（報告出品方/作者：國信證券，楊林、薛聰）
正極材料決定锂電性能，能量密度和安全性是核心考量
為了滿足锂電池高能量密度、功率密度、較好的循環性能和可靠的安全性，正 極材料需要具備以下條件：1）為電池充放電提供锂源；2）提供更高的電極電 位保障輸出電壓高；3）電壓平台穩定保障輸出電位平穩；4）正極材料電化當 量小，保障高能量密度；5）锂離子在材料中擴散系數高，保障高功率密度；6） 可逆性好保障電池循環性能；7）較高的電子和離子電導率；8）化學穩定性好、 資源豐富、制備成本低。根據不同的技術路線，常見正極材料可以分為钴酸锂 （LCO）、錳酸锂（LMO）、磷酸鐵锂（LFP）、鎳钴錳酸锂（NCM）、鎳钴鋁酸 锂（NCA）等。電池能量密度與比容量、正極品質、電壓成正比，與總品質成 反比。其中，磷酸鐵锂循環型和安全性好，但能量密度也較低，被廣泛應用于 儲能、商用車和部分低速電動車等領域。
現階段磷酸鐵锂正極更具成本效益
2019 年以來 LFP 正極市占率有所回升，目前國内外車廠都在磷酸鐵锂技術領 域紛紛布局。不同三元材料的鎳含量不同，但平均能量密度要高于 LFP 和 LCO 正極，行業初期 LFP 和 LCO 依靠成本低廉和技術成熟成為主要的锂電正極材 料，2015 年開始伴随長續航的乘用車占比增多和補貼政策對長續航的優惠，長 續航的 NCM 占比持續提升。國内 NCM 占比從 2014 年的 30%上升至 2018 年 近 50%。2019 年年中以來，伴随新能源汽車補貼持續退坡，以及動力電池新 技術的加持，磷酸鐵锂的能量密度持續提升，成本優勢逐漸顯現，裝車量逐漸 提升，這一迹象在 2020 年也愈加明顯。
2020 年 NCM 出貨量占比略有下降， LFP 占比從 22%提升至 25%，一方面是随着補貼下降車企降本壓力增大，下遊 車企推出多款鐵锂電池爆款車型，另一方面安全意識提升、刀片電池技術提升， 再加上電動車和儲能等小動力市場需求和出口增加，帶動 LFP 市場回暖。2021 年 7 月，特斯拉在二季度财報電話會議中透露，将在電池構成上進行轉變，使 用 2/3 的磷酸鐵電池和 1/3 的鎳電池。同時，特斯拉第三季度财報顯示，全球 範圍内的标準續航版 Model 3 和 Model Y 也都将改用磷酸鐵锂電池。目前國内 外車廠都在磷酸鐵锂技術領域紛紛布局。
全球“雙碳”加速汽車電動化，新能源汽車消費驅動主導
驅動邏輯一：政策規劃滲透率提升空間大，補貼延長奠定行業黃金三年。政策 規劃驅動下，新能源汽車滲透率提升空間大。根據中汽協資料，2020 年國内新 能源汽車銷量 137 萬輛，滲透率達到 5.4%。《新能源汽車産業發展規劃 2021-2035 年》規劃要求 2025 年新能源汽車銷量要達到 20%，“節能與新能源 汽車技術路線圖 2.0”對 2035 年提出節能汽車與新能源汽車銷量約各占 50%， 汽車産業基本實作電動化轉型的目标，電動車滲透率提升尚處在初始階段。
驅動邏輯二：動力電池成本下降，消費級乘用車平價在即。伴随動力電池成本 下降以及能量密度提升，消費級乘用車逐漸接近平價。
驅動邏輯三：爆款車型湧現為純消費市場注入活力。純消費市場方面，爆款車 型是增長的關鍵所在。
驅動邏輯四：限行和環保政策鼓勵，公共交通領域收益于政策導向有望迎來複 蘇。
驅動邏輯五：海外補貼政策邊際向好，龍頭車企發力電動化規劃。從全球範圍 看，由于歐洲碳排放法規趨嚴、多國新能源汽車補貼政策邊際向好、傳統車企 陸續公布電動化大戰略以及特斯拉産業鍊進度超預期，整體海外新能源汽車市 場持續高增速。傳統車企緊跟特斯拉腳步，寶馬、大衆、戴姆勒紛紛釋出電動 化戰略，車型儲備豐富。
锂電池正極材料複盤，三元材料與鐵锂材料的四個階段競争：
階段一（2013-2015）：新能源商用車貢獻主要需求，成本低、技術成熟、安全 性好促進 LFP 快增長。
階段二（2016-2018）：新能源乘用車銷量快速增長、三元正極産能釋放和補貼 政策改變，共同促使 LFP 增速放緩，NCM 出貨快速增長。
階段三（2019-2020）：2019 年受宏觀經濟和政策退補的影響，新能源汽車銷 量下降，2020 年政策補貼延長、降本和爆款車型等綜合作用下，新能源汽車實 現快速增長，相應正極材料需求持續增長。
