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十四五"期間,鋰電池材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:780次  |  2023年01月06日  

本篇為《材料化工行業(yè)2020年度藍(lán)皮書》的產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)篇的鋰電池材料產(chǎn)業(yè)研究。鋰電池材料作為新能源材料的重要類型,本篇從發(fā)展現(xiàn)狀梳理、發(fā)展趨勢(shì)分析、發(fā)展建議和標(biāo)桿公司介紹等方面對(duì)鋰電池材料產(chǎn)業(yè)的整體情況做出研究和分析。


一、鋰電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀


01、鋰電池的含義和分類


鋰電池是一種充電電池,又被稱為二次電池或蓄電池,工作原理為通過鋰離子(Li+)在正負(fù)極之間定向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)充放電功能。


鋰電池有多種類型,按照正極材料的不同,可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰等;按照電解質(zhì)的不同,可分為液鋰電池和聚合物電池。兩者工作原理基本相同,不同的是前者的電解液以液態(tài)存在,而后者以固態(tài)或膠態(tài)聚合物來充當(dāng)電解液。

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

02、我國(guó)鋰電池市場(chǎng)規(guī)模


據(jù)沙利文數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)鋰電池市場(chǎng)規(guī)模從2014年645.3億元上升至2018年的1494.7億元人民幣,年復(fù)合上升率達(dá)23.4%。伴隨電子產(chǎn)品的不斷升級(jí)更新、新能源汽車強(qiáng)勢(shì)發(fā)展以及政府關(guān)于節(jié)能環(huán)保要求的提高,鋰電池的市場(chǎng)空間有望進(jìn)一步擴(kuò)大,預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到3294.8億元。


03、鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈


鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈重要由上游參和者原材料供應(yīng)商、中游參和者鋰電池生廠商和下游的終端客戶三部分組成。鋰電池的上游包括正極材料、負(fù)極材料、電解液材料和隔膜等供應(yīng)商;中游公司為鋰電池生產(chǎn)商,通過對(duì)上游原材料的加工,生產(chǎn)出不同規(guī)格的鋰電池電芯,根據(jù)終端用戶的不同需求,供應(yīng)不同的鋰電池電芯、模組和電池包方法;下游則為使用用戶,根據(jù)使用目的的不同可分為三大類,儲(chǔ)能領(lǐng)域、動(dòng)力領(lǐng)域和消費(fèi)領(lǐng)域。


二、鋰電池材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

無人船智能鋰電池
IP67防水,充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

01、鋰電池的材料構(gòu)成


鋰電池材料重要包含正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜四大主材,其他材料包括鋁塑膜和導(dǎo)電劑等部分。


正極材料的材質(zhì)是影響鋰電池的能量密度和安全性的重要因素,正極材料的購(gòu)買成本決定著鋰電池的總成本。據(jù)沙利文數(shù)據(jù)顯示,鋰電池成本中,正極材料約占總成本的30%以上,其次為隔膜、電解液和負(fù)極材料。


02、正極材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀


目前主流的電池以磷酸鐵鋰及三元材料為主,2019年市場(chǎng)占比分別為21.83%和47.62%。兩者各有特色,磷酸鐵鋰原料豐富、價(jià)格相對(duì)低廉、對(duì)環(huán)境友好,加上較好的循環(huán)性能和高安全性,在商用車、專用車及儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì);三元材料能量密度高,未來在乘用車領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>


國(guó)內(nèi)正極材料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,各重要廠商的市場(chǎng)占比排名變換頻繁,且公司間差距不大。


2018年國(guó)內(nèi)正極材料市場(chǎng)份額前三為廈門鎢業(yè)、湖南杉杉和北大先行,市場(chǎng)占比分別為8%、7.8%和7.7%;2019年正極材料出貨量排名前三的公司分別為廈門鎢業(yè)、天津巴莫和德方納米,市場(chǎng)占比分別為9.92%、6.44%和6.31%。


03、負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀


鋰電池負(fù)極材料重要分為碳材和非碳材兩類。鋰電池負(fù)極是由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后,涂抹在銅箔兩側(cè),經(jīng)過干燥、滾壓制得,根據(jù)活性物質(zhì)的不同可分為碳材料和非碳材料兩類。其中碳材料中的石墨類為鋰電池重要負(fù)極材料,具體可分為天然石墨和人造石墨兩類;非碳材料包括鈦基材料、硅基材料等。石墨類是較早應(yīng)用的負(fù)極材料,和其他碳材料相比,其導(dǎo)電性、結(jié)晶度更高,良好的層狀結(jié)構(gòu)和充放電電壓也十分適合正極材料的脫/嵌運(yùn)動(dòng),且目前工藝成熟、成本較低,是較為理想的負(fù)極材料。


作為鋰電池的核心部分,負(fù)極材料行業(yè)在我國(guó)的發(fā)展變化顯著。自20世紀(jì)90年代起,我國(guó)鋰電池負(fù)極材料從誕生至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。


