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（报告出品方：中信证券） 自热蒸发液相法壁垒高，产品循环优势明显从技术层面掌握竞争优势，德方工艺壁垒深厚。从制造业长期竞争维度，我们认为各 家企业的壁垒优势可以分为三类：人无我有（我能做而其他人不能做）；人有我精（我能 做的比别人好）；人精我廉（我能做的比别人更有成本优势）。也即从技术、工艺与成本端 我们可以对锂电材料乃至于整个制造业做划分。在锂电材料领域，德方纳米独创的技术工 艺，从原理与工艺端就与行业产生了本质的区别与不同，这种工艺也有望带来更强的竞争 优势。 独创液相法合成技术，处于国际领先水平。公司独创的自热蒸发液相合成纳米磷酸铁 锂技术，综合了自热蒸发液相合成法、非连续石墨烯包覆等技术，在常温常压下，通过将 原料锂源、铁源、磷源和辅料混合后即可自发反应，反应放热后快速蒸发水分而自动停止 反应，得到纳米磷酸铁锂的前驱体，而后在烧结过程中加入碳源，进行两次的高温分解， 得到非连续的石墨烯包覆磷酸铁锂颗粒。据德方纳米招股说明书披露，经以国家最高科学 技术奖获得者、素有“中国材料学之父”之称的两院院士师昌绪先生为组长的国家纳米科 学中心专家组鉴定，公司的液相法合成技术处于国际领先水平，具有能耗低、产品性能优 异、批次稳定性好、生产成本低等优点。 
独有生产工艺构筑技术壁垒，短期难以突破。目前 LFP 行业内生产路线主要包括高温 固相法和水热合成法两种。其中水热合成法需耐高温高压设备，工业化难度高；高温固相 法工艺简单易产业化，为目前行业内大多数公司选择，但其需要在 700-730℃下烧结，产 物粒径不易控制、分布和形貌不规则。公司自热蒸发液相合成法为公司自创技术路线，产 品性能优势与水热合成法类似，但是大幅改善生产成本等缺点，与传统固相法和液相法均 有本质差别。目前公司针对核心技术成功申请了专利保护，技术壁垒稳固。 生产工艺成本优势显著，成本壁垒有望长期维持。从技术路线角度看，相比于目前大 多数厂家采用的固相法，公司采用的自热蒸发液相合成法在前驱体制备时不需高温烧成， 仅需提供预热，后续反应由原材料自热支持，避免了固相法高温烧成时大量的能量消耗。 此外公司通过工艺优化，使除铁后不需再对产物进行烘干，节省了烘干环节的额外成本。 由于公司核心技术线路独特，同业竞争者短期难以突破这一底层成本优势。 多年设备与技术积累，产线迭代与积淀铸就壁垒。公司于 2007 年成立，获得自热蒸 发液相法专利授权，从科研端正式向商业化迈进。经过 7 年时间的设备、工艺、良率的摸 索，直到 2014 年公司才正式开始批量向宁德时代大规模出货。2014 年至今，公司持续在 设备选型、工艺控制、流程优化等方面推进技改，形成从配方到工艺再到生产的全流程壁 垒，令竞争对手短期难以模仿追赶。 
储能领域对于循环性要求高，循环次数直接决定储能收益率。储能电池本身对能量密 度要求不高，更注重经济性，对电池的循环性能指标尤为关注。电池循环次数越多，其使 用寿命越长，对应生命周期的成本越低，所以电池的循环次数直接决定了储能的收益率。 储能领域一般要求锂电池循环使用次数在 4000 次以上，寿命 10 年以上，一些大型储能项 目要求电池循环次数甚至达到 6000-8000 次以上，公司液相法生产的磷酸铁锂电池循环次 数能达到 8000 次以上，在储能领域竞争优势明显。 行业整体盈利承压，公司新工艺有望带来成本下降锂源磷源价格走高，行业整体盈利承压 原材料占 LFP 正极总成本 76%，其中锂源占比最高。磷酸铁锂制备中直接材料成本 占比最高，以公司成本结构为例，2018 年直接材料成本 3.7 万元/吨，约占总成本（4.8 万 元/吨）的 77%；根据我们测算，预计公司 2021 年 H1 直接材料成本占比为 76%。