階段四（2021-迄今）：2021 年随着新能源汽車成本效益提升帶來的私人消費接受 度的提升，新能源汽車産銷量爆發增長，磷酸鐵锂電池由于在能量密度、耐低 溫等方面取得突破，在成本效益、安全性友善更具優勢，消費量超過三元材料。 2021 年 1-9 月，我國動力電池産量累計 134.7GWh，同比累計增長 195.0%； 其中三元電池産量累計 62.8GWh，占總産量 46.6%，同比累計增長 131.1%； 磷酸鐵锂電池産量累計 71.6GWh，占總産量 53.2%，同比累計增長 291.4%。
1）驅動因素一：雖然高能量密度的三元電池受益于補貼政策，但随着退補補貼 驅動作用正在邊際減弱。2019 年補貼持續退坡達到 70%，2020 年續航裡程低 于 300 公裡的汽車将不再補貼，補貼政策對于新能源汽車銷量促進作用顯著減 弱，國内電動車逐漸向着消費市場轉變。
2）驅動因素二：CTP 和刀片電池技術顯著提高鐵锂電池能量密度，并降低電 池成本。LFP 電池采用 CTP 無模組技術後，由多個大容量電芯組成标準化電池 包，再靈活堆疊組成更大的電池子產品，目前刀片電池成包重量功率密度可能達 到 180Wh/kg 左右，成本較傳統結構電池下降 10%左右，有效降低電池成本。
3）驅動因素三：儲能和小動力市場增長超預期，帶動鐵锂電池需求增長。儲能 市場對電池能量密度要求低，但是對成本、安全性和循環性能要求高，LFP 電 池循環性能可超過 2000 次，售價低于 NCM 電池，同時安全性高于 NCM 電池。
4）驅動因素四：新國标政策下二輪電動車市場锂電池滲透率加速提升。2019 年 4 月電動自行車新國标開始實施，鉛蓄電池難以滿足電動自行車輕量化、長 續航等新國标要求。锂電池壽命顯著長于鉛蓄電池，且具有輕便、快充和無保 養費用等優點，目前滲透率正持續提升。
新能源汽車銷量預測：2025 年全球超 2000 萬輛，國内超 750 萬輛
2020 年國内外新能源汽車銷量增速顯著提升。2020 年國内新能源汽車銷量 136.7 萬輛，同比增長 10.9%，增速由負轉正。全球新能源汽車銷量達到 324 萬輛，同比增長 43%，其中歐洲市場新能源車登記輛近 140 萬輛，同比增長 137%。我們預計全球新能源乘用車銷量有望從 2020 年的約 300 萬輛增至 2025 年的約 2050 萬輛，CAGR 将達到 46.8%，預計 2025 年全球新能源乘用車滲透 率有望達到 21%左右。國内新能源汽車有望從 2020 年 125 萬輛增至 2025 年 的 757 萬輛，CAGR 達到 43.4%，國内新能源汽車滲透率有望達到 25%左右。
LFP 需求測算：2025 年全球锂電池需求 1790GWh，磷酸鐵锂需求約 710GWh，樂觀預期磷酸鐵需求約 122 萬噸
（1）锂電池需求總量測算：2025 年全球锂電池需求量預計達到 1790GWh。 全球動力電池需求有望從2020年的160GWh增至2025年的1269GWh，CAGR 達到 51%；2025 年全球儲能電池需求有望達到 222GWh，CAGR 達到 57%。 消費電池需求将達到 152GWh，CAGR 為 10%。
（2）磷酸鐵锂需求總量測算：2025 年全球磷酸鐵锂電池需求量預計達到 710GWh。全球動力電池對磷酸鐵锂的需求有望從 2020 年的 46GWh 增至 2025年的 469GWh，滲透率達到 37%；2025 年全球儲能電池對磷酸鐵锂的需求有 望達到 133GWh，滲透率為 60%。按照 0.25 萬噸/GWh 磷酸鐵锂單耗測算， 2025 年磷酸鐵锂正極材料需求量有望達到 180 萬噸。
（3）磷酸鐵需求總量測算：由于磷酸鐵工藝隻是制備磷酸鐵锂工藝之一，我們 按照樂觀（磷酸鐵工藝滲透率 80%）、中性（磷酸鐵工藝滲透率 65%）、悲觀（磷 酸鐵工藝滲透率 50%）三種情況假設分析。按照 0.85 噸磷酸鐵/噸磷酸鐵锂的 單耗測算，在樂觀、中性、悲觀三種假設下，2025 年全球磷酸鐵材料需求量分 别達到 122、99、76 萬噸。
LFP 供給預測：2021-2022 年磷酸鐵锂-磷酸鐵供給緊平衡，2023 年以 後供需緊張将逐漸緩解，長期看磷酸鐵锂-磷酸鐵環節産能大幅過剩
