷酸锂作为锂源，而磷酸锂能够同时兼顾锂源、磷源，较碳酸锂成本优势明显。目前磷酸锂供应不多，一方面由于碳酸锂仍是主流材料，磷酸锂需求有限，另一方面在于铁锂的循环产业还没有建立起来，若回收产业链形成，磷酸铁锂即可回收制作磷酸锂。查阅专利情况，目前德方纳米已申请盐湖提锂制磷酸锂、废旧铁锂电池回收制备磷酸锂的相关专利，存在提供进一步降本的潜在可行性。
1.3 固相法：压实密度和比容量是优势，动力领域应用较多
固相法分为三种主流路线。根据铁源的不同,固相法又可细分为磷酸铁、草酸亚铁与铁红（氧化铁）三个路线。
磷酸铁工艺最为普及，工艺简单、产品克容量较高，根据调节PH值的原料不同再分为氨水法、氢氧化钠法，据产业反馈整体成本氨水法略低。
草酸亚铁工艺是比较传统的工艺，产品的压实密度和循环性能均比较优秀，但有一定的生产风险。而铁红成本最低但是生产出来的产品性能也相对较差，主要用在储能领域。
1.4磷酸铁锂新晋玩家-钛白粉企业
钛白粉企业切入磷酸铁锂行业。中核钛白于2021年2月发布公告称将投资总共120亿用于建设50万吨磷酸铁锂项目，同时于2021年5月公告了与之匹配的50万吨磷酸铁产能的建设规划。除去中核钛白，龙蟒佰利、安纳达等钛白粉企业也有着相应的磷酸铁锂项目的规划。
原有副产物再利用，理论成本端优势明显。中核作为钛白粉领域的领先企业，其钛白粉主要副产物中的废酸、酸性废水、硫酸亚铁可以作为生产磷酸铁锂的原材料，根据公司公告显示的循环产业示意图可知，公司主要采用固相法中的磷酸铁工艺，公司凭借其原材料端的优势可大幅降低磷酸铁锂的生产成本。此外，公司计划将该项目的生产场地与起水溶性磷酸一铵项目生产场地、钛白粉生产基地布局在一个区域内，通过精心规划的横向循环从而优化原材料运输、能源输送端的成本，理论上说，钛白粉公司的确具有生产磷酸铁锂独特的资源优势、成本优势，但实际上情况可能会相对复杂，公司并未积累过相应技术可能会在磷酸铁锂产品具体生产流程、客户的质量检测上有一定阻碍，还需进一步观察。此外，磷化工在向下拓展产业链生产磷酸铁锂时也有着磷源的成本优势。
二、磷酸铁锂市场发展路线清晰明确
磷酸铁锂正极材料由Fe-O（八面体）、PO4（四面体）交叠形成橄榄石结构，且铁离子与氧离子电势无交集，其物理/化学稳定性及寿命表现出色，且材料相对更为环保。而由于Li+移动通道的差异（三元晶体结构中，Li+可以在二维平面内移动，而铁锂材料仅提供一维的通道）造成铁锂导电性不及三元，也正因此铁锂正极材料通常覆碳或增加其他离子，此外170mAh/g理论容量也低于三元280mAh/g。
国内铁锂行业发展历程可分为三个阶段：
1）导入期：行业初期以公交车为主，磷酸铁锂占据大部分市场份额。电车推广初期对公交客车补贴优厚，铁锂凭借安全稳定的优势在公交客车领域率先规模化应用，2016年铁锂电池装机占比70%，需求高景气带动铁锂正极单价在2016年一度超过11万元/吨。
2）平台期：政策引导下乘用车+三元体系发力，铁锂经历较长的平台期。2016年11月《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》对此前补贴方案进行了进一步细化，引入电池能量密度门槛，且逐步调增续航里程要求。同时电动车市场逐步由公交车切换为乘用车主导，在此背景下三元体系高能量密度优势放大，份额抬升，而铁锂装机增量有限，2019年磷酸铁锂动力电池市场份额降至32.5%，正极材料报价持续回落。
3）复苏期：由动力+储能引领开启铁锂的新一轮复苏。2020年起，铁锂在动力市场表现逐渐回暖，需求向好，带动铁锂正极材料报价由低点回升至目前近5万元/吨。中期视角下，风光+储能模式有望逐步落实，铁锂电池在稳定性、循环寿命上的优势成为现阶段电化学储能的优选，储能将提供增量空间。
2.1 动力市场，铁锂在中短续航市场有竞争力
2019年下半年开始，宁德时代CTP思路打破电芯-模组-pack框架，在电芯能量密度维持的情况下，由物理结构层面提升成组效率，提供了低能量密度电芯全新的生态空间。2020年比亚迪刀片电池发布，基于LFP材料体系实现电池包能量密度达到140Wh/kg，大幅缩小与三元体系的差距。随Model3、比亚迪汉、宏光MINI等爆款车型的销量走高，铁锂在动力领域逐渐复苏，2021年一季度，磷酸铁锂装机占比回升至40.5%。
