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鋰電池的材料發(fā)展結(jié)構(gòu)的分析

鉅大LARGE  |  點擊量:511次  |  2022年11月30日  

目前國內(nèi)動力鋰電受制于發(fā)展模式不清、標準制定不明及技術路線不確定三大問題,盡管下游電動汽車市場發(fā)力讓國內(nèi)動力鋰電迎來了全面的發(fā)展機遇,但國內(nèi)企業(yè)在技術研發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)上與國外企業(yè)仍存在一定差距,這一差距在正極材料和隔膜等技術含量較高的領域尤為明顯,因此我國動力鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還需要經(jīng)歷技術和經(jīng)驗的逐步積累,并在此基礎上加以完善,實現(xiàn)產(chǎn)品的成熟穩(wěn)定。


作為電動汽車的關鍵零部件,動力鋰電是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關鍵部件之一,也是整車成本中占比最大的零部件,其成本占整車成本的一半。細分來看,正極材料、負極材料、隔膜及電解液四大關鍵材料的成本占電池成本的八成以上。


1、正極材料


正極材料是動力鋰電最關鍵的材料,決定了電池工作電壓、壽命、容量、安全性和成本,其成本約占電池制造成本的30-40%。目前用于動力鋰電的正極材料有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰三種。其中錳酸鋰和三元材料是目前應用比較廣泛的兩種,技術發(fā)展相對成熟,性能穩(wěn)定,相關技術主要掌握在日韓企業(yè)手中。磷酸鐵鋰因為成本較低且使用壽命長(充放電循環(huán)次數(shù)多)因此被業(yè)界認為具有良好的發(fā)展前景,但目前由于技術原因能量密度偏低,核心技術主要掌握在加拿大魁北克水電和美國A123等企業(yè)手中??傮w來看,三類材料各具特點,都具有一定的應用場景和市場空間。



中國是當前全球最大的正極材料生產(chǎn)地,但動力鋰電用正極材料的技術目前仍掌握在日韓及北美的企業(yè)手中。目前國內(nèi)正極材料企業(yè)有20多家,產(chǎn)品集中在適用于消費型鋰離子電池(應用于手機和平板電腦等消費電子類產(chǎn)品)的低端正極材料產(chǎn)品上,形成了較嚴重的產(chǎn)能過剩,正面臨行業(yè)洗牌。部分國內(nèi)企業(yè)正在尋求動力電池正極材料方面的技術突破,目前有10家左右的廠家形成了生產(chǎn)能力。

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充電溫度:0~45℃
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2、負極材料


與正極材料相比,負極材料發(fā)展相對比較成熟。商業(yè)應用中石墨類碳材料是最廣泛應用的材料,技術成熟,市場價格相對穩(wěn)定,但隨著動力鋰電對能量密度、功率、充電時間及穩(wěn)定性等性能的要求不斷提升,以鈦酸鋰為主的新型負極材料受到關注,但因為價格高昂,還沒有得到市場普遍應用。預計隨著市場應用的擴大,鈦酸鋰價格將會進入下行通道并得到廣泛采用。


目前國內(nèi)市場上,石墨類負極材料技術較為成熟,已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,基本能夠滿足國內(nèi)市場需要,但隨著黑龍江、山東和內(nèi)蒙古等主要產(chǎn)地大量開采石墨,近期產(chǎn)能一直處于相對過剩狀態(tài)。深圳貝瑞特和上海杉杉是負極材料領域的龍頭企業(yè),兩者市場份額合計超過五成。其中,貝瑞特以天然石墨為主,是三星最大的負極材料供應商;杉杉以人造石墨和中間相碳微球為主,主要客戶包括比亞迪、力神、東莞新能源、比克等國內(nèi)企業(yè)。


3、隔膜


除正極材料外,隔膜也是鋰離子電池中技術含量及附加值較高的材料,其成本占電池成的20%-25%。目前日本及美國企業(yè)利用技術壁壘形成了寡頭壟斷市場,業(yè)內(nèi)前四大企業(yè)日本旭化成、美國Celgard、日本東燃和日本Ube壟斷了約75%的市場份額。

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國內(nèi)市場上,以中科科技、星源材質(zhì)和金輝高科為主的一批國內(nèi)企業(yè)率先實現(xiàn)消費型電池隔膜的量產(chǎn),國內(nèi)市場開始進入產(chǎn)能釋放期,相關生產(chǎn)廠商超過35家。但是在高端的動力電池隔膜領域,外資企業(yè)仍占壟斷地位,國內(nèi)企業(yè)出貨量份額不足10%。盡管我國過去幾年中在隔膜生產(chǎn)上投入了大量資金,但受制于技術和設備因素,依然沒有實現(xiàn)高端產(chǎn)品的突破,反而造成當前中低端市場產(chǎn)能過剩、價格戰(zhàn)頻發(fā)的情況。


4、電解液


鋰離子電池的電解液由溶劑載體、電解質(zhì)鹽和添加劑組成,其中電解質(zhì)鹽是實現(xiàn)電解液導電功能的元素,是電解液的關鍵材料。六氟磷酸鋰是鋰離子電池最常用的電解質(zhì)鹽,具有電導率高、電化學穩(wěn)定性強、不符實鋁集流體(延長電池壽命)等優(yōu)勢。在2010年以前,六氟磷酸鋰由StellaChemifa、關東電化學工業(yè)和森田化學等幾家日本企業(yè)壟斷,2011年之后,國內(nèi)企業(yè)開始加速進入這一領域,國泰華榮、新宙邦和天津金牛等企業(yè)開始快速新建產(chǎn)能,目前已呈現(xiàn)產(chǎn)能過剩之勢。


電解液核心六氟磷酸鋰方面,我國企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了技術突破,擁有核心技術及量產(chǎn)能力,為電解液的發(fā)展提供良好空間。目前,國內(nèi)具備獨立生產(chǎn)六氟磷酸鋰能力的多家企業(yè)都在積極擴大產(chǎn)能,龍頭企業(yè)多氟多已于2014年投產(chǎn)2,000噸電解質(zhì)生產(chǎn)線,九九久也已建成投產(chǎn)400噸的電解質(zhì)生產(chǎn)線,新增1,600噸產(chǎn)能生產(chǎn)線也在建設中。


快速增加的六氟磷酸鋰產(chǎn)能已經(jīng)超出了市場實際需求。六氟磷酸鋰的全球需求量約為5,000噸,而行業(yè)整體產(chǎn)能已超過市場需求量的兩倍。事實上,產(chǎn)能過剩的負面效應已經(jīng)顯現(xiàn)。六氟磷酸鋰的市場價格已由2010年的每噸33.5萬元降至2013年的每年16萬元。隨著產(chǎn)能在今明兩年集中釋放,預計六氟磷酸鋰價格將持續(xù)下降。

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