磷酸鐵锂供給測算：我們預計 2021-2025 年 磷酸鐵锂正極材料産能分别為 81.1、152.6、387.2、420.0、450.5 萬噸，對應 缺口分别為-1.3、27.6、67.1、261.9、240.2 萬噸，供需緊張緩解将逐漸緩解， 2023 年以後磷酸鐵锂産能将大幅過剩。
磷酸鐵供給預測：我們預計 2021-2025 年磷 酸鐵材料産能分别為 56.0、164.0、284.0、482.0、510.5 萬噸，按照樂觀的磷 酸鐵需求預測，對應缺口分别為-4.5、19.6、105.8、208.8、359.7 萬噸，2021-2022 年磷酸鐵供需緊平衡，2023 年以後供需緊張緩解将逐漸緩解，磷酸鐵産能将大 幅過剩。（報告來源：未來智庫）
磷酸鐵锂（LFP）是一種锂離子電池電極材料，化學式為 LiFePO4，主要用于 各種锂離子電池。橄榄石磷酸鹽和類似 Nasicon 結構的磷酸鹽是目前研究最多 的熱點，其中磷酸鐵锂正極材料在一定的電流密度下，比容量可以達到 170mAh/g，進而受到更高的關注，目前其也已經成為锂離子電池市場的重要組 成部分。磷酸鐵锂材料作為正極材料的新一代锂二次電池可以為混合電動汽車 和純電動汽車提供動力，并且還能儲存來自風和光電的能量，以解決智能電網 的間歇問題。一般來講，磷酸鐵锂的制備方法和結構對其電化學性能有很大影 響。
磷酸鐵路線制備磷酸鐵锂将成為主流工藝。目前市場上主流的磷酸鐵锂正極材 料（LFP）生産工藝路線包括四種：水熱法工藝路線、草酸亞鐵工藝路線、氧 化鐵工藝路線和磷酸鐵工藝路線。其中，磷酸鐵路線以相較更低的成本、更優 良的成本效益而有望成為制備磷酸鐵锂的主流工藝。磷酸鐵（FePO4，鐵為三價 狀态），又名磷酸高鐵、正磷酸鐵，是一種白色或淺黃色粉末。磷酸鐵中的鐵為 三價鐵，以二水合物（FePO4 .2H2O）居多。
磷酸鐵是制備磷酸鐵锂（LiFePO4， 鐵為二價狀态）的一種重要前驅體，“磷酸鐵路線制備磷酸鐵锂”由于工藝簡單、 原材料使用率高、重複性好、正極材料活性高，生産技術日臻成熟，已逐漸發 展成為主流工藝。該路線采用無水磷酸鐵及碳酸锂作為主要原材料（生産 1 噸 磷酸鐵锂一般需要 0.96 噸磷酸鐵及 0.24 噸碳酸锂），将磷酸鐵前驅體與锂源碳 源等進行充分研磨混合，利用碳熱還原法制成磷酸鐵锂正極材料。
磷酸鐵前驅 體（包括二水磷酸鐵和無水磷酸鐵）的化學成份、結構、實體化學性質、反應 活性很大程度上決定了制得的 LFP 的綜合性能。其中，磷鐵比是衡量磷酸鐵品 質最關鍵的名額，也是決定磷酸鐵锂品質最關鍵的因素，磷酸鐵在磷酸鐵锂中 的用料占比接近 1:1。磷酸鐵锂是一種橄榄石結構的聚陰離子磷酸鹽，其充放電 反應是在磷酸鐵锂和磷酸鐵兩相間進行的。磷酸鐵锂電池的充放電過程，就是 锂離子的嵌入和脫嵌過程。在锂離子的嵌入和脫嵌過程中，同時伴随着與锂離 子等當量電子的嵌入和脫嵌。充電時，Li+從 LiFePO4 中脫離出來，Fe2+失去一 個電子變成 Fe3+；放電時，Li+嵌入磷酸鐵中變成 LiFePO4。
兩種磷酸鐵前驅體主流工藝：“鐵塊+磷酸”、“硫酸亞鐵+磷酸一铵”
工業化生産磷酸鐵的方式主要有兩種：（1）通過使用淨化磷酸（可熱法或濕法） 使之與硫酸亞鐵反應制備磷酸鐵；（2）或通過使用磷酸鹽與硫酸亞鐵反應制備 磷酸鐵，常用磷酸鹽主要為磷酸一铵（磷酸二氫铵）和磷酸二铵（磷酸氫二铵）， 主流磷酸鹽為磷酸一铵。分别歸類為“鐵塊+磷酸”、“硫酸亞鐵+磷酸一铵”工藝。
目前工業上制備電池級磷酸鐵的主要方法為沉澱法。磷酸鐵的合成方式分類主 要有：沉澱法、水熱法、溶膠凝膠法、空氣氧化法、控制結晶法等。其中，水 熱法因為投料過程不連續、制備受反應釜容器大小限制等缺點而難以工業生産。 溶膠凝膠法的缺點是反應時間較長、在幹燥時産物易收縮，也難以工業化生産。 其他方法也因各種缺點而難以實作工業化。沉澱法制備磷酸鐵具有裝置要求低、 成本較低等優點，通過控制反應條件可以制得較理想的電池用磷酸鐵，易實作 大規模工業化生産，是以目前工業上制備電池級磷酸鐵的主要方法為沉澱法。
