证券研究报告 行业专题 磷酸锰铁锂：突破LFP能量密度瓶颈，放量加速正当时 ——新能源电池新技术系列专题一 [Table_Rating] 增持（维持） [Table_Summary] ◼ 主要观点 磷酸锰铁锂具有高能量密度优势，而磷酸铁锂能量密度已接近上限，磷酸锰铁锂迎来产业化契机。磷酸锰铁锂的能量密度、低温性能优于磷酸铁锂，安全性与磷酸铁锂近似，远期生产成本不高于磷酸铁锂，较三元材料成本优势显著。我们认为，当前磷酸铁锂能量密度接近上限，磷酸锰铁锂作为更高能量密度的铁锂路线，产业化迎来契机。此前磷酸锰铁锂未能产业化的原因：1）电导率、锂离子扩散速率低，倍率性能差；2）掺锰比例高时，出现姜泰勒效应，导致锰溶出，影响循环寿命和稳定性；3）压实密度小，影响能量密度；4）双电压平台。 改性技术逐渐成熟，助推产业化发展，多种工艺路径同步探索。主要改性技术包括纳米化、碳包覆、离子掺杂，以上技术能够有效改善材料的导电性，碳包覆、离子掺杂还能通过抑制锰溶出，提升材料循环稳定性；此外，磷酸锰铁锂与三元复用也能提升材料的综合性能，创造性能互补的多元化产品系列。从生产工艺看，可分为火法、湿法两类，其中火法工艺难度低，产量高，适合大批量工业化量产；湿法工艺难度高，产品性能相对较好。当前头部厂商技术积累深厚，火法、湿法工艺各有选择，也有部分厂商选择固液一体化工艺。 循序扩张下游应用场景，动力领域有望加速放量。磷酸锰铁锂在小动力市场和3C数码市场已具备一定规模，未来有望先在动力电池领域加速放量。根据德方纳米、容百科技的公告，两家公司都预计磷酸锰铁锂产品有望在2023年实现在下游新能源汽车上的批量应用。根据我们的测算，预计2023~2025年全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求量分别为3.7万吨、15.7万吨、35.2万吨，2023~2025年CAGR为207%。 行业内企业加速产能布局，产业上下游协同推进产业化进程。截至2023年8月，据不完全统计，磷酸锰铁锂行业现有产能35.82万吨，在建产能91.00万吨，远期规划新建产能117.18万吨，产能规划前四厂商分别为德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技，前四企业远期总产能规模占全行业的68%。从产业化进展看，新能源车环节，宁德时代M3P电池登陆智界S7、星途的部分车型，后续Model 3 改款车型也有望搭载M3P电池；电池环节，当前已有多家厂商推出磷酸锰铁锂电池产品，包括宁德时代M3P电池，星恒电源金砖电池，国轩高科L600启晨电池等；正极材料（动力电池用）环节，德方纳米进度相对领先，已获得小批量订单。 ◼ 投资建议 电池环节建议关注宁德时代，公司M3P电池确定登陆智界S7、星途部分车型，且后续Model 3改款有望搭载M3P电池；建议关注国轩高科，公司2023年5月推出L600启晨电池，电池包系统能量密度达190Wh/kg，可实现续航1000km，计划于2024年量产。 正极材料环节建议关注德方纳米，公司磷酸锰铁锂技术储备深厚，产 [Table_Industry] 行业: 电力设备 日期: shzqdatemark [Table_Author] 分析师: 丁亚 Tel: 021-53686149 E-mail: dingya@shzq.com SAC编号: S0870521110002 联系人: 刘昊楠 Tel: 021-53686194 E-mail: liuhaonan@shzq.com SAC编号: S0870122080001 [Table_QuotePic] 最近一年行业指数与沪深300比较 [Table_ReportInfo] 相关报告： 《9月新能源车销量增长，碳酸锂价格触底反弹》 ——2023年10月20日 《成长与分化持续，新技术不断前行》 ——2023年10月19日 《23H1材料环节业绩下滑，电池环节强者恒强》 ——2023年10月17日 -30%-24%-19%-13%-7%-2%4%10%16%10/2201/2303/2305/2308/2310/23电力设备沪深3002023年10月26日 行业专题 品主攻动力电池，纯用/混用方案均已通过客户验证，目前已实现小批量订单销售，产业化进度领先；建议关注容百科技，公司2022年7月推出四款与高镍三元混用的磷酸锰铁锂产品，目前公司在与新能源汽车头部企业合作进行新车型开发，公司磷酸锰铁锂产品处车上检验阶段；建议关注力泰锂能，公司2023年1月成为宁德时代全资子公司，公司现有年产2000吨磷酸锰铁锂生产线，计划新建年产3000吨磷酸锰铁锂产线。 [Table_RiskWarning] ◼ 风险提示 产品验证进度不及预期，技术路线更迭，下游需求不及预期 oXhVxXvYqVoXpW7NdN9PpNnNnPoNiNrQnNiNmOtMbRmMyRwMnRwPvPmNmP 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 3 目 录 1 过去：高能量密度铁锂路线，倍率及循环性能缺陷阻碍产业化 . 5 1.1 什么是磷酸锰铁锂？ ......................................................... 5 1.2 为什么选择磷酸锰铁锂？ ................................................. 6 1.3 为什么此前未能顺利产业化？ .......................................... 7 2 现在：改性技术逐渐成熟，各工艺路线同步发展 ....................... 9 2.1 改性技术是关键，助推产业化发展加速 ........................... 