直接材 料包括锂源、磷源、铁源、电力等，其中锂源成本最高，2018 年公司锂源成本达 2.4 万元 /吨，主要系 Li2CO3 价格较高（2018 年约 10 万元/吨）；我们测算 2021H1 公司锂源成本 约 1.6 万元/吨。此外由于烧结等环节需大量电能，目前公司单吨电费成本可达约 0.4 万元 /吨。 下游需求高增，推动上游原材料价格上涨。目前磷酸铁锂主流生产路线为磷酸铁工艺， 根据我们估算，生产 1 吨磷酸铁锂大约消耗 1 吨磷酸铁，0.25 吨碳酸锂。由于 2021 年磷 酸铁锂需求增长，原材料磷酸铁价格从 2021 年年初的 1.2 万元/吨上涨到了 2.2 万元/吨， 涨幅达 83.3%，电池级碳酸锂（99.5%）价格也从年初的 5.3 万元/吨上涨到了 20.0 万元/ 吨，涨幅高达 277%。随着 2021 年 3-4 季度行业需求持续增长，我们预计原材料价格将 继续保持坚挺。 
公司液相法拓展原料体系，有望带来成本下降 公司掌握自研的自热蒸发液相合成法技术，是业内唯一采用此液相法路线的企业。公 司于 2019 年末和 2020 年初申请了两项技术专利，专利内容主要包括采用锂磷铝石制备磷 酸锂，采用低纯度磷酸锂制备成品纳米磷酸铁锂的方法，有望通过原材料创新降本。 专利 1：锂磷铝石制备磷酸锂的方法 专利简介：采用矿石为主要原材料生产较高纯度磷酸锂。此前公司已经通过子公司山东德方实现铁源的制备，公司目前也在积极布局磷酸锂原材料的制备。从专利说明书来看， 该发明可采用成本较低的天然锂磷铝矿石为主要原料，通过碱浸溶出锂元素，得到主成分 为磷酸锂的固形物，进而采用价格低廉的聚丙烯酰胺除杂，吸附硅酸盐、铝酸盐等杂质， 并进一步纯化。据公司测算，该方法对锂元素的回收率为 96％以上，所得磷酸锂的纯度为 97％以上，并且可显著降低磷酸锂的生产成本。 制备流程：反应主要发生在溶液中，并经杂质分离纯化磷酸锂。磷锂铝石的主要成分 是五氧化二磷（P2O5）、氧化锂（Li2O）以及氧化铝（Al2O3）、氧化硅（SiO2）等杂质。 首先将磷锂铝石粉碎成磷锂铝粉；并将其与碱混合反应，固液分离后得到主成分为磷酸锂 的固形物；将固形物与酸混合溶解，固液分离后得到含锂溶液 I；将含锂溶液 I 与聚丙烯酰 胺混合，使聚丙烯酰胺吸附其中硅酸盐等杂质，并固液分离得到含锂溶液 II；将含锂溶液 II 的 pH 调至碱性，固液分离后可得到较高纯度的磷酸锂固体和无机盐溶液。 
专利优势：低成本获取锂源，产物纯度较高。生产电池材料需要用高纯度的碳酸锂原 材料，以纯度为 99.5%的国产电池级碳酸锂为例，其 2021 年初价格仅为 5 万元/吨；此后 价格一路上涨，尤其是 2021 年三季度以来价格大幅飙升，目前高达 20 万元/吨。即使不 考虑损耗，生产 1 吨磷酸铁锂也需要约 0.25 吨碳酸锂，因此锂源成本即达到 5 万元/吨。 而锂磷铝矿石（含氧化锂 6%）市场采购价大幅低于碳酸锂（但需额外加工费用）。采用公 司新专利技术，可望降低锂源成本，且产物纯度达到 97%以上。 专利 2：粗制磷酸锂制备磷酸铁锂方法 目前传统工艺制造磷酸铁锂采用的主要锂源是碳酸锂，然而碳酸锂（1）成本较高， 目前 99.5%纯度单价约为 20 万元/吨；（2）存在无效副产物，碳酸根最终形成 CO2气体排 放，不够经济环保。 专利简介：采用粗制磷酸锂作为锂源制备磷酸铁锂，能够进一步提升工艺经济性。公 司专利技术可采用低成本粗制磷酸锂为原料，通过搅洗、酸溶、除磷、分步除杂得到纯锂 溶液，再加入铁源、磷源、碳源混合处理后得到磷酸铁锂。在电池材料的回收和循环利用 领域中，可使锂的回收率达到 99%以上，以低成本的粗制磷酸锂生产纯度高、性能好的磷 酸铁锂，且反应产生磷酸盐副产物可以供它途使用，仅产生较少废液、废渣，降低了生产 成本，且对环境友好，具有良好应用前景。 制备流程：仍为液相合成路线。将粗制磷酸锂原料加水搅洗，得到洗涤后磷酸锂；加 入酸进行溶解，然后加入金属盐溶液，调节 pH、过滤，得到第一滤液和磷酸铝、磷酸铁等磷酸盐沉淀物；将第一滤液的 pH 调节至 6-8，过滤杂质得到第二滤液；将滤液 pH 调节 至碱性，过滤后得到纯锂溶液；在纯锂溶液中加入铁源、磷源、碳源，经过混合、干燥、 加热预处理后得到磷酸铁锂前驱体；烧结后可得到纳米级磷酸铁锂。 