此外，亞鐵路線的磷酸鐵制備過程中需要氨水或氫氧化鈉調節 pH 值，按照使 用 pH 值調節劑的不同，也可分為鈉法和铵法，前者使用氫氧化鈉，後者使用 氨水：（1）铵法是指硫酸亞鐵溶液與磷酸反應，經沉澱過濾後再用氨水中和過 量的酸得到磷酸鐵。（2）鈉法是指硫酸亞鐵用磷酸酸化後與過氧化氫反應，生 成磷酸二氫鐵，再用氫氧化鈉溶液調節 pH 值為 2 左右，生成磷酸鐵。其中铵 法通過提取濾液和廢水中的硫酸铵外售還可以補貼部分後處理成本。
受益于新能源汽車的快速發展及磷酸鐵锂動力電池占比的提升，傳統磷酸鐵锂 生産企業紛紛擴産，磷化工、钛白粉等生産企業則憑借各自原料資源優勢，競 相布局磷酸鐵及磷酸鐵锂産業鍊。铵法路線的典型企業有天賜材料、湖南雅城， 鈉法路線代表企業有安達科技、湖南裕能等。
按照産業屬性可将磷酸鐵生産企業類型分為四類：
一是磷酸鐵锂正極生産企業，縱向布局上遊，如德方納米、湖南裕能、安達科 技、湖北萬潤、江西升華等；
二是磷化工和钛白粉企業，如新洋豐、川發龍蟒、川金諾、川恒股份、雲天化、 雲圖控股、司爾特、龍佰集團、中核钛白、安納達等；
三是自購原材料生産銷售磷酸鐵公司，如合縱科技（湖南雅城）等；
四是為配置協同産業的锂電材料企業，如天賜材料、貝特瑞、當升科技、廈鎢 新能等三元正極及電解液企業等。
磷酸鐵加工中包括反應釜運轉等一系列制備環節都屬于耗電環節。從過程控制 和工藝優化角度講，優秀公司可以比同行業使用相同工藝的公司單噸成本便宜 300-1000 元左右。其中，從成本結構來看，磷源成本占到磷酸鐵生産成本的 53%。磷化工企業擁有磷資源的配套，具有生産磷酸鐵的成本優勢。
磷酸鐵産品格局将從“精細”邁向“大宗化”，看好具備“礦電磷鐵一體化” 的磷酸鐵生産企業将擁有核心競争優勢
磷酸鐵锂電池的産業鍊為“磷礦—工業級磷酸/磷酸一铵—磷酸鐵—磷酸鐵锂正 極—磷酸鐵锂鐵锂電池”。現階段國内主要的磷酸鐵生産企業通過外購七水硫酸 亞鐵、高等級的淨化磷酸等原材料生産磷酸鐵并銷售給磷酸鐵锂生産企業。 2021 年磷酸鐵锂正極需求爆發，磷酸鐵前驅體供不應求，化工龍頭、锂電廠家 紛紛進行擴産。
未來，不同企業制備磷酸鐵路線将選擇不同的原料，主要的原 料及兩種工藝分為“硫酸亞鐵+磷酸一铵”與“高純度鐵塊+磷酸”。随着磷化工企業 磷酸鐵産線、磷酸鐵锂正極廠商等配套項目逐漸投産，磷酸鐵産品格局将從“精 細”邁向“大宗化”，未來各廠商之間将比拼成本優勢：（1）原材料端成本優勢排 序：磷源、鐵源自備優于磷源自備優于鐵源自備優于純加工。（2）能源動力端 成本排序：自備電源（擁有水電、火電廠）優于低電價省份優于高電價省份。
我國濕法磷酸的産能占比有望持續攀升
磷酸是磷化工最主要的基礎産品，是磷化工産業鍊最重要的中間體。磷酸（主 要指正磷酸 H3PO4）主要用于生産各種有機或無機磷酸鹽（酯）：如化學肥料重 鈣、磷铵、磷鉀等；飼料添加劑磷酸氫鈣；食品、醫藥級磷酸鈣鹽，品質改良 劑亞磷酸鈉、次磷酸鈉，洗滌助劑三聚磷酸鈉；無機阻燃劑磷酸铵、聚磷酸铵、 氨基磷酸铵、磷酸硼、赤磷、有機阻燃劑鹵-磷，水質穩定劑、阻垢劑、分散劑、 緩沖劑三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、次磷酸鈉；
半導體工業中的 InP、GaP 及磷 化物、InAs 或 GaAs 的固溶體、壓電晶體用 KH2PO4 和 AlPO4 以及高純磷化 氫摻雜劑；化學鍍軟焊劑次磷酸铵、還原劑次磷酸鈉；塗料中作為阻燃、防鏽、 防腐、耐輻射、抗菌、發光等添加劑；綠色環保外牆塗料、白玉内牆塗料高光 冷瓷塗料等六偏磷酸鈉、磷酸三鈉、磷酸三丁酯；還原性顔料如包括磷化物、 亞磷酸、次磷酸鹽等等。根據純度及含雜品質不同，磷酸主要分為電子級、工 業級、食品級等。
磷化工供給側改革取得明顯成效，“三磷”整治助力磷酸産能結構持續優化。近 年來，在供給側結構性改革的持續推動以及降能耗、促環保的政策導向下，我 國磷化工産業鍊結構逐漸調整。保護磷礦資源、減少磷礦開采、減少磷肥出口、 控制黃磷産能等，可以有效減少磷污染，是解決“三磷”問題的根本途徑。2019 年年初，生态環境部将長江磷礦、磷肥和含磷農藥制造等磷化工企業、磷石膏 庫（簡稱“三磷”）的排查整治作為長江減“磷”的攻堅内容。回顧來看，整治行動 開展以來，我國減“磷”效果明顯，2016 年長江經濟帶以總磷作為定類名額的九 條重污染河流，2019 年總磷濃度均下降至 V 類标準限制以下，原來總磷劣 V 類的全部到了五類。整體來看，磷化工供給側改革取得明顯成效，在環保政策 的持續下，據百川盈孚統計，近年來我國磷酸産能總體呈現下降趨勢。
