新能源车渗透下三元前驱体行业需求稳增中国为主产国市场趋向高镍单晶化

2025-01-02 09:47

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前言

三元前驱体是三元正极最核心的上游产品。随着新能源车渗透率持续提升，动力电池需求快速增长，三元前驱体也将迎来增长机遇。预计2024-2027 年全球三元前驱体出货量由101 万吨增长至154 万吨，CAGR为15%。近年来，随着国内厂商技术水平不断提升，生产规模持续扩大，我国成为三元前驱体主要生产国，2024年H1产量占全球总产量的88.1%。三元前驱体的技术壁垒使得行业集中度较高。2023年国内三元前驱体行业出货量CR5为75%，其中中伟股份市占率接近30%，湖南邦普、格林美、华友钴业市占率均超10%。伴随动力电池对续航能力、安全性等要求逐渐提升，三元正极材料及前驱体材料正持续走向高镍化、单晶化。

一、全球新能源车持续渗透下，三元前驱体市场需求有望稳中有升

三元前驱体是三元正极最核心的上游产品。随着新能源车渗透率持续提升，动力电池需求快速增长，三元前驱体也迎来增长机遇。2018-2023年全球新能源汽车销量由202万辆增长至1369万辆，2024 年 1-10 月全球新能源汽车销量达1346 万辆，增速超25%。2019-2023年全球动力电池装机量由117GWh增长至706GWh，2024 年 1-10 月全球动力电池装机量达687GWh，增速超25%。

数据来源：观研天下数据中心整理

2021-2023年全球三元前驱体出货量由62.3万吨增长至96.8万吨。随着全球新能源车持续渗透，三元前驱体市场需求有望稳中有升。伴随镍钴价格自2023 年以来的加速回落，三元电池和磷酸铁锂电池的价格差距正在持续缩小，价差由2021 年初的0.12元/Wh下降至 2024 年 12 月的 0.04 元/Wh。同时，车企竞争进入白热化阶段，行业竞争也由价格竞争朝向全方位竞争发展。三元电池凭借其更高的能量密度、更快的充电速度、更优异的低温性能，有望获得市场再度青睐。此外，欧洲车市有望在供给优化、碳排放收紧等政策催化下，恢复增长趋势，进而有望拉动三元电池需求持续提升。

数据来源：观研天下数据中心整理

预计2024-2027 年全球动力电池出货量由1007GWh增长至1669GWh，2024-2027 年全球三元前驱体出货量由101 万吨增长至154 万吨，2024-2027 年均复合增速为15%。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、我国为全球三元前驱体主要生产国，技术壁垒使得行业集中度较高

根据观研报告网发布的《中国三元前驱体行业现状深度分析与发展前景研究报告（2025-2032年）》显示，三元前驱体通过与锂盐高温混合烧结后制成三元正极材料。由于高温混锂烧结过程对前驱体性能影响很小，即三元正极材料对前驱体性能具有很好的继承性。因此三元前驱体主要控制工艺中的氨水浓度、PH 值、反应时间、反应气氛、固含量、流量、杂质等指标会直接影响三元正极材料的结构性能和电化学性能。

三元前驱体生产流程复杂、技术壁垒高。三元前驱体主流制备路线为共沉淀法，即将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰与氢氧化钠配置成碱溶液，然后使用氨水作为络合剂、并在氮气保护之下进行反应，通过过滤、洗涤、干燥等获得最终产物。前驱体生产流程多、过程控制严格，如盐和碱的浓度、氨水浓度、加入反应釜的速率、反应温度、反应过程 PH 值变化、磁性异物控制、反应时间等反应参数均需要多年的技术与经验积累。