专利优势：锂离子利用率高，磷酸铁锂产物性能优良。该发明以粗制磷酸锂为原料， 通过分布沉淀等步骤使锂的利用率达到 99%以上，且滤液可作为原料或去离子水循环使用， 进一步降低锂的损失，具有成本低、操作简单、可重复性好的优点。根据国家专利局专利 信息披露，通过该技术制备得到的磷酸铁锂为纳米级，其 0.1C 放电克容量可达 157mAh/g 以上，1C 放电克容量可达 138mAh/g，中值电压 3.35V 以上，具有良好的性能。 新专利契合公司液相法路线，有望降低生产成本 磷酸铁锂制备工艺多样，分为固相法和液相法两大类。磷酸铁锂制备方法较多，主要 分为固相法和液相法。其中固相法是目前最为成熟且大规模商业化应用的方法，根据关键 原材料不同可分为草酸亚铁、磷酸铁（钠法）和磷酸铁（氨法）三大类。固相合成法设备 和工艺简单，制备条件容易控制，适合工业化生产；但原材料固相不均匀，化学反应产物颗粒较大，粒度分布范围宽，从而对产品导电性和安全性等产生不利影响。目前具备量产 化能力的主要为德方纳米的自热蒸发液相法，这种合成法使得初始原料在分子水平上的混 合和获得的前驱体更均匀，但对生产条件控制的要求较高，此外压实密度等方面存在一定 劣势。 新专利契合公司液相法路线，技术路线切换障碍小。公司本次新专利主要反应均发生 在溶液环境中，所需主要生产设备仍为搅拌罐、反应釜等，与公司原有的自热蒸发液相合 成法产线设备重合度高，因此公司不需大幅更换生产设备即可实现产能切换。 
采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂工艺路线有望实现大幅降本。经我们测算，生产 1 吨 磷酸铁锂消耗碳酸锂约 0.25 吨，当前电池级碳酸锂（99.5%）市场价格为 20 万元/吨，因 此生产单吨磷酸铁锂所需锂源成本约 5 万元/吨；采用锂磷铝石-磷酸锂-磷酸铁锂新工艺路 线后，生产 1 吨磷酸铁锂消耗锂磷铝石（氧化锂含量 6%）约 1.58 吨，当前市场无锂磷铝 石公开报价，但预计其采购成本加上磷酸锂制造费用合计远低于碳酸锂路线锂源成本，有 望实现大幅降本。（报告来源：未来智库） 布局补锂添加剂，拓展新业务领域专利布局：铁酸锂的制备方法 专利背景：锂电池首次充放电过程中，在负极材料界面会形成 SEI 膜，其主要成分为 LiF、Li2CO3、R-COOLi、R-CH2OLi 等锂盐材料。由于形成 SEI 膜的过程不可逆，用来 形成 SEI 膜的锂离子在放电过程中不能再嵌入到正极材料中，造成了电池容量的损失。为 了解决这一问题，目前可通过负极补锂和正极补锂两种预充补锂技术来弥补容量损失。其 中负极补锂技术对环境要求较高，补锂剂一般为金属锂箔和惰性锂粉；而正极补锂技术要 求相对较低，方法简单且补锂剂一般选用反萤石结构富锂正极材料 LixMO4（M=Ni、Fe、 Co、Mn）。 专利简介：制备正极补锂材料铁酸锂，产品纯度超过 95%。公司专利技术涉及的补锂 剂为正极补锂剂材料铁酸锂（Li5FeO4），现有的铁酸锂制备方法多采用固相法，具体是采 用 Fe2O3 和 LiOH（或 Li2O）按照一定摩尔比进行固相混合，再进行多次烧结得到，固相 法要求 Fe2O3 的粒径足够小，且存在需要多次烧结、烧结时间长、产物杂质含量高的问题。 公司通过采用溶剂法，制备活性较高的前驱体溶液，经干燥后仅需一次烧结即可得到纯度 较高（95%以上）的铁酸锂，解决了传统固相法需要多次烧结、烧结反应不充分、烧结时 间长、杂质含量高的问题。 