磷酸的主流生産工藝包括熱法和濕法。磷酸的工業生産有熱法、濕法、窯法等， 目前主要有熱法和濕法兩大類：
（1）熱法磷酸是利用矽石和焦炭的混合物在高溫下将磷礦還原并産生黃磷，再 經氧化、水合制得高濃度磷酸。熱法磷酸下遊主要應用于電子級、食品級磷酸 和磷酸鹽。熱法磷酸因雜質含量低，濃度高，但生産成本也較高，主要用于生 産磷酸鹽，作工業原料或添加劑。目前熱法磷酸産能占我國的 70%以上。
（2）濕法磷酸是用硫酸溶解磷礦粉，經過過濾、脫氧、除雜、萃取、精華制得 磷酸，期間會産生副産品磷石膏和氟化氫，濕法磷酸下遊主要應用于磷肥、工 業級磷酸和磷酸鹽。濕法磷酸為酸礦反應産物，生産成本低，但雜質含量高， 濃度低，通常用于生産肥料。濕法磷酸因含鐵、鎂、鋁等多種雜質，在實體性 質上與純磷酸有所差異，如密度增加、黏度增大、沸點升高等。濕法磷酸經過 淨化後，也可以用來生産工業級磷酸鹽、飼料級磷酸鹽等。濕法磷酸下遊主要 應用于磷肥、工業級磷酸和磷酸鹽，我國濕法磷酸産能占比不足 30%。現階段， 中國濕法磷酸行業的發展正處于技術革新的關鍵階段，在現有市場基礎上，淨 化技術的提升将會快速推動我國濕法磷酸産品在更多的領域應用，未來市場發 展前景廣闊。
濕法淨化磷酸工藝可大大節約能耗且經濟效益顯著
熱法磷酸工藝的優勢在于，相較于濕法磷酸，其過程中磷的轉化率和回收率較 高，各種有害物質也會在高溫加熱的過程中轉變或減少，且熱法磷酸産品純度 高，能夠滿足電子級、食品級磷酸的生産品質要求，無需多餘淨化環節。然而 缺點是原材料黃磷能耗較高，通常熱法磷酸的生産成本高于濕法磷酸，用熱法 磷酸來生産普通工業級磷酸鹽的經濟效益相對不高。據鐘本和、方為茂等《中 國濕法磷酸淨化技術（工程）進展情況》中資料，每生産 1 噸磷酸（濕法），淨 化濕法磷酸生産 1噸 100%P2O5産品單耗較傳統熱法磷酸的标煤少 1.2141噸， 約為熱法磷酸能耗的 1/3。
熱法磷酸價格常受黃磷價格波動影響，黃磷價格過高 時還會影響熱法磷酸企業的開工積極性。濕法磷酸來源廣泛，生産成本較低， 但産品酸濃度較低，雜質含量較高，因而目前主要用于磷肥生産。相比于高污 染、高能耗的熱法磷酸，濕法淨化磷酸在能耗、生産成本、資源利用及能耗效 率、環境友好、工藝适應性、産品品質穩定等方面都較熱法磷酸具有明顯的優 勢，其可大大節約能耗且經濟效益顯著，符合國家節能減排的新要求。
目前熱法磷酸在國内磷酸市場占主導地位，但随着濕法磷酸技術的進步與普及， 未來濕法磷酸在我國磷酸行業中的産能占比有望持續攀升。采用精制濕法磷酸 代替部分熱法磷酸生産各種磷制品，已經成為世界磷化工高新技術發展的一個 方向，而我國濕法淨化磷酸的生産還剛剛起步。20 世紀 80 年代，國外磷酸工 業主要以熱法磷酸為主，随後逐漸被濕法磷酸所取代，目前發達國家工業磷酸 濕法制備占比已經達到 80%，美國甚至達到了 90%以上。淨化濕法磷酸方面， 據川金諾公司統計，目前全世界淨化濕法磷酸年産量已經超過 210 萬噸，約占 工業磷酸生産能力的 30%。
其中美國淨化濕法磷酸占其工業磷酸生産能力的 46%，歐洲淨化濕法磷酸占其工業磷酸生産能力的 84%，日本淨化濕法磷酸占 其工業磷酸生産能力的 40%。我國于 20 世紀 60 年代引進濕法磷酸工藝，國内工業磷酸主要通過熱工藝生産，近年随着濕法磷酸淨化技術的突破，精制濕法 磷酸替代了部分熱法磷酸。整體來看，目前我國濕法磷酸大部分仍然被用來生 産高濃度磷複肥，僅有 10%-20%用來淨化加工生産工業級磷酸鹽。
近年來，我 國磷酸結構正在逐漸調整，未來濕法磷酸在我國磷酸行業中的産能占比有望持 續攀升，将間接影響對黃磷的需求，我們看好我國濕法磷酸的市場增長空間仍 然廣闊。據百川盈孚統計，目前我國濕法磷酸和熱法磷酸産能分别為 100 萬噸 和 261 萬噸，熱法磷酸産能逐漸萎縮，濕法磷酸産能穩定。近年來，我國濕法 磷酸産能市占率逐漸提高：2015 年至 2020 年，熱法磷酸産量由 197 萬噸降至 124 萬噸，而濕法磷酸産量由 47 萬噸升至 88 萬噸。此外，據中國無機鹽工業 協會資料，2021 年，工業消費量約占磷酸總消費量的 8.9%，目前磷酸的工業 消費量占比仍然較小。
