前言
三元前驅(qū)體是三元正極最核心的上游產(chǎn)品。隨著新能源車滲透率持續(xù)提升，動(dòng)力電池需求快速增長，三元前驅(qū)體也將迎來增長機(jī)遇。預(yù)計(jì)2024-2027 年全球三元前驅(qū)體出貨量由101 萬噸增長至154 萬噸，CAGR為15%。近年來，隨著國內(nèi)廠商技術(shù)水平不斷提升，生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，我國成為三元前驅(qū)體主要生產(chǎn)國，2024年H1產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的88.1%。三元前驅(qū)體的技術(shù)壁壘使得行業(yè)集中度較高。2023年國內(nèi)三元前驅(qū)體行業(yè)出貨量CR5為75%，其中中偉股份市占率接近30%，湖南邦普、格林美、華友鈷業(yè)市占率均超10%。伴隨動(dòng)力電池對(duì)續(xù)航能力、安全性等要求逐漸提升，三元正極材料及前驅(qū)體材料正持續(xù)走向高鎳化、單晶化。
一、全球新能源車持續(xù)滲透下，三元前驅(qū)體市場(chǎng)需求有望穩(wěn)中有升
三元前驅(qū)體是三元正極最核心的上游產(chǎn)品。隨著新能源車滲透率持續(xù)提升，動(dòng)力電池需求快速增長，三元前驅(qū)體也迎來增長機(jī)遇。2018-2023年全球新能源汽車銷量由202萬輛增長至1369萬輛，2024 年 1-10 月全球新能源汽車銷量達(dá)1346 萬輛，增速超25%。2019-2023年全球動(dòng)力電池裝機(jī)量由117GWh增長至706GWh，2024 年 1-10 月全球動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)687GWh，增速超25%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
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2021-2023年全球三元前驅(qū)體出貨量由62.3萬噸增長至96.8萬噸。隨著全球新能源車持續(xù)滲透，三元前驅(qū)體市場(chǎng)需求有望穩(wěn)中有升。伴隨鎳鈷價(jià)格自2023 年以來的加速回落，三元電池和磷酸鐵鋰電池的價(jià)格差距正在持續(xù)縮小，價(jià)差由2021 年初的0.12元/Wh下降至 2024 年 12 月的 0.04 元/Wh。同時(shí)，車企競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化階段，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也由價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)朝向全方位競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展。三元電池憑借其更高的能量密度、更快的充電速度、更優(yōu)異的低溫性能，有望獲得市場(chǎng)再度青睞。此外，歐洲車市有望在供給優(yōu)化、碳排放收緊等政策催化下，恢復(fù)增長趨勢(shì)，進(jìn)而有望拉動(dòng)三元電池需求持續(xù)提升。
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預(yù)計(jì)2024-2027 年全球動(dòng)力電池出貨量由1007GWh增長至1669GWh，2024-2027 年全球三元前驅(qū)體出貨量由101 萬噸增長至154 萬噸，2024-2027 年均復(fù)合增速為15%。
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二、我國為全球三元前驅(qū)體主要生產(chǎn)國，技術(shù)壁壘使得行業(yè)集中度較高
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國三元前驅(qū)體行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與發(fā)展前景研究報(bào)告（2025-2032年）》顯示，三元前驅(qū)體通過與鋰鹽高溫混合燒結(jié)后制成三元正極材料。由于高溫混鋰燒結(jié)過程對(duì)前驅(qū)體性能影響很小，即三元正極材料對(duì)前驅(qū)體性能具有很好的繼承性。因此三元前驅(qū)體主要控制工藝中的氨水濃度、PH 值、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)氣氛、固含量、流量、雜質(zhì)等指標(biāo)會(huì)直接影響三元正極材料的結(jié)構(gòu)性能和電化學(xué)性能。
三元前驅(qū)體生產(chǎn)流程復(fù)雜、技術(shù)壁壘高。三元前驅(qū)體主流制備路線為共沉淀法，即將硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳與氫氧化鈉配置成堿溶液，然后使用氨水作為絡(luò)合劑、并在氮?dú)獗Ｗo(hù)之下進(jìn)行反應(yīng)，通過過濾、洗滌、干燥等獲得最終產(chǎn)物。前驅(qū)體生產(chǎn)流程多、過程控制嚴(yán)格，如鹽和堿的濃度、氨水濃度、加入反應(yīng)釜的速率、反應(yīng)溫度、反應(yīng)過程 PH 值變化、磁性異物控制、反應(yīng)時(shí)間等反應(yīng)參數(shù)均需要多年的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累。
資料來源：觀研天下整理
前驅(qū)體性能影響因素
| 影響因素 | 影響效果 |
| 氨水濃度 | 沒有絡(luò)合劑存在時(shí)，前驅(qū)體形貌疏松、振實(shí)密度較低；有絡(luò)合劑存在，前驅(qū)體致密、振實(shí)密度提高。絡(luò)合劑過高時(shí)，溶液中被絡(luò)合的鎳鈷離子太多，會(huì)造成反應(yīng)不完全，使前驅(qū)體的鎳、鉆、錳三元素的比例偏離設(shè)計(jì)值。 |
| PH 值 | PH 值過高，氫氧化物不能團(tuán)聚成球體，為松散的一次晶粒聚集體；PH 值過低時(shí)，沉淀物團(tuán)聚嚴(yán)重，形貌各異，二次顆粒粒徑差別較大。 |
