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锂电行业2021研发PK：谁是最硬核技术控？
2021年对于动力电池行业来说是不平凡的一年，一边是上游赚取暴利与中下游承担成本压力，另外一边则是消费市场和资本市场形成了强烈的冰与火对比。
此前，锂猫君在《财报中的锂电新格局：暴利的上游与失语的下游》和《锂电行业2021薪酬PK：谁在“闷声发大财”?》中，锂猫君已经梳理了锂电企业的业绩表现总览与薪酬情况。
本文则试图从研发投入的角度找出一些新的行业规律与端倪：
除了上游矿产对于资源的依赖程度更高、对于技术依赖的程度更低之外，其他各个环节都有一些新的技术趋势变化，体现在研发投入上也较为明显。
电池仍是对研发投入要求最高的环节，其次是整车，另外值得关注的则是负极材料，其研发投入不仅超过了隔膜，也超过了正极材料。
动力电池的上半场是政策与产能之争，而如今已经进入了新的高度市场化的阶段，以技术拼实力的时刻或许正在来临。
(注：本文中研发费用数据的单位均为：亿元)
上游矿企：研发费用率不足3%
虽然在2021年原材料一片大涨中，上游锂矿企业的净利润平均每家翻了11倍。但由于主要依赖于资源供需的周期性，上游矿业企业的研发项目主要围绕资源的勘探开采及提纯制备，因此研发费用率整体不高。
1、研发费用率不足3%
从研发费用来看，上游矿企的研发费用均值从2020年的1.08亿元提升至2021年但1.58亿元，增幅近50%，但研发费用率依然维持2.6%左右，且略有下滑。
2022年一季度，平均研发费用率更是不足2%。
其中，研发费用最高的资金矿业，但考虑到其收入规模高达2000亿元+，因此研发费用率反而几乎垫底。
2、研发费用率最高：久吾高科
而从研发费用率来看，2020年-2022年一季度，位居第一位的都是久吾高科。
其原先业务集中于膜集成方案，但自从2018年中标五矿盐湖1万吨/年碳酸锂项目之后，成功卡位了盐湖提锂核心工艺包，采用自研吸附剂及“膜法提锂”工艺包，巩固盐湖提锂布局，因此研发费用率始终保持较高水平，位居矿企首位。
3、两大“锂王”差距高达12倍
另外在上游矿企中，形成强烈对比的是天齐锂业和赣锋锂业，两位先后的“锂王”在业务布局上呈现出显著的差异：
天齐锂业选择全面加强其上游锂布局，通过大型、单一且稳定的锂精矿供给实现自给自足的锂化合物及衍生物生产商，规模效益逐渐凸显。
而赣锋锂业则选择将业务贯穿资源开采、提炼加工、电池制造回收的全产业链，由于对于中下游涉足较多，因此在研发费用上明显高于天齐锂业。
体现在研发数据上，随着价格和收入的爆发，2021年天齐锂业的研发费用率仅为0.25%，而赣锋锂业的研发费用率则高达3.03%，为天齐锂业的12倍。
而这一特征在研发人员数量上的体现也极为显著：天齐锂业2021年仅拥有33位研发人员，而赣锋锂业则坐拥近600位技术人员。
不过纵观整个行业，拥有最多研发人员的仍然是收入规模最大的紫金矿业，研发人员高达4474位。
正极材料：
锂离子电池由四大要素组成：锂电池大致可分为 4 个组成要素，分别是正极、负极、电解液和隔膜。
2021年正极材料的格局出现了巨大变化：磷酸铁锂在9月实现了装机量反超，并最终在全年装机量比拼中占据了上风。
1、平均研发费用率：3%上下
锂电池产业链中，随着产业链位置的逐步下移，对于研发创造差异性的依赖也就越高，体现在研发费用率上同样显著。
理论上而言，不同的正负极活性物质的比容量和锂电压、辅助组元的不同，主要决定了电池的质量能量密度。
当前规模化应用的正极材料主体是插层型材料，相对电压较高(均值 3V 以上)的正极体系容量仍然在 300mAh/g 之内，限制了电池的综合性能。
而就研发方向而言，电池正极材料正在向高镍化、无钴、单晶化发展，理应需要更高的投入。