國内磷酸生産多采用濕法磷酸技術，濕法磷酸生産工藝是以反應料漿中硫酸鈣 含結晶水的不同來區分的。濕法磷酸的生産方法以硫酸鈣出現的型态命名，工 業上包括幾種方法：二水法、半水-二水法、二水-半水法、半水法等。其中二水 法是目前世界上應用最廣的方法。目前世界上濕法磷酸生産裝置中，有 80%以 上用二水法生産，二水法生産的磷酸大約占世界濕法磷酸生産總量的 85%。其 中，半水-二水法、二水-半水法主要考慮了為減少除洗滌不完全和機械損失意外 的其他導緻磷損失的因素。
中國五環工程有限公司（前身為中國化學工業部第 四設計院）自主開發的半水-二水法的技術優勢主要展現在四個方面：總能耗低、 高回收率、磷石膏品質好、成品酸品質好等方面，目前已被大型化裝置應用。 值得一提的是，據川恒股份公司公告，其自主開發的半水濕法磷酸生産工藝技術，具有工藝流程短、技術水準先進可靠、産品品質好、總能耗低、生産成本 低、生産運作平穩等優點。目前，川恒股份公司的半水濕法磷酸工藝裝置是自 主研發設計的國内首套單系列産能最大的半水濕法磷酸工藝裝置，其半水濕法 磷酸成套技術相比二水磷酸技術具有明顯的成本優勢，主要表現為：硫酸消耗 比二水法低 2%左右；比二水法節約了磷酸貯槽和濃縮工程裝置投入；磷石膏結 晶水含量較低，僅 5%-6%，通過與川恒股份公司礦井填充技術結合可實作一定 程度的有效利用；磷酸雜質含量比二水法低，易于提純和淨化。（報告來源：未來智庫）
推廣濕法磷酸工藝經濟效益更佳，副産物磷石膏問題仍待解決
濕法淨化磷酸是濕法磷酸的淨化産品，濕法淨化磷酸技術相比于熱法磷酸将大 量節約能耗且經濟效益顯著。濕法磷酸通過深度淨化和精細加工後，可替代熱 法磷酸，用于生産工業磷酸鹽和各種精細磷酸鹽，包括磷酸鐵。濕法磷酸淨化 技術針對不同雜質采用了化學沉澱、溶劑萃取、吸附、精餾等多種方法組合， 工藝嚴謹、流程控制嚴格，對于中國中品位磷礦的特點有很大的适應性。從我 國可持續發展的戰略需要以及節能降耗和淘汰高耗能産品的國策出發，借鑒國 外磷化工發展的經驗，我國磷化工發展應大力開發濕法磷酸淨化新技術，用具 有能耗和成本優勢的濕法磷酸替代高能耗的熱法磷酸。然而開發濕法磷酸淨化 技術迄今仍是磷酸工業界的一大難題，我國僅有為數不多的工業化裝置在運作： 為了将濕法粗磷酸進一步進行提純，通常需要将濕法粗磷酸依次通過預處理工 序、萃取工序、後處理工序進行三級純化處理。
主流的工業化濕法磷酸的淨化工藝主要為有機溶劑萃取法。濕法磷酸的淨化工 藝主要有化學沉澱法、結晶法、離子交換法、溶劑沉澱法、有機溶劑萃取法、 濃縮淨化法、電滲析法，目前工業上一般采用有機溶劑萃取法，其優點為：過 程中沒有溫度變化、能耗較大，萃取劑可循環使用，并且能夠避免二次污染。 有機溶劑萃取法主要包括法國羅納-普朗克公司采用有機溶劑萃取法淨化濕法 磷酸的 Central-Liqueur 流程、法國 APC 公司的 Phorex 法、英國 Albright Wilson 法、以色列 IMI Cleaning 法、東洋曹達工藝等。
值得一提的是，溶劑萃取法淨 化濕法磷酸過程中會産生大量含磷淤渣，如果将含磷淤渣用來制肥，走肥鹽結 合的道路，還可有效提高磷酸使用率。目前國内産業化程度較高的濕法磷酸淨 化技術有貴州甕福集團開發的濕法磷酸淨化技術、四川大學與中化涪陵共同開 發的濕法淨化技術、清華大學微結構萃取技術、華中師範大學開發的濕法淨化 技術，均為溶劑萃取法，且均實作了産業化生産。我國目前應用範圍較廣、技 術較成熟的濕法磷酸淨化技術是四川大學溶劑萃取技術，該工藝流程中，大部 分的磷進入淨化酸成品中，少部分磷以萃餘酸的形式排放，原濕法磷酸大部分 雜質在萃餘酸中，可進入肥料生産循環中。在此方面，鄭州大學開發利用萃餘酸生産包裹性緩釋肥料的技術，使磷礦中的鈣、鎂、鐵、錳、稀土等雜質得到 高效利用。
磷石膏是濕法磷酸生産的主要副産物，濕法磷酸副産物磷石膏問題仍待解決。 每生産 1 噸濕法磷酸産生 4.5 噸的磷石膏渣，對環境污染極大。副産磷石膏一 部分在水泥緩凝劑、石膏闆、建築石膏、築路方面得到應用，但大多仍然通過 堆放的形式處理。磷石膏庫不僅占用土地，還會造成水體富營養化。目前我國 磷石膏堆存量已超過 7 億噸，每年新增約 8000 萬噸，産量主要集中在長江經 濟帶。
