正极材料是锂离子电池的关键材料，差异化程度高，成本占比高，对性能至关重要。
2014-2019年间，我国正极材料出货量年均增速38%，主要增量由三元和磷酸铁锂贡献。三元主要应用在动力电池领域，2019年轻型动力带动了非动力的增量增长。磷酸铁锂初期以动力为主，但此前受到补贴制约动力发展几乎停滞，增量主要由非动力电池贡献。
磷酸铁锂将凭借其性价比和安全优势在储能和低续航乘用车中焕发活力，而高镍三元将凭借其高能量密度优势在高续航乘用车中扩大份额。在新能源车方面，高中低端乘用车对于各项指标的敏感度不一，高镍三元和磷酸铁锂将实现分级消费。高带电量情况下的成本降低效应会相对减弱。此外，里程是困扰新能源汽车发展最主要的问题，使用高能量密度的高镍三元电池能够很好地解决这一问题。
虽然中国占据着全球半数以上的三元材料产能，但在高镍市场方面国内三元材料企业还有提升空间。国内真正能够实现高镍三元材料批量出货的企业并不多，出货量较高的企业主要为容百、巴莫、贝特瑞以及邦普。
目前在全球市场销量最高的特斯拉采用的就是松下NCA和LG化学NCM811高镍电池，大部分欧洲一线车企也更青睐811电池，各大主流电池厂都有各自高镍或无钴电池的开发计划。LG化学、三星SDI、SKI和松下等日韩电池巨头都在加快高镍低钴电池开发量产进程。在新能源车的大趋势下，动力电池三元正极材料产量快速提升，其中高镍三元材料2022年全球产量超过60万吨，实现翻倍增长。
正极材料在锂电池中差异化程度高，成本占比高
正极材料对于锂离子电池性能至关重要。锂离子电池的本质是利用锂离子参与的氧化还原反应实现电能和化学能的相互转换。在电池中，参与反应的活性材料为正极、负极以及电解液或电解质。锂电的评价指标包括能量密度、循环寿命、倍率性能、安全性能等。其中能量密度取决于正负极的相对电压和克容量，对于特定的材料体系，理论电压和理论容量都是一定的。正极材料的种类和性能直接关系到锂离子电池的电压和能量密度、循环寿命和倍率性能等。
正极材料差异化程度高，种类多，目前以三元、磷酸铁锂、钴酸锂为主，往后发展或有镍酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂等。锂离子电池正极材料可以根据结构的不同分为三类，以磷酸铁锂为代表的聚阴离子型材料，以钴酸锂和三元为代表的的层状结构材料，以及以锰酸锂为代表的尖晶石结构材料。往后看，在性价比方面磷酸铁锂可通过掺锰制备磷酸锰铁锂来提高电压平台进而提高能量密度，而在高能量密度方面，除了三元高镍化外，镍锰酸锂、富锂锰基正极等高压材料也极具发展前景。
不同正极材料特性不同，三元在高能量密度方面占优，磷酸铁锂在性价比和安全方面占优。目前常见的正极材料主要有钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）和三元（NCM）。钴酸锂是最先商业化的正极材料，电压高、振实密度高、结构稳定、安全性好，但成本高且克容量低。锰酸锂优点在于成本低、电压高，但循环性能较差且克容量较低。三元材料根据镍钴锰的含量不同，容量和成本有所差异，整体能量密度高于磷酸铁锂和钴酸锂。磷酸铁锂成本低，循环性能好，安全性好，但电压平台较低，压实密度较低，从而导致整体的能量密度较低。目前动力领域以三元和铁锂为主，消费领域钴酸锂较多。
三元材料中，镍含量越高、钴含量越低，克容量越高，初始原材料成本越低。三元材料根据其中镍钴锰三种元素的占比不同可以分为111、523、622和811，此外还有镍钴铝三元NCA（常见配比为8:1.5:0.5）。镍含量越高，材料的克容量越高，对应的电池模组能量密度也越高，但相应的工艺难度也越大，安全性挑战也越高。从成本角度看，三元材料中原材料成本占比接近90%，在原材料中钴价格波动大，成本占比高。NCM811相比于NCM523钴含量由12.2%降至6.1%，每kWh的需求量由212g下降到91g，材料上的成本优势显著。随着高镍三元技术持续精进，规模扩大，其成本优势和能量密度优势将愈发突出。
