新聞中心
當前位置:首頁>>神華研究院>>神華研究院>>正文
锂電池正極材料與新能源汽車調研

由于今年第一季新能源整車産銷量的下滑,讓動力電池企業間的競爭更加激烈。根據高工産研锂電研究所的數據調查,國內今年第一季锂電池産量13.2GWh,同比下降3%,環比下降26.3%。隨著推薦目錄重審和補貼新政等政策調整,多家中小型電池企業前兩個月內開工率不高,産銷數據低迷。

這一現象不禁引發我們的思考,锂電池行業方向在哪裏?新能源汽車的發展會走向何方?

一、锂電池的發展現狀

1-1锂電池産業鏈結構圖

資料來源:神華研究院整理

锂電池主要由五部分構成,即正極材料、負極材料、電解液、隔膜和包裝材料。其中,包裝材料和石墨負極技術相對成熟,成本占比不高。锂離子電池的核心材料主要是正極材料、電解液和隔膜。其中,正極材料是锂電池最爲關鍵的原材料,占锂電池成本的30%以上。

1-2 锂電池結構

資料來源:神華研究院整理

負極材料、電解液和隔膜,保持較爲固定的格局,市場參與廠商的産品制造方法基本一致。而锂電池發展的主要決定因素,在于正極材料的選擇上。

目前世界範圍內已進入商業化的正極材料包括钴酸锂(LCO)、三元材料(NCM)、錳酸锂(LMO)和磷酸鐵锂(LFP)等。各個國家乃至各個廠商對正極材料的選擇不盡相同,日本和韓國主要開發錳酸锂(LMO)和鎳钴錳酸锂三元材料(NCM),中國現階段更偏向磷酸鐵锂(LFP)的發展。

縱觀全球,锂電池正極材料呈現中、日、韓“寡頭聚集”的格局。日本和韓國的锂電正極材料産業起步早,整體技術水平和質量控制能力要優于我國锂電正極材料産業,占據锂電正極材料市場高端領域。在日韓锂電池市場,主要锂電企業的供應商選擇本土锂電正極材料企業。由于中國大型锂電正極材料近十年迅速發展,産品質量大幅度提高,並具備較強的成本優勢,近年來日韓锂電企業開始逐步從中國進口锂電正極材料。

1.2、锂電池行業發展情況

锂電池下遊應用領域廣泛,消費電子、汽車、儲能是最主要的三大應用領域,未來锂電池需求市場的主要增長點將集中在動力電池和儲能市場兩個領域。

1-3 锂電池行業下遊應用分布

數據來源:中國産業信息網,神華研究院

新能源汽車在政策、消費者習慣變化、資金偏好、技術改進等各個因素共同作用下,在未來五年內有望成爲發展最爲迅速的锂電池應用領域,其占锂電池應用市場份額也將逐漸上升,預測到2020年,中國新能源汽車锂電池需求量占锂電池總需求量的50%

2016年動力锂電出貨量近30GWh,其中磷酸鐵锂超過20GWh。根據節能網數據2016年中國新能源汽車産量爲51.8萬輛,對應國內動力锂電池出貨量約27.6GWh,占2016年所有锂電出貨量近50%,同比增長62%

blob.png

1-1 2016年動力锂電池出貨量


1.3、當前锂電池行業格局

從市場競爭格局看,龍頭企業優勢突出,行業集中度進一步提高。2016年前5大動力锂電廠商分別爲比亞迪、CATL、沃特瑪、國軒高科、力神,共銷售19.1GWh,市場份額爲68%,行業集中度進一步提升。同時由于2016年廠商産能釋放,行業産能過剩出現。2016年前20家廠商産能利用率爲65%,至2016年底産能已擴張至59.5GWh,而根據測算2017年動力锂電池需求約爲38GWh,隨著新産能逐步釋放,行業競爭將進一步加劇。

blob.png

1-2 2016年動力锂電池廠商出貨量及市場份額


從電池分類看,受純電動客戶需求拉動,磷酸鐵锂出貨量達到20.2GWh,占比73%,而三元出貨量爲7.5GWh,略低于年初預期。由于國內前三大動力锂電池廠商比亞迪、CATL 和天津力神基本上絕大部分出貨量均爲磷酸鐵锂,因此可以說現在的動力電池市場格局就是磷酸鐵锂電池的市場格局。