在“三磷”整治調查中發現長江沿線 97 個磷石膏庫中有 53.61%存在生态 環境問題，問題最為突出，磷石膏庫問題已成為濕法磷酸生産的一大痛點。2019年，我國磷石膏産量 7500 萬噸，利用量為 3000 萬噸，綜合使用率約 40%，由 于磷石膏産品品質存在問題，在技術突破前難以大規模推廣。随着面向 2035 年的美麗中國建設目标的展開，以及對長江流域、黃河流域等流域水質持續改 善的要求，開展磷石膏減量化和綜合利用問題變得尤其必要，磷石膏問題仍然 是濕法磷酸推廣過程中一大阻礙。
我們按目前的産品均價進行假設，根據熱法工業磷酸分别對磷礦石/焦炭/燒堿/ 苛性堿/其他原料單耗 3.857/0.665/0.559/0.486/0.891 噸/噸，濕法工業磷酸分别 對磷礦石 / 硫 磺 / 磷酸三丁酯 / 磷 礦 粉 / 其他原料單耗 5.354/1.292/0.006/0.168/0.414 噸/噸，得出在目前狀态下，濕法淨化磷酸、熱 法工業磷酸的原料和輔料費用分别為 3798 元/噸、3028 元/噸，濕法磷酸在原 料成本上比熱法磷酸約低 770 元/噸。根據梅毅等的《熱法磷酸與濕法工業磷酸 的技術經濟分析》文獻中測算方法，我們測算出熱法磷酸單噸的能耗、人工、 三費、折舊等費用合計約為 8871 元/噸，而濕法磷酸約 5221 元/噸。考慮反應 過程中的伴生産物、副産物等回收并銷售而創造的經濟效益，濕法淨化磷酸方 法在綜合經濟效益上比熱法磷酸具備約 1400 元/噸的經濟優勢。目前熱法磷酸 産品品質更優、售價更高（比濕法磷酸售價高 400-600 元/噸左右），濕法淨化 磷酸在銷售市場上的盈利優勢将比熱法磷酸高 800-1000 元/噸左右。
我國磷酸産能主要分布在雲南、貴州、湖北、四川、湖南等地。磷酸主要需求 市場為磷酸鹽、食品添加劑、電鍍酸洗、金屬表面處理劑等。我國磷礦資源主 要分布在 8 個區域：雲南滇池，貴州開陽、甕福，四川金河、清平、馬邊，湖 北宜昌、胡集、保康。雲南、貴州、湖北、四川、湖南 5 省保有儲量占到全國 總保有儲量的 80%以上，我國磷酸産能也主要分布在上述幾個省份。
整體來看， 我國磷酸生産工藝仍主要以熱法為主，磷酸市場内熱法磷酸和濕法磷酸并存， 并就市場佔有率有競争關系。此外，我國磷酸出口率通常保持在 20%左右，主要 向周邊地區出口，2020 年和 2021 年受疫情影響，我國磷酸出口率有小幅下降。 2021 年三季度，受環保督察及能耗雙控的影響，我國磷酸開工率出現小幅下降。 回顧來看，2021 年磷酸市場受原料黃磷影響明顯，價格波動較為頻繁，不斷刷 新曆史價格。尤其是 2021 年 9-10 月份，磷酸市場價格大幅動蕩。
工業級磷酸一铵（工業級磷酸二氫铵，分子式是 NH4H2PO4）是一種白色粉狀 或顆粒狀物，易溶于水，微溶于醇，不溶于丙酮，具有良好的熱穩定性，在高 溫下會脫水成黏稠的焦磷酸铵、聚磷酸铵、偏磷酸铵等鍊狀化合物。按國家标 準，磷酸一铵可以分為肥料級磷酸一铵（執行《磷酸一铵、磷酸二铵》标準 GB 10205-2009）、工業級磷酸一铵（執行《工業磷酸二氫铵》标準 HG/T 4133-2010） 和食品級磷酸一铵（執行《食品安全國家标準食品添加劑磷酸二氫铵》标準 GB 25569-2010）。
目前國内生産的工業級磷酸一铵是純度 96%、98%、98.5%三 種規格的産品。工業級磷酸一铵與農業磷酸一铵相比，其養分含量更高、用途 更廣。通常肥料級磷酸一铵每噸的生産大約需要 1.5-2 噸磷礦石，而一噸工業 級磷酸需要磷資源（折純為 P2O5）就需要約 3.7 噸。如果淨化至電池用工業級 磷酸一铵，對磷礦資源消耗量更大。工業級磷酸一铵是一種良好的滅火劑、阻 燃劑，廣發用于木材、紙張、織物的阻燃，現為加工和燃料工業的分散劑、搪 瓷用釉劑、防火塗料的配合劑、幹粉滅火劑；還可以用飼料添加劑，醫藥和印 刷工業等；此外，還可用作高品級肥料，用于水溶肥料的生産。随着近年來新 能源電池材料技術進步，工業級磷酸一铵已成為新能源電池（磷酸鐵锂電池） 正極材料磷酸鐵锂的前驅體磷酸鐵的重要原料之一。