制备流程：液相法工艺合成前驱体，一次烧结形成高纯度铁酸锂。公司通过采用溶剂 法（液相法），将铁源、锂源和有机酸在含水溶剂中进行混合，以获得粒径较小的氢氧化 铁胶体。同时，有机酸与锂源发生反应生成锂盐，该锂盐与氢氧化铁胶体经加热处理后可附着在氢氧化铁胶体表面形成活性较高的前驱体溶液。所得前驱体溶液经干燥处理后，仅 需一次烧结即可得到纯度较高的铁酸锂。 专利优势：1）铁酸锂补锂剂：材料价格低廉、补锂安全性高；2）制备工艺简单易行， 适合工业化生产：由液相法制备出的前驱体溶液中的氢氧化铁胶体的粒径较小，比表面积 较大，干燥后仅需一次烧结处理即可得到纯度较高的铁酸锂，解决了传统固相法需要多次 烧结、烧结反应不充分、烧结时间长、杂质含量高的问题；3）产品纯度高：据公司测算， 采用该专利技术制备出的铁酸锂在三次实例中的纯度分别为 95%、98%、97%。 原料需求测算：单吨铁酸锂消耗 1.2 吨碳酸锂。根据公司专利披露，生产补锂剂铁酸 锂所需的原材料来源丰富，锂源可以是 LiCH3COO、Li2CO3、LiNO3、Li2C2O4 中任意一 种，铁源可以是 Fe(NO3)39H2O、FeCl36H2O、Fe2(SO4)3 中的任意一种，有机酸可以 是草酸、醋酸、丁二酸、抗坏血酸中的至少一种。我们假设锂源采用 Li2CO3，铁源采用 Fe(NO3)39H2O，经测算，理论上生产 1 吨铁酸锂补锂剂材料需要消耗大约 1.2 吨 Li2CO3和 2.38 吨 Fe(NO3)39H2O。 
产能布局：率先开启补锂剂项目产业化进程 投建 2.5 万吨产能，开启补锂剂产业化进程。9 月 29 日公司公告与曲靖市人民政府、 曲靖经开区管委会签订了《年产 2.5 万吨补锂剂项目投资协议》，公司拟在曲靖经济技术开 发区建设“年产 2.5 万吨补锂剂项目”，项目计划总投资约人民币 35 亿元，对应单吨投资 额 14 亿元/万吨。公司在 2021 年中报中披露，该补锂添加剂是一款正极补锂材料，可适 用于各种体系的锂离子电池正极，显著提升电池的能量密度，同时大幅改善循环性能，可 兼容现有电芯产线，安全性以及成本方面对比其他补锂方式均具有明显优势。公司加速布 局新型添加剂，拓展新的业务领域，将有望进一步打开下游客户市场空间，继续夯实头部 企业地位。 液相法工艺打开磷酸铁锂电池回收新空间铁锂电池回收经济性较差，公司通过液相工艺打开成长空间 动力电池退役后，梯次利用和拆解回收是两种主要处理方式。随着循环充放电次数的 增多，电池容量会不断衰减，当衰减至 80%以下时，便达到退役状态。面对退役动力电池， 目前主要的处理方法有两种：1）梯次利用：在电池状态良好的情况下，可用在发电站储 能等相关领域作为电能储存的载体，发挥剩余价值；2）拆解回收：对退役电池进行放电 和拆解，提炼原材料，实现电池材料的循环利用。目前梯次利用多为 LFP 电池，主要系从汽车上退役的 LFP 电池仍有较多循环次数，有较高的梯次利用价值，而三元电池由于可以 提取镍、钴、锰等金属，更适合直接拆解进行资源回收。 铁锂回收经济效益较差，通过关联公司回收磷酸铁锂降低生产成本。相较于三元电池 可提取出镍、钴、锂等价值量较高的金属元素，磷酸铁锂电池所含的磷、铁元素在自然界 丰度较高，其价格也远低于镍钴，因此，磷酸铁锂电池的回收经济效益较差。公司关联方 之一曲靖华祥成立于 2019 年 6 月 24 日，是公司实际控制人之一、董事长、总经理孔令涌 先生控制的企业（持股 72.45%），主营生态环境材料制造以及废弃资源综合加工处理等， 拥有多项关于废旧锂离子电池正极材料、电解液等处理回收的专利。2021 年半年报数据 显示，公司向曲靖华祥采购原材料金额达 718 万元，预计未来将加大采购力度，有望进一 步降低公司磷酸铁锂的生产成本。 