纵观整个正极材料行业，从2020年-2022年一季度，研发费用率相比上游矿企高出1pct左右，分别为3.79%、3.53%和3.21%。
2、研发费用率最高：长园集团
研发费用率最高为长园集团，2020-2022年一季度研发费用率分别为8.82%、12.76%和10.85%，稳居行业首位。
而研发费用率最低的则是川金诺，仅徘徊在0.3%上下。
体现在研发人员数量上时，长园集团的人员数量同样遥遥领先，高达4117人，比大多数正极材料企业的研发人员数量呈现出数量级的差异。
不过，长园集团并非典型的正极材料厂商，其研发项目主要在于智能电网设备与能源互联网技术服务业务和消费类电子智能设备业务。
巧合的是，5月16日深圳证监局官网披露了一则对大华会计师事务所关于长园集团审计流程的处罚，处罚指出2016-2017年长园集团的财务报表中存在虚增收入等问题。
与此同时，借助磷酸铁锂东风而起的德方纳米成为了正极材料领域之王，营收增速位居全行业第二。
虽然研发投入相比2020年实现了3倍增长，研发费用率却从2020年的5.47%降至2021年的3.38%，并继续在2022年一季度降低至2.97%。
负极材料：显著高于正极
负极的结构与正极相同，也是采用在集流体(铜箔)上涂布活性物质的方式，其作用是对正极放出的锂离子进行可逆性的吸收/释放，并通过外部电路流出电子。
锂离子电池负极材料应具有尽可能低的电极电位、较高的 Li+ 迁移速率、高度的 Li+嵌入/脱嵌可逆性、良好的电导率及热力学稳定性。目前锂离子电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料两大类，其中碳材料仍是主流。
此外，非碳材料中，硅基材料是各大负极材料主流厂商重点研究的对象，也是未来最可能大规模应用的新型负极材料之一。
1、平均研发费用率：5.47%
相较于正极材料轰轰烈烈的路线之争，锂电池负极材料的路线更为稳定。人造石墨因更好的一致性与循环性成为绝对主流，2021年市场份额上升至84%，天然石墨份额下降至14%。
不过这并未影响行业内的公司保持比正极材料更高的研发费用率：2020-2022年一季度，负极材料领域的平均研发费用率分别为5.47%、4.50%和4.13%。
国民技术因集成电路和负极材料业务同时迎来高增长，录得3392.96%的利润增幅，其研发费用率也因为集成电路的带动高达20%-30%，远高于负极材料领域的其他公司。
2、三巨头中杉杉股份研发费用率偏低
在负极材料领域，贝特瑞、璞泰来、杉杉股份三家公司占据了我国负极材料市场超过50%的份额，形成稳定的三巨头格局。
2021年，三家公司的研发费用率分别为5.64%、6.03%和3.46%，其中杉杉股份的研发费用率显著偏低。
从研发人员数量来看，研发费用率最高的国民技术并没有拥有更多的人，反而研发费用率为10%左右的龙柏集团，是唯一一家研发人员人数过千的公司。
龙佰集团为负极材料市场新进入者，其目前的业务营收仍主要来自于其钛业务。
3、新的投资热点
与轰轰烈烈的正极材料相比，负极似乎显得有些不温不火，但实际上其享有整体更高的研发费用率，且目前正在成为新的投资热点。
以贝特瑞为例，5月11日，公司宣布年产20万吨锂电池负极材料一体化基地项目在云南大理开工。公司称，该项目建成后将极大丰富公司的负极材料供应能力。不久前，贝特瑞刚宣布年产4万吨高端锂离子电池负极材料项目在河北深州市启动，该项目总投资50亿元。
同时，另一家负极材料龙头杉杉股份日前宣布，拟在云南安宁市设立项目公司并投资建设年产30万吨锂离子电池负极材料一体化基地项目，计划固定资产投资总额约97亿元。
除了直接投资，4月中旬，杉杉股份还公告称，拟对控股子公司上海杉杉锂电增资30.5亿元，并引入了问鼎投资、比亚迪、宁德新能源、昆仑资本四家战略投资者。