正极材料在锂离子电池中成本占比高，其选择对于锂离子电池总成本影响大。无论是性价比较高的磷酸铁锂电池还是高能量密度的三元电池，正极的成本占比都是四大材料中最高的。在磷酸铁锂电芯中，正极成本占比约29%；而在三元电芯中，正极成本占比约55%。正极材料的选择对于锂离子电池的总成本影响巨大。
应用领域和相应需求决定正极技术发展趋势
2014-2019年正极材料出货量年均增速38%，三元和磷酸铁锂贡献主要增量。从2014年的8.1万吨到2019年的40.4万吨，五年间增长了四倍，年均增速38%，2020年1-11月我国正极材料出货量接近40万吨。在量的增长之外，出货量结构上也有显著变化，其中磷酸铁锂和三元的占比持续提升，贡献了主要的增量。复盘整个正极材料的变化发现，不同材料特性对应了不同的应用领域，而应用领域发展的差异决定了材料的占比变化。
钴酸锂：主要用于消费电子领域，和消费电子行业景气度相关度高。2014年钴酸锂出货量3.24万吨，2019年为6.62万吨，基本五年实现了翻倍，增速较缓慢；2020年1-11月为6.26万吨，同比下降2.7%。
锰酸锂：用于轻型动力等领域，增速逐步下降，2019年受益于两轮车。锰酸锂由于成本低，在轻型动力等领域先行替代铅酸电池，在2019年增速尤为明显。2014年锰酸锂出货量为1.35万吨，2019年为5.73万吨，年均增速33.5%但逐年下降；2020年1-11月为6.08万吨，同比增长16.1%。
三元：主要应用在动力电池领域，2019年轻型动力带动其他增量。三元材料的高能量密度优势使其在动力领域占据了重要地位，动力电池的发展也带动了三元材料的放量。此外，在以两轮车为代表的轻型动力领域，三元材料也有所应用。2016年三元材料出货量为5.5万吨，预计其中仅约1.3万吨用于国内动力，其余4.2万吨用于海外动力及其他应用领域；2019年出货量为19.2万吨，预计其中7.7万吨用于国内动力，其他及海外用量为11.6万吨；三年整体复合增速为52%。2020年1-11月三元总出货量为17.8万吨，同比微降0.7%，其中预计国内动力用量为6.6万吨，其他及海外用量为11.3万吨。
磷酸铁锂：初期以动力为主，此前非动力领域贡献主要增量。磷酸铁锂主要以国内动力领域为主，但过去受补贴标准制约发展几乎停滞；但随着磷酸铁锂性价比优势突出，在储能等非动力领域的应用快速发展，尤其在2019年开始爆发。2016年磷酸铁锂出货量为5.6万吨，预计其中动力用量为4.8万吨，非动力用量为0.8万吨；2019年磷酸铁锂出货量为8.8万吨，预计其中动力用量为4.7万吨，非动力用量为4.1万吨；三年整体复合增速16%，非动力增速73%。2020年1-11月磷酸铁锂出货量为9.8万吨，同比增长32.7%；预计其中动力用量为4.1万吨，非动力用量为5.7万吨。
新能源车在从政策驱动向市场化驱动的转型中，我国动力电池装机量稳步增长，三元和铁锂占比也持续变化。2016年我国动力电池装机28.2GWh，其中磷酸铁锂装机量20.3GWh，三元装机量6.5GWh；2019年我国动力电池装机量为62.4GWh，其中磷酸铁锂装机量20.0GWh，三元装机量38.4GWh；三年间，增量主要由三元提供，三元的占比稳步提升，但2020年1-11月磷酸铁锂装机占比有所回升。我们将动力电池的发展分为两个阶段：2016-2019：补贴向高能量密度倾斜，三元占比迅速提升。
2016年12月，四部委调整新能源车补贴，首次将电池系统能量密度纳入考核标准，更高能量密度能够获得更高的补贴系数；到2018年，不同能量密度的补贴系数放大，政策进一步向高能量密度和高补贴系数倾斜。三元材料在高能量密度方面显著占优，成本上的劣势通过更高额的补贴可以补足，整体发展迅猛，市占率从2016年22.9%的提高到2019年的61.5%。2020-至今：能量密度指标冻结，补贴退坡，磷酸铁锂凭借性价比优势开始回暖。
2020年和2021年的能量密度指标冻结，同时随着磷酸铁锂的发展和“刀片”“CTP”等技术的出现，磷酸铁锂电池的能量密度已经有很大的提升，补贴上和三元的差异显著缩小，成本上的优势开始显现。补贴退坡，三元和铁锂逐步回归市场化发展。