曲靖华祥专利：废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法 专利背景：现有废旧磷酸铁锂正极材料的回收方法，通常是先将废旧磷酸铁锂正极材 料加酸溶解，再加入氧化剂来氧化溶液中的亚铁离子制备磷酸铁，但通常存在氧化剂的用 量较大、亚铁离子氧化不完全及制得的磷酸铁纯度较低等问题。 专利简介：从废旧磷酸铁锂电池中回收高纯磷酸铁。从专利说明书来看，公司通过拆 解磷酸铁锂电池得到正极片，经过分离集流体、酸溶、过滤、加热氧化、二次加热过滤、 剪切乳化泵洗涤等步骤得到高纯磷酸铁。该方法在对第一滤液的直接加热时就可将亚铁离 子完全氧化而无需再加入氧化剂，进而再转变成高纯磷酸铁。根据公司测算，该方法操作 简单，成本低廉，环境友好，所得的磷酸铁产品纯度极高，约为 99.9%，后续可直接用于 合成磷酸铁锂。 制备流程：采用加热法氧化亚铁离子，无须添加氧化剂且氧化效果充分。从废旧磷酸 铁锂电池拆解得到正极片，加入有机溶剂溶解掉粘结剂后，分离出集流体，收集得到废旧 正极材料；将所述废旧正极材料采用硝酸溶解，经过滤，得到第一滤液；将所述第一滤液 在 50-90℃下加热 1-4h，以将所述第一滤液中的亚铁离子完全氧化，之后加入氨水调节体 系 pH 至 1-2，并在 60-90℃下继续加热 1-4h，经过滤得到第一滤渣和含锂滤液；采用剪 切乳化泵对所述第一滤渣进行多次洗涤，得到高纯磷酸铁。 专利优势：产物磷酸铁纯度极高且杂质含量较少。根据曲靖华祥披露的专利信息，通 过该方法制成的磷酸铁产品纯度极高，约为 99.9%，且所含杂质离子的含量均控制在 100ppm 以下，后续可直接用于合成磷酸铁锂。相较于市场现有的回收方法，该方法在对 第一滤液的直接加热时就可将亚铁离子完全氧化而无需再加入氧化剂，操作简单，成本低 廉，环境友好，同时解决了现有技术中对废旧磷酸铁锂正极材料中铁、磷元素的回收效果 不好的问题。 
综上所述，我们认为，公司是一家具有极强技术创新能力的磷酸铁锂龙头生产企业， 无论是在磷酸铁锂的制备工艺还是循环回收方面，公司技术路线丰富、专利储备充足、技 术壁垒牢固，未来有望通过多路径降低生产成本，提升盈利水平，同时公司在正极材料补 锂剂方面的布局，有望拓展新业务领域，打开长期成长空间。 盈利预测关键假设 产能：根据公司 2021 年半年报披露，公司目前已建设完成的磷酸铁锂产能约 12 万吨 /年，正在建设的宜宾德方时代项目和曲靖德枋亿纬项目的规划磷酸铁锂产能合计为 18 万 吨/年，预计上述项目建成后公司磷酸铁锂产能将超过 30 万吨/年。此外，公司于 11 月 10 日发布定增预案，拟定增募资不超过 32 亿元，用于建设年产 11 万吨新型磷酸盐系正极材 料项目，有望进一步扩大产能。我们预计，公司 2021/2022/2023 年磷酸铁锂正极材料产 能合计分别为 13 万/42 万/47 万吨。 出货量：2020 年以前公司主营业务包括纳米磷酸铁锂和碳纳米管导电液两部分，2021 年公司剥离碳纳米管导电液业务，因此这里我们对碳纳米管导电液业务不作考虑。随着新 能源汽车及储能行业景气度不断提升，动力、储能电池增长拉动磷酸铁锂材料需求提升， 我们预计 2021/2022/2023 年磷酸铁锂正极材料行业整体出货量约 35 万/70 万/120 万吨， 同比+182%/+100%/+71.4%，行业保持高速成长。公司作为磷酸铁锂正极材料行业龙头， 随着产能快速释放，料市场份额将稳步提升。预计公司 2021/2022/2023 年磷酸铁锂正极 材料出货量分别为 9.2 万/19.3 万/38.0 万吨，实现收入分别为 39.4 亿/84.9 亿/176 亿元， 同比+334%/+116%/108%。 （本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。） 详见报告原文。 精选报告来源：【未来智库】。
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