东吴证券表示，预计2022年全球负极材料需求为62.1万吨，同比增长54%。其中，国内需求为38.3万吨。从中长期来看，预计2025年全球负极材料需求可达161.3万吨，三年复合增速达37.5%。
隔膜：逐渐趋于平均
电池隔膜作为提高电池综合性能的重要组成部分，常被业界称为正负极之外的“电池第三极”。
目前市场上针对锂电池系列，由于其电解液为有机溶剂，因此一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜，不过目前现存隔膜还有聚丙烯+陶瓷涂层、聚乙烯+陶瓷涂覆，以及基于聚丙烯、聚乙烯的双层和三层材料等。
新型材料也在不断涌现，包括聚酯膜、纤维素膜、聚酰亚胺膜、聚酰胺膜、氨纶或芳纶膜等，统一优点都是耐高温。
在保障安全性的基础上隔膜进一步趋于轻薄化，锂电池隔膜轻薄化能够有效提升锂电池的能量密度，使单位体积或重量的锂电池中容纳更多的电极材料，从而最终提升锂电池的续航能力。
1、平均研发费用率：4%
国内的隔膜市场从21世纪的第一个十年至今，发展了十多年，并已经带领中国隔膜走出了一条自己的道路，关于隔膜的发展史在《隔膜之王》和《锂电隔膜下半场：星源材质卷土重来》两篇文章中，锂猫君曾做过具体的介绍。
目前，各家主要的研发方向仍是涂敷隔膜，行业平均研发费用率在2020-2022Q1分别为4.06%、4.35%和3.65%，随着行业发展和逐步成熟，行业内各家公司的研发费用率目前正逐渐趋于平均值，极值有所平滑。
其中2021年研发费用率超过6%有三家公司，分别为金冠股份、璞泰来和航天彩虹。
作为负极材料起家的公司，璞泰来近年正在大力投入涂敷隔膜，并以合资方的身份拿到了宁德时代的订单。
2、 恩捷低于星源材质
星源材质与恩捷股份，一家最早研发出国产隔膜、另一家则霸占目前隔膜市场的最大份额。在隔膜纷争进入下半场之时，恩捷股份的研发费用率目前已经低于星源材质。
2021年研发费用率5.13%的恩捷股份现行有效的专利共有280项，其中包含国际专利13项;另有236项专利正在申请中，其中含国际专利申请56项。
而星源材质则正在大力扩充其涂敷隔膜的产能，并逐渐接近恩捷股份。
就研发人员而言，收入数倍于星源材质的恩捷股份的人数并没有拉开太大差距;而拥有最多研发人员的则是恒力石化和中材科技。
电解液：两大巨头差异显著
锂电池电解液是锂电池的重要组成部分，需要充分润湿两极提供电池反应条件，目前电解液的主要方向是六氟磷酸锂。
电解液性能来源于电解质锂盐和添加剂。而研发兼容高镍动力电池电解液的核心在于新型电
解质锂盐和电解液添加剂，这是目前天赐材料与新宙邦的主要布局，也是未来电解液产品的核心竞争力之一。
1、平均研发费用率：不足3%
2020-2022Q1电解液行业的平均研发费用率分别为2.74%、2.59%和2.39%，呈现小幅下降趋势。
其中新宙邦的研发费用率在年度维持最高，两年一期的数据分别为6.17%、5.86%和3.89%，这与其选择的横向发展路线有关。
2、“双雄”的不同技术路线
行业的两大巨头天赐材料和新宙邦同样也是电解液领域的“双雄”。
“双雄”同样选择了不同的道路：
天赐材料选择产业链纵深发展，包括增资从事碳酸锂提炼业务的江苏容汇、九江容汇;2016年设立九江矿业，负责锂原矿加工;2018年控股中天宏锂(锂电池租赁)、增资江西云锂(云母提锂)等。
而新宙邦则选择横向发展，除了锂电池化学品之外，还经营包括电容器化学品、半导体化学品和有机氟化学品。
这同样带来了两者研发费用率的差异：2021年新宙邦研发费用率5.86%，为全行业最高;而天赐材料的研发费用率则仅为3.41%。
此外，值得一提的是，目前天赐材料的六氟磷酸锂已基本实现自供，而新宙邦仍然选择向外采购进口产品。
从人员数据来看，新宙邦与天赐材料之间的对比与它们的研发费用率差异基本一致，而人数最多的还有发展，人数最少的深中华A。
2021年，云天化因研发项目增加，研发费用增长88.29%，但研发人员数量锐减70%。