资料来源：观研天下整理

前驱体性能影响因素

影响因素	影响效果
氨水浓度	没有络合剂存在时，前驱体形貌疏松、振实密度较低；有络合剂存在，前驱体致密、振实密度提高。络合剂过高时，溶液中被络合的镍钴离子太多，会造成反应不完全，使前驱体的镍、钻、锰三元素的比例偏离设计值。
PH 值	PH 值过高，氢氧化物不能团聚成球体，为松散的一次晶粒聚集体；PH 值过低时，沉淀物团聚严重，形貌各异，二次颗粒粒径差别较大。
反应时间	在一定时间内，前驱体的粒度、振实密度和反应时间成正比关系，但反应时间不宜过长，会导致前驱体粒度过大。
反应气氛	无氮气保护情况下，前驱体形貌为大小不一的块体及团聚体。
固含量	固含量影响前驱体形貌，大部分厂家反应釜中前驱体的固含量在 5-10%左右。
反应温度	温度主要影响反应速率，在实际生产过程中，希望在保证前驱体的品质前提下，化学反应速率越快越好，但温度不能过高，过高会导致前驱体氧化。
流量	流量主要是金属盐溶液的流量，流量直接与产量关联，所以在保证前驱体品质的前提下，流量越大越好。
杂志	少量的有机溶剂(硫酸镍和硫酸钴制备过程中萃取剂)会造成前驱体颗粒无法生长，形貌非球形。原材料中的另一类杂质 Ca2+、Mg2+等，会造成不成球形、振实密度低等不良影响。

资料来源：观研天下整理

近年来，随着国内厂商技术水平不断提升，生产规模持续扩大，我国成为三元前驱体主要生产国。根据数据，2019-2023年，全球三元前驱体产量由43.5万吨增长至96.8万吨，我国三元前驱体产量由28.1万吨增长至83.3万吨，占全球总产量的比重由64.6%提升至86.1%。2024年H1全球三元前驱体产量达48.1万吨，我国三元前驱体产量达42.4万吨，占全球的88.1%。

数据来源：观研天下数据中心整理

三元前驱体的技术壁垒使得行业集中度较高。2023年国内三元前驱体行业出货量CR5为75%，其中中伟股份市占率接近30%，湖南邦普、格林美、华友钴业市占率均超10%。

数据来源：观研天下数据中心整理

三、随着市场对动力电池要求提高，三元前驱体趋向高镍化、单晶化

伴随动力电池对续航能力、安全性等要求逐渐提升，三元正极材料及前驱体材料正持续走向高镍化、单晶化的路线。高镍前驱体材料具有更多的反应电子，材料能量密度更高；单晶前驱体内部无晶界、结构稳定性更强，且材料结构颗粒小、能够与导电剂和粘结剂形成良好的导电网络，能量密度高。

不同镍含量三元材料性能对比

分类	产品	性能	特点	应用领域
中镍	以 NCM523 等 5 系为主	比容量:165-190mAh/g，已产业化单体电芯能量密度 140-230Wh/kg	工艺成熟、较高比容量和热稳定性	新能源汽车、3C产品、电动工具
中高镍	以 NCM613、Ni65 等 6 系为主	实际比容量 175-208mAh/g，已产业化单体电芯能量密度160-250Wh/kg	相对中镍有更高的比容量，更低的成本，且生产工艺类似，目前已成熟，无需高镍产品严苛的生产工艺	新能源汽车、3C产品、电动工具
中高镍	以 NCM811、Ni90 等 8、9 系为主	实际比容量 190-230mAh/g，已产业化单体电芯能量密度180-300Wh/kg	具有高容量、比能量，成本低等优势，但工艺较复杂	新能源汽车、3C产品、电动工具

资料来源：观研天下整理

三元单晶与多晶材料对比

分类	简介	优点	缺点
单晶	由直径 2-5μm 的一次颗粒组成，与多晶材料相比，单晶材料内部没有晶界	颗粒机械强度较高，各向同性减少了体积变化而产生的微裂纹，材料循环稳定性得以提升	制备工艺不成熟，与高镍的工艺比较难兼容（高镍需要低温合成、单晶材料需要高温退火）
多晶	由粒径较小的一次颗粒团聚而成的二次颗粒，形貌多为球形，粒径通常在 10μm 左右，颗粒内部存在大量晶界	制备工艺比较成熟稳定	充放电过程中由于粒子各向异性会使得体积变化形成微裂纹，造成材料失效