9 2.2 多种工艺路线同步发展，头部厂商技术积累深厚 ........... 12 3 未来：循序扩张下游应用场景，先动力后储能 ......................... 13 3.1 动力领域有望加速放量，后续渗透储能领域 .................. 13 3.2 预计2025年全球磷酸锰铁锂正极材料动力领域需求量为35.8万吨 .............................................................................. 14 4 行业内企业加速产能布局，头部正极厂产业化进度较快 .......... 15 4.1 行业产能布局较快，前四企业产能规划占比近七成 ....... 15 4.2 上下游协同，积极推进磷酸锰铁锂产业化进程 .............. 17 5 投资建议： ............................................................................... 19 6 风险提示： ............................................................................... 19 图 图 1：磷酸锰铁锂结构示意图................................................. 5 图 2：磷酸铁锂结构示意图 .................................................... 5 图 3：2023H1国内磷酸铁锂电池装机量达103.93GWh，占动力电池总装机量比例达68% ........................................ 5 图 4：2019~2021磷酸铁锂最大能量密度稳定在161Wh/kg附近 ................................................................................. 5 图 5：相较三元材料的层状结构，LMFP的橄榄石晶体结构限制了锂离子的扩散运动 .................................................... 7 图 6：高温固相法（未使用碳包覆）掺锰量越高，容量越低 . 8 图 7：水热法（使用碳包覆）掺锰量越高，容量越低 ............ 8 图 8：主要正极材料压实密度性能对比（单位：g/cm3） ...... 9 图 9：磷酸锰铁锂体系中铁和锰放电电压存在较大差别 ........ 9 图 10：部分工艺路线的工艺流程 ......................................... 12 图 11：磷酸锰铁锂电池在小动力&3C数码领域已有产品落地，未来有望在动力领域率先放量 ............................... 14 图 12：磷酸锰铁锂行业现有产能35.82万吨，在建产能91.00万吨 ..................................................................... 16 图 13：德方纳米、当升科技、湖南裕能、容百科技磷酸锰铁锂产能布局规模领先 ..................................................... 16 表 表1：三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂各项性能指标对比 . 6 表2：三元、LFP、LMFP导电性能对比 ............................... 7 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 4 表3：掺锰量越高，放电电压越高，但超过一定比例后放电比容量加速降低，导致能量密度不增反减 .......................... 8 表4：相较大粒径，小粒径LMFP与三元材料复用后内阻更低，容量更高 ................................................................ 10 表5：LMFP/C材料的部分研究进展 .................................... 10 表6：离子掺杂的部分研究进展 ........................................... 11 表7：LMFP+三元混用能使材料兼具高能量密度、高功率、高安全性等优势............................................................. 11 表8：各工艺路线优缺点对比 ............................................... 12 表9：2023~2025年全球磷酸锰铁锂正极在动力领域的需求量预测 ........................................................................... 14 表10：各公司未来磷酸锰铁锂产能投放规划（年末产能，单位：万吨） .................................................................... 16 表11：磷酸锰铁锂产业链发展 ............................................. 17 表12：相关标的业绩预测及估值 ......................................... 19 行业专题 请务必阅读尾页重要声明 5 1 过去：高能量密度铁锂路线