电池：研发费用率明显下降
与中上游环节相比，电池与整车厂的研发费用率明显偏高。
对于电池厂商来说，2021年过得并不容易，上游原材料涨价给电池企业带来了巨大经营压力，毛利率普遍下滑。或许基于控制成本的考虑，研发费用率也随之出现了显著下降，由此前的7%下降到5%区间。
但他们的研发脚步并未停下，比亚迪发布了刀片电池、宁德时代发布了麒麟电池与巧克力换电块、蜂巢能源则继续在无钴电池之路上狂奔。
1、平均研发费用率5.51%
2020-2022Q1，电池环节厂商的研发费用率分别为7.47%、5.51%和5.44%，2021年的数据出现了明显下滑。
其中，研发费用率最高的是孚能科技，2020-2022Q1该项数据分别为33.21%、15.47%和12.49%，作为动力电池后辈，随着收入规模的持续增长，费用率正由于规模效应出现下降。
另外值得注意的仍是比亚迪，作为车+电池双巨头，其研发费用绝对金额保持最高，但2020-2021年基本持平。
2021年，宁德时代则高比例加大了研发投入，研发费用随收入翻倍，带来的是研发费用率有所降低。
而从研发人员数量来看，宁德时代的研发团队扩张增速更是高达80.24%。
电池环节的平均研发人员数量达到7192人，位居全环节前列。宁德时代、比亚迪研发人员突破万人规模。
电池厂商面临的问题，不仅是三元与磷酸铁锂之争，还有充电和换电之争、储能布局之争等，最终究竟鹿死谁手，短期的研发投入或许不能代表全部，但仍指明了方向。
整车厂：研发费用率同样下滑
车企的2021年成绩是辉煌的，整体销量增长超过160%。
而造车新势力中，“蔚小理”的排位关系发生顺位轮换，曾经的销量冠军蔚来(9.1万辆)被小鹏汽车(9.8万辆)取代，理想汽车(9.04万辆)也从去年的第二名滑落至第三名。到今年第一季度，小鹏汽车仍以3451辆交付量位居第一。
1、平均研发费用率：5.21%
在研发费用率层面，2020-2022Q1车企的研发费用率分别为6.52%、5.21%和5.11%，下滑趋势与电池厂商基本一致。
其中，2021年研发费用率最高的两家公司分别是北汽蓝谷和理想汽车。
2、蔚小理研发增长迅猛
小鹏汽车作为新晋的新势力冠军，虽然收入高速增长，但亏损也扩大了78%，不过与此同时研发费用率出现了下降。
作为研发成果，2022年开头，小鹏发布了其G9新车，此外还将在 2023 年推出面向 B 级车和 D 级车的两大新平台，并发布两款首发新车。
理想汽车的研发投入则扩大至32.86亿元，同比增加198.73%，但仍是新势力中投入最少的企业。
平均每家企业的研发人员数量为9299人，高出电池环节，同时比亚迪、上汽集团、长城汽车的研发团队突破万人。其中，“蔚小理”研发团队增长最为迅猛，团队人数较前一年均已翻倍。
对于整车厂来说，它们目前要面临的问题是需要一边和电池厂商争夺电池领域的话语权，另一边则需要面向未来的智能汽车与自动驾驶做好关键布局，这些都仰赖着研发。
尾声
通过复盘锂电产业2021年的研发投入状况，我们可以看到，越是依赖资源的环节，对于研发的依赖就越少。
但作为技术密集产业，研发仍然是锂电企业创造比较优势的重要因素。随着产业链环节的下移，与消费者与消费市场越贴近，研发投入的需求也就越高。
这在动力电池厂商身上表现得最为淋漓尽致。
动力电池是占据汽车成本40%左右的关键环节，而电池厂商卡位在上下游之间，更是需要做好上下游的适配，不仅要在短期面临上游压力、在技术上面临路线之争，更要为长期做好准备。
对于锂电产业而言，2021是灿烂又艰难的一年，尽管迎来了需求的爆发，但也伴随着锂价疯涨，下游企业徒有营收却失于盈利。
面对着重重挑战，各家厂商没有停止创新的脚步，依然在努力突破技术壁垒。
十余年前，日韩企业快人一步夺得锂电头筹，如今，在企业的努力下，中国锂电已经追上他们的脚步。
展望未来，新的技术引领者或许已在眼前。