但隨著新能源客車三元電池禁入的放開,乘用車及物流車興起,預計三元锂電占比將逐步提升。

blob.png

1-4 2016年動力電池分類情況


動力電池環節在經過2015年供不應求,2016年産能大量釋放,目前該環節已進入紅海階段,降價壓力增大。且2017年車企補貼退坡明顯,倒逼電池企業調整價格。2016年一季度受回補影響,動力锂電景氣度延續15年末的火爆行情。而從二季度開始,政策延期出台,新能源汽車産銷受制,動力锂電價格逐步下調,至2016年末,動力類磷酸鐵锂模組價格已下調至2-2.1/Wh,三元下調至1.8-1.9/Wh,全年降幅達到15%。而2017年初,車企爲轉移補貼下調壓力,動力電池企業再次面臨價格下調壓力,目前磷酸鐵锂模組價格已下降至1.7-1.8/Wh,三元動力類價格下降至1.6-1.7/Wh

blob.png

1-3 動力锂電價格


blob.png

1-4 锂電池需求預測


 

二、锂電池三類材料對比——磷酸鐵锂,三元材料和钛酸锂

2.1、各種材料之間的性質對比——锂電池三大技術路線

磷酸鐵锂(LFP):美國和加拿大最先開始研發的動力電池技術,目前中國衆多的動力電池廠商均采用LFP 技術。

三元系:主要采用NCA NCM 作爲正極材料(鎳钴錳酸锂NCM和鎳钴鋁酸锂NCA),電池能量密度高,但成本高于LMO 電池,主要代表廠商是SDISKINCM)、松下(NCA),在中國主要是力神、比克等。

錳系:主要采用LMO 作爲正極材料,但一般經過改性處理,並混合少量NCMLNO 提高電池能量密度,主要代表廠商是LGCAESCLEJ 等,在中國主要是中信國安盟固利。

2-1 典型動力電池正極材料分類

blob.png

2-1 各種锂電池性能比較

blob.png

2.2、钛酸锂電池詳解

钛酸锂(Li4Ti5O12)爲白色固體,其理論可逆比容量爲175mAh/g,低于目前被大量使用的石墨材料負極;嵌锂電位1.55V,超出石墨類碳材料的0.2V,既可作爲正極材料又可作爲負極材料使用,目前作爲負極材料應用的居多。當其作爲負極材料使用時,正極材料選擇面較廣,既可以選擇磷酸鐵锂、錳酸锂材料,也可以選擇三元材料。總的來看,钛酸锂電池及材料生産方法冗長精細,塗布技術、塗布環境要求高,成産成本高,且存在使用後脹氣的可能性。因此,爲兼顧電池性能與批次穩定性會導致钛酸锂的生産與研發存在較高的門檻。

2-2 钛酸锂電池性能參數

 blob.png


1)钛酸锂電池優勢

安全穩定性好,快充性能優異,循環壽命長:钛酸锂電池與當前“慢充最多使用5年、快充最多使用2年”的磷酸鐵锂電池相比,優勢十分突出。耐寬溫性能良好。

钛酸锂電池的這些優勢,能大幅節省充電站場地建設和人員配置成本等,更適合在公交領域的推廣應用,而公交系統正是我國新能源客車推廣應用的“主戰場”。來自目前推廣應用新能源車比例最高的公交市場的反饋顯示,快充方式更加適合當前公交市場的實際需求。河北邯鄲一家公交企業應用钛酸锂電池的新能源公交車運營已有兩年多時間,其相關負責人的體會是:“一輛車快充610分鍾就可以充滿,駕駛員換班休息的間隙就能充好。

2)钛酸锂電池劣勢

能量密度相對較低:钛酸锂電池能量密度相對較低,續航能力弱。經測試,钛酸锂的克容量爲160170mAhg,只有傳統石墨負極材料的一半,對锂電位爲15V,這會極大損失能量密度。

成本較高:钛酸锂電池的能量密度不到磷酸鐵锂電池的一半,其锂元素的利用率也不到磷酸鐵锂電池的一半,造成了锂資源的嚴重浪費,導致钛酸锂電池物料成本居高不下。

三、锂電池行業發展方向

3.1、國內锂電池正極生産商積極轉向三元材料

國內外新能源汽車廠商全面轉向三元電池。當前國際主流主機廠已經基本全面倒向三元電池路線,除特斯拉堅持使用的NCA 外,日韓廠商主要應用了NCM 材質,而磷酸鐵锂路線主要是A123 主推,但A123 的三元軟包産品也已經推出,未來將實現技術路線的切換。

近年來,隨著電池能量密度要求提高,車企加快調整步伐,三元锂電更具優勢。2017 上一篇:紙包裝與塑料包裝行業分析 下一篇:泛娛樂行業調研