镍钴锰三元正极材料分析，NCM811技术分析
镍钴锰三元正极材料是由镍、钴、锰3种过渡金属元素组成的前驱体，与锂源（如碳酸锂、氢氧化锂等）在高温下烧结而成。目前三元材料主要有NCM111，NCM333，NCM523，NCM622，NCM811，NCA等，NCM811的能量密度可达到190mAh/g，相较于当前市场主流三元NCM523，能量密度提升18%左右，相较于NCM622，能量密度提升近12%。
表：三元正极材料性能对比
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NCM811是实现系统比能量350Wh/kg的材料端最佳选择。随着补贴退坡幅度加大，且新能源汽车补贴政策关联能量密度，高能量密度的高镍三元电池将是今后发展的主要方向。根据汽车工程学会公布的《节能与新能源汽车技术路线图》，到2020年，动力电池单体质量能量密度达到350Wh/kg，成本降至0.6元/Wh以下；到2025年，动力电池单体比能量达到400Wh/kg，成本降至0.5元/Wh，到2030年，动力电池单体比能量达到500Wh/kg，成本降至0.4元/Wh。目前磷酸铁锂受到材料自身性能和技术的限制，电芯的能量密度无法达到2020年300Wh/kg甚至350Wh/kg的要求。目前市场上主流的三元523材料电池能量密度可以达到160-200Wh/kg，三元622材料可以达到220-230wh/kg，而NCM811能量密度可达到280wh/kg以上，若要实现2020年的目标，正极材料端选择高能量密度的NCM811技术路线是大多数车企的最佳选择。
增镍降钴，NCM811成本优势明显
2018年以来，电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂、硫酸钴等三元正极原材料的价格呈下行趋势，硫酸镍和硫酸锰价格保持平稳，811前驱体价格也处低位。目前811前驱体价格在9.3万元/吨左右，622前驱体均价9.2万元/吨左右，523前驱体均价8.7万元/吨左右，111前驱体均价9.7万元/吨左右。三元正极材料811均价在19.5万元/吨左右，523和622均价在17和15万元/吨，我们认为短期内造成811价格稍高于主流的三元材料523和622，一是由于NCM811量产厂家数量较少，工艺技术的成熟度不高；二是高镍三元材料还未大范围进入各大电池厂商和车企，使得厂商前期资金大量投入而回报率偏低。预计短期811价格仍处于高位，长期NCM811规模化生产带来成本下降，售价也会逐步回落。
已探明钴储量少、钴价高，增镍降钴是降本必经之路。根据数据统计，目前已探明的地壳钴金属储量只有710万吨左右，年产量仅为12万吨左右，因此难以满足高速发展的新能源汽车对锂电池供应的需求。此外，钴价波动明显，2018年4月份最高达到60万元/吨以上，镍的价格始终维持在10万元/吨左右，而锰的价格更低。因此降低钴含量，提升镍和锰元素的比例，高镍化是降本提质的必经之路。
我们做以下测算，NCM811电池正极材料的镍钴锰比例为8：1：1，其中镍的比例达到了8成，NCM811相比NCM523的钴含量由12.2%降至6.1%，折算到动力电池每kWh用钴量从0.22kg降至0.09kg，降幅达59%。根据目前钴单价27.75万元/吨折算，单位kWh的NCM811所需Co成本为24.98元，NCM622每kWh所需Co成本为58.27元，NCM523每kWh所需Co成本为61.05元，当钴价越高时，NCM811的材料成本优势将越明显。而且当采用高镍正极材料后，携带相同容量的电池，电池个数和重量也将下降，对应隔膜、电解液、铜箔等成本也将有所下降。在钴价压力和成本优势双重驱动下，三元电池企业或将加快从NCM523/622向NCM811迈进。
表：动力电池每kWh三元正极所用钴金属成本测算
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设备和工艺上各个厂家有所差异
生产三元材料的投料量也有所不同，结合目前原材料的售价，我们根据生产每吨正极所需要的原材料进行理论用量和成本分析，结合目前行业和相关厂家的数据和资料，我们做出以下假设：
1、原材料理论用量根据三元材料化学式计算得出；
2、厂家自产前驱体生产三元正极材料；
3、将三元材料的成本构成分为原材料成本、前驱体加工成本、正极材料加工成本，售价拆分时在三元材料成本的基础上加上前驱体加工毛利和正极材料加工毛利；
4、表中上游原材料价格全部为中华商务网2019年5月23日数据。
表：NCM523和NCM811每吨正极材料需要的原材料成本构成
资料来源：公开资料整理
NCM523和NCM811正极材料成本拆分
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NCM811原材料成本占比大。在整个前驱体和正极材料制备过程中，单吨正极材料生产过程的原材料成本占总成本的比重最大，NCM523和NCM811的原材料成本分别达到81.56%和79.57%，而从售价来看，NCM811的售价高于NCM523，主要原因一是高镍材料生产环境要求较高，需要纯氧烧结，单吨耗氧量在4吨以上，氧气成本占比居高，NCM523煅烧只需要空气气氛；二是高镍三元正极耗电量高于普通正极材料，三是由设备要求造成的能耗成本过高等，由此造成加工费偏高。
根据我们测算，在厂家自产前驱体的情况下，NCM523的毛利率达22.27%，NCM811的毛利率达27.69%，NCM811的毛利率高于NCM523近5.4个百分点。