2.2 储能行业高歌猛进，铁锂优势突出
波动性电源占比提升，储能需求呈现刚性。当前风光渗透率仍处在低位，现阶段存量火电机组仍可提供足量的调度空间及系统惯量支撑，电网可以“消纳”光伏提供的波动出力。但未来风光波动性电源占比持续提升，传统能源调控能力弱化，从电网稳定性角度看储能是提升可再生能源占比的必然。
储能技术方案众多，包括机械储能、电化学、化学储能、电磁储能等，各类储能方式的技术特征、产业化成熟度及经济性存在明显差异。2019年全球储能装机总容量约185GW，其中抽水蓄能占据92.6%，以锂电池为主的电化学储能占5.2%。虽然存量结构中，抽水蓄能占绝大部分份额，但电化学储能在新增储能装机占比快速提升，2019年电化学储能新增装机2.9GWh，增量份额占比达到63%。
以铁锂为代表的的电化学储能是现阶段的优选方案。1）锂电功率、容量、放电时长等技术特征满足现阶段储能需求。短期内储能的主要场景仍是在平滑风光出力、参与系统调频等短周期应用为主，锂电池储能安装配置方式灵活，充放电周期在小时级别，装机容量达到兆瓦级别，与场景需求匹配。此外，从经济性角度，锂电池储能能量转换效率超过90%，减少充放电过程中的电能损耗造成的机会成本。2）储能场景下，铁锂能量密度劣势弱化，循环寿命优势体现为更低的度电成本。储能场景对质量、体积要求放宽，磷酸铁锂能量密度的劣势弱化。铁锂本身低报价，加之循环性能远优于三元锂电池，使得铁锂储能单次充放电成本更低。
据CNESA预测，2021年国内电化学储能装机容量将达到5.8~6.6GWh，对应新增装机2~3GWh，2025年储能装机达到35GWh以上。储能市场的快速增长将提供铁锂新的成长空间。
三、磷酸铁锂供需紧张，实际扩张瓶颈在前驱体
去年下半年以来磷酸铁锂供需紧张。去年下半年以来磷酸铁锂车型装机占比快速提升，同时两轮车、储能等领域的需求高增长，导致磷酸铁锂供需紧张，价格由去年下半年不到4万/吨，上涨至目前的5-5.5万/吨。
今年下半年开始磷酸铁锂产能投放力度加大。磷酸铁锂正极本身扩产门槛相对较低，一般扩产周期半年多，2020年行业名义产能约30万吨，今年上半年行业仅德方纳米等少量企业有新增产能投放，下半年预计行业产能将增加至50万吨左右，其中包括少部分利用率不高的老旧产能。
磷酸铁产能可能是瓶颈，供应紧张可能维持到明年初或明年上半年。磷酸铁的生产中（磷酸铁晶化步骤）易产生大量燃烧废气（烟尘、SO2、NOx），环保要求较高，同时，客户对杂质异物控制要求持续提升对生产工艺的控制也有较高的要求，一般扩产周期约1.5年左右，周期长于磷酸铁锂。根据扩产周期判断，预计铁锂行业的供需紧张关系可能持续到明年上半年。
此外，德方纳米和湖南升华不需要磷酸铁（德方液相法不需要，升华需要草酸亚铁），也在高强度扩张，若产能扩张速度更快可能市场份额提升比较快。
部分提前储备与扩张的企业有望快速抢占份额。目前天赐、雅城、裕能、安达等企业磷酸铁产能的扩张比较快，德方、升华也在加速。
总体来看，前驱体企业，或者不受前驱体供应限制的正极公司，可能获得阶段性较高的盈利回报。
3.2 VC添加剂等环节可能收益
VC自去年Q4开始供应紧张，目前供应缺口正在放大。从2020年Q4开始，VC等常规电解液添加剂供应开始吃紧，到今年Q1后期，已出现明显的供应缺口，部分龙头电解液公司也开始以高于当时市场价格收集库存。尽管终端需求受供应链限制增长并不明显，但中游公司考虑到产品库存各环节排产环比仍在增长，由于上半年还没有新的供给投放，我们分析该缺口正在进一步放大。
随着供应不断吃紧，VC价格自2020年Q4开始明显、持续上涨，目前市场价格已经达到27万元/吨，较去年均价15-16万元上涨68-80%。
与磷酸铁锂电池快速发展有关。VC添加剂缺口变大，除了行业终端需求增长外，也与目前主流磷酸铁锂电池配方中其使用比例提高有关。去年以来，铁锂电池需求快速提升，而铁锂电池配方VC一般超过3%，导致VC需求激增。