常見的工業級磷酸一铵的制備方法主要分為熱法磷酸氨化法和濕法磷酸法。21 世紀以前，我國工業級磷酸一铵一般以熱法磷酸為原料制備；進入 21 世紀，随 着國外技術引進及我國科研院所的自主開發，目前國内以濕法磷酸、濕法磷酸 淨化技術制備的工業級磷酸一铵逐漸增多。對濕法磷酸淨化後制取工業級磷酸一铵不僅可以降低生産成本，而且可以實作資源的梯級利用：濕法磷酸采用脫 氟及分段氨中和工藝可分别獲得氟矽酸鈉、磷酸一铵溶液、磷酸一铵濾餅及磷 酸铵鎂ꎬ磷酸一铵溶液經濃縮結晶後得到高品質全水溶性工業級磷酸一铵。磷酸 一铵濾餅與重複結晶後的磷酸一铵母液調漿幹燥後得到合格的農用級磷酸一铵。
濕法生産工業級磷酸一铵的方式優點衆多，未來體量占比将進一步增加。我國 工業級磷酸一铵生産主要都采用熱法磷酸氨化法，基本都是以熱法磷酸為原料， 存在能耗大、生産成本高、缺乏綜合利用配套系統，生産水準相對較低等問題。 随着能源日益緊張，低能耗的濕法磷酸淨化技術又重新發展起來。今後用濕法 磷酸制取工業級磷酸一铵的量将會大大增加，這對提升傳統磷酸铵生産裝置的 技術含量及産品附加值等有着重要意義。
濕法工業級磷酸一铵生産方法主要包括：濕法磷酸兩步法、濕法磷酸淨化處理、 濕法磷酸為原料生産工業級磷酸一铵、濕法磷酸氨中和直接淨化法生産工業級 磷酸一铵等。其中，貴陽中化開磷化肥有限公司自主研發的“兩步法生産工業級 磷酸一铵”工藝是根據濕法磷酸品質不穩定、雜質多的生産現狀ꎬ采用兩步中和 的方法定向除去影響産品品質的各種雜質；湖北六國化工股份有限公司工業級 磷酸一铵生産裝置具有工藝流程簡單、投資少的特點。該生産工藝通過氨化和 澄清、分離、濃縮、結晶、幹燥等工序制得工業級磷酸一铵。生産過程中分離 的雜質進入料漿工序，最終送往肥料磷酸一铵生産裝置，實作了工業級磷酸一 铵和肥料級磷酸一铵的一體化生産。
全球産銷量最大同時國内出口量最大的工業級磷酸一铵生産企業為川發龍蟒公 司，通常農用級和工業級磷酸一铵産品價格存在價差。根據中國化肥資訊中心 資料，中國是世界上工業級磷酸一铵第一生産國，我國工業級磷酸一铵消費結 構為：水溶性肥料占 62%，消防藥劑占 32%，其他占 6%。截止 2019 年底， 中國工業級磷酸一铵産能為 195 萬噸，占世界總産能的 39%，為世界第一大生 産國。2015-2019 年年均複合增長率為 8.6%。預計 2025 年将達到 245 萬噸， 年均複合增長率 3.9%。産量方面，2019 年為 103 萬噸，占世界總産量的 30%。 2015-2019 年年均複合增長率為 7.2%。預計 2025 年将達到 145 萬噸，年均複 合增長率 5.9%。由于原料單耗、産品品種不同，一般工業級磷酸一铵的造價及 售價要高于農業級磷酸一铵 1500-2500 元/噸。
理論上來講，農業級磷酸一铵（農 铵）轉産工業級磷酸一铵（工铵）的技術路線是可行的，但仍需要通過産能置 換完成，此外，農用級磷酸一铵、磷酸二铵與工業級磷酸一铵項目也可互相置 換。但是工铵和工業級磷酸新增産能還需 1-1.5 年的産能建設期，轉産工铵或 建立工铵及工業級磷酸需要建立裝置。目前我國工業磷酸一铵産能排名：川發 龍蟒（40 萬噸）、*st 金正（20 萬噸）、新洋豐（15 萬噸）、川恒股份（14 萬噸）、 雲圖控股（10 萬噸）、六國化工（8 萬噸）。值得一提的是，川發龍蟒公司為是 全球産銷量最大同時也是國内出口量最大的工業級磷酸一铵生産企業，公司工 業級磷酸一铵出口量占全國出口總量的 48.1%左右。據川發龍蟒公司公告，目 前公司的工業級磷酸一铵已面向多家磷酸鐵行業企業銷售。
從價格角度來看，在原材料價格上漲、全球糧食價格高企、農資備貨補庫行為、 磷酸鐵锂行業景氣提升對上遊需求增長等的疊加影響，自 2021 年 3 月起，農 業級磷酸一铵及工業級磷酸一铵景氣度持續上行。據中國好農資資料，進入 2021 年 11 月，磷酸一铵方面市場無明顯變動，秋銷市場已經結束，冬儲進展 緩慢，而工業級磷酸一铵市場高位暫穩，新疆市場需求向好，供需偏緊。
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精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站