| 反應(yīng)時(shí)間 | 在一定時(shí)間內(nèi)，前驅(qū)體的粒度、振實(shí)密度和反應(yīng)時(shí)間成正比關(guān)系，但反應(yīng)時(shí)間不宜過長，會(huì)導(dǎo)致前驅(qū)體粒度過大。 |
| 反應(yīng)氣氛 | 無氮?dú)獗Ｗo(hù)情況下，前驅(qū)體形貌為大小不一的塊體及團(tuán)聚體。 |
| 固含量 | 固含量影響前驅(qū)體形貌，大部分廠家反應(yīng)釜中前驅(qū)體的固含量在 5-10%左右。 |
| 反應(yīng)溫度 | 溫度主要影響反應(yīng)速率，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，希望在保證前驅(qū)體的品質(zhì)前提下，化學(xué)反應(yīng)速率越快越好，但溫度不能過高，過高會(huì)導(dǎo)致前驅(qū)體氧化。 |
| 流量 | 流量主要是金屬鹽溶液的流量，流量直接與產(chǎn)量關(guān)聯(lián)，所以在保證前驅(qū)體品質(zhì)的前提下，流量越大越好。 |
| 雜志 | 少量的有機(jī)溶劑(硫酸鎳和硫酸鈷制備過程中萃取劑)會(huì)造成前驅(qū)體顆粒無法生長，形貌非球形。原材料中的另一類雜質(zhì) Ca2+、Mg2+等，會(huì)造成不成球形、振實(shí) 密度低等不良影響。 |
資料來源：觀研天下整理
近年來，隨著國內(nèi)廠商技術(shù)水平不斷提升，生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，我國成為三元前驅(qū)體主要生產(chǎn)國。根據(jù)數(shù)據(jù)，2019-2023年，全球三元前驅(qū)體產(chǎn)量由43.5萬噸增長至96.8萬噸，我國三元前驅(qū)體產(chǎn)量由28.1萬噸增長至83.3萬噸，占全球總產(chǎn)量的比重由64.6%提升至86.1%。2024年H1全球三元前驅(qū)體產(chǎn)量達(dá)48.1萬噸，我國三元前驅(qū)體產(chǎn)量達(dá)42.4萬噸，占全球的88.1%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
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三元前驅(qū)體的技術(shù)壁壘使得行業(yè)集中度較高。2023年國內(nèi)三元前驅(qū)體行業(yè)出貨量CR5為75%，其中中偉股份市占率接近30%，湖南邦普、格林美、華友鈷業(yè)市占率均超10%。
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三、隨著市場(chǎng)對(duì)動(dòng)力電池要求提高，三元前驅(qū)體趨向高鎳化、單晶化
伴隨動(dòng)力電池對(duì)續(xù)航能力、安全性等要求逐漸提升，三元正極材料及前驅(qū)體材料正持續(xù)走向高鎳化、單晶化的路線。高鎳前驅(qū)體材料具有更多的反應(yīng)電子，材料能量密度更高；單晶前驅(qū)體內(nèi)部無晶界、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)，且材料結(jié)構(gòu)顆粒小、能夠與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，能量密度高。
不同鎳含量三元材料性能對(duì)比
| 分類 | 產(chǎn)品 | 性能 | 特點(diǎn) | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
| 中鎳 | 以 NCM523 等 5 系為主 | 比容量:165-190mAh/g，已產(chǎn)業(yè)化單體電芯能量密度 140-230Wh/kg | 工藝成熟、較高比容量和熱穩(wěn)定性 | 新能源汽車、3C產(chǎn)品、電動(dòng)工具 |
| 中高鎳 | 以 NCM613、Ni65 等 6 系為主 | 實(shí)際比容量 175-208mAh/g，已產(chǎn)業(yè)化單體電芯能量密度160-250Wh/kg | 相對(duì)中鎳有更高的比容量，更低的成本，且生產(chǎn)工藝類似，目前已成熟，無需高鎳產(chǎn)品嚴(yán)苛的生產(chǎn)工藝 | 新能源汽車、3C產(chǎn)品、電動(dòng)工具 |
| 中高鎳 | 以 NCM811、Ni90 等 8、9 系為主 | 實(shí)際比容量 190-230mAh/g，已產(chǎn)業(yè)化單體電芯能量密度180-300Wh/kg | 具有高容量、比能量，成本低等優(yōu)勢(shì)，但工藝較復(fù)雜 | 新能源汽車、3C產(chǎn)品、電動(dòng)工具 |
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三元單晶與多晶材料對(duì)比
| 分類 | 簡(jiǎn)介 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
| 單晶 | 由直徑 2-5μm 的一次顆粒組成，與多晶材料相比，單晶材料內(nèi)部沒有晶界 | 顆粒機(jī)械強(qiáng)度較高，各向同性減少了體積變化而產(chǎn)生的微裂紋，材料循環(huán)穩(wěn)定性得以提升 | 制備工藝不成熟，與高鎳的工藝比較難兼容（高鎳需要低溫合成、單晶材料需要高溫退火） |
| 多晶 | 由粒徑較小的一次顆粒團(tuán)聚而成的二次顆粒，形貌多為球形，粒徑通常在 10μm 左右，顆粒內(nèi)部存在大量晶界 | 制備工藝比較成熟穩(wěn)定 | 充放電過程中由于粒子各向異性會(huì)使得體積變化形成微裂紋，造成材料失效 |
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根據(jù)數(shù)據(jù)，2023年我國高鎳三元正極材料產(chǎn)量為28.9萬噸，較上年同比增長7%，占比達(dá)到 49%，較上年增長4個(gè)百分點(diǎn)。2023 年我國單晶三元正極產(chǎn)量為25.4 萬噸，較上年同比增長1%，占比達(dá)到 43%，較上年增長20個(gè)百分點(diǎn)。
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