积极扩产添加剂。江苏华盛是目前全球最大的电解液添加剂公司，目前有3000多吨添加剂产能，扩产项目正在推进，预计将在2022年底投运。
新宙邦拟通过持股76%的子公司江苏瀚康扩建5.9万吨锂电材料，其中一期项目为2.93万吨包括CEC、FEC、VC、DTD等（可能很大部分是制备FEC与VC的原材料CEC）。
奥克股份持股35%的苏州华一通过全资子公司在大连计划扩产11.65万吨添加剂与电解质项目，其中包括：6万吨CEC（制备添加剂的原材料）、1万吨VC、1万吨FEC、6000吨PS、5000吨LiDFP等。
永太科技在内蒙古乌海规划5000吨VC、3000吨FEC产能，综合考虑环评和调试周期，预计今明年有望陆续投放。
前瞻布局VC的企业可能可以阶段性获得超额回报。综上，我们分析VC等添加剂正在成为电解液公司新的抢夺的制高点，相应有技术、产品、产能储备的公司，在未来数年有望获得超额盈利回报。
投资建议
磷酸铁锂生产工艺多样化，液相法和固相法各有优势，目前分别主打储能和动力市场。凭借成本和循环性能优势，磷酸铁锂电池在储能和中短续航里程车型中优势明显，未来很可能是这两个领域主要的电池配置方向。去年下半年以来，磷酸铁锂车型装机占比快速提升，同时两轮车、储能等领域的需求高增长，导致磷酸铁锂供需紧张。铁锂正极本身扩产周期比较快，但磷酸铁由于环保等原因扩张较慢，正在成为限制铁锂产能扩张的主要因素。预计较早储备磷酸铁产品与产能，以及德方等未采用磷酸铁工艺，但也保持快速扩张的企业，有望获得超额回报。
推荐与关注：
铁锂电池公司：宁德时代、亿纬锂能；
铁锂正极/前驱体公司：德方纳米（汽车）、富临精工（汽车）、安纳达（化工）、龙蟠科技（化工）；
VC添加剂：新宙邦（联合化工）、永太科技（化工）、奥克股份（联合化工）。
风险提示
1）行业需求不及预期。如果受到产业政策变化、配套设施建设和推广、客户认可度等因素影响，可能导致新能源汽车行业需求出现较大波动。
2）竞争加剧的风险。铁锂正极行业近5年连续出现了新的技术迭代与升级，主流路线从草酸亚铁演变为磷酸铁，近2年德方的液相法路线也逐步打开市场，未来龙蟒百利、中核钛白等化工企业也在进入该市场，可能造成行业竞争加剧，进而导致行业价格下行。
3）铁锂技术升级不及预期。去年以来铁锂在电动车领域占比迅速提升，主要系电池结构设计迭代、掺杂包覆等技术应用带来的，若未来技术升级慢于预期，可能导致铁锂的应用低于预期。
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◾游家训：浙江大学硕士，曾就职于国家电网公司上海市电力公司、中银国际证券，2015 年加入招商证券，现为招商证券电气设备新能源行业首席分析师。
◾刘珺涵：美国克拉克大学硕士，曾就职于台湾元大证券，2017年加入招商证券，覆盖新能源汽车中游产业。
◾刘巍：德国斯图加特大学车辆工程硕士，曾就职于保时捷汽车，沙利文咨询公司，2020年加入招商证券，覆盖新能源车产业链、工控自动化。
◾赵 旭：中国农业大学硕士，曾就职于川财证券，2019年加入招商证券，覆盖风电、光伏产业。
投资评级定义
◾公司短期评级
以报告日起6个月内，公司股价相对同期市场基准（沪深300指数）的表现为标准：
强烈推荐：公司股价涨幅超基准指数20%以上
审慎推荐：公司股价涨幅超基准指数5-20%之间
中性： 公司股价变动幅度相对基准指数介于±5%之间
回避： 公司股价表现弱于基准指数5%以上
◾公司长期评级
A：公司长期竞争力高于行业平均水平
B：公司长期竞争力与行业平均水平一致
C：公司长期竞争力低于行业平均水平
◾行业投资评级
以报告日起6个月内，行业指数相对于同期市场基准（沪深300指数）的表现为标准：
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回避：行业基本面向淡，行业指数将跑输基准指数
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