近年來,我國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛,其中新能源純電動(dòng)汽車增量明顯。新能源純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量的爆發(fā)推動(dòng)了動(dòng)力鋰電池相關(guān)行業(yè)快速發(fā)展,受動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)需求的大幅上升,鋰電池負(fù)極材料的市場(chǎng)需求顯著上升。2014年至2018年,我國(guó)鋰電池負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模從33.2億元迅速上升至109.7億元,年復(fù)合上升率達(dá)34.8%。


在全球范圍內(nèi)新能源汽車市場(chǎng)需求持續(xù)上升的環(huán)境下,作為全球動(dòng)力鋰電池重要供應(yīng)商,CATL、比亞迪等我國(guó)鋰電池公司銷售規(guī)模將保持上升態(tài)勢(shì)。此外,隨著新一代通信技術(shù)的發(fā)展,3C數(shù)碼電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展,帶動(dòng)3C數(shù)碼類鋰電池需求量的新增,改變近年來的上升頹勢(shì)。受益于鋰電池下游需求的持續(xù)上升,未來五年我國(guó)鋰電池負(fù)極材料市場(chǎng)規(guī)模將保持25.7%的年復(fù)合上升率,預(yù)計(jì)2023年上升至346.5億元。


負(fù)極材料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局基本穩(wěn)定,貝特瑞是龍頭公司。從全球角度來看,主流的負(fù)極材料公司分布在中日兩國(guó),總體表現(xiàn)為寡頭壟斷態(tài)勢(shì)。根據(jù)石墨邦的數(shù)據(jù),2019年貝特瑞負(fù)極材料市場(chǎng)占比達(dá)22%,貝特瑞、上海杉杉、江西紫宸三家公司共同占整個(gè)負(fù)極市場(chǎng)約60%的市場(chǎng)份額。


04、鋰電池隔膜材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀


鋰電池隔膜是鋰電池正極和負(fù)極之間的一層薄膜,在鋰電池進(jìn)行電解反應(yīng)時(shí),鋰電池隔膜可以用來分隔正極和負(fù)極防止短路現(xiàn)象的發(fā)生,同時(shí)允許電解質(zhì)離子自由通過,是鋰電池的關(guān)鍵組件之一。


根據(jù)物理和化學(xué)特性,鋰電池隔膜可分為織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、碾壓膜等。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,鋰電池隔膜可分為動(dòng)力類鋰電池隔膜、數(shù)碼類鋰電池隔膜和其他功能類隔膜。在新能源汽車、儲(chǔ)能電站、、醫(yī)療及電子產(chǎn)品等領(lǐng)域,鋰電池隔膜的應(yīng)用范圍最為廣泛。


在鋰電池的關(guān)鍵組件中,鋰電池隔膜的技術(shù)壁壘較高,長(zhǎng)期依賴進(jìn)口,在我國(guó)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的時(shí)間最晚。我國(guó)鋰電池隔膜行業(yè)經(jīng)歷了進(jìn)口依賴、技術(shù)積累和高速發(fā)展階段,經(jīng)過不斷的發(fā)展,我國(guó)公司生產(chǎn)的鋰電池隔膜性能逐步提升,獲得了業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可,國(guó)產(chǎn)化率穩(wěn)步提升。


新能源行業(yè)的快速發(fā)展,帶動(dòng)了鋰電池行業(yè)的迅速發(fā)展,鋰電池隔膜作為鋰電池的四大關(guān)鍵材料之一,市場(chǎng)需求不斷攀升。


鋰電池隔膜是重資產(chǎn)、技術(shù)密集型行業(yè),當(dāng)前眾多國(guó)內(nèi)廠商不斷加大研發(fā)投入力度,擴(kuò)張鋰電池隔膜產(chǎn)量。星源材質(zhì)、金輝高科、中科科技、滄州明珠等公司實(shí)現(xiàn)鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)化,迅速占領(lǐng)國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜市場(chǎng),并已向多個(gè)國(guó)際鋰電池廠商批量供貨。


同時(shí),鋰電池隔膜行業(yè)兩極分化的趨勢(shì)也十分明顯。低端鋰電池隔膜市場(chǎng)集中度低且呈無序競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài),市場(chǎng)趨于飽和,參和者重要為我國(guó)公司;高端鋰電池隔膜市場(chǎng)產(chǎn)品具有質(zhì)量要求高、技術(shù)壁壘高的特點(diǎn),市場(chǎng)參和者重要為日韓廠商及國(guó)內(nèi)少數(shù)領(lǐng)先公司。


未來不具備自主研發(fā)能力的鋰電池隔膜公司競(jìng)爭(zhēng)力逐漸下降,發(fā)展空間逐漸萎縮。掌握鋰電池隔膜核心技術(shù)、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的公司市場(chǎng)占有率將逐步提升。能夠擴(kuò)充產(chǎn)量,率先占據(jù)優(yōu)勢(shì),降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本,擁有高新技術(shù)水平的鋰電池隔膜公司將會(huì)在未來的發(fā)展中占得先機(jī)。落后公司退出,龍頭公司強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面將逐漸成型并趨向穩(wěn)定。


05、鋰電池電解液材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀


電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽和添加劑等原料按一定比例配制構(gòu)成。一般情況下,有機(jī)溶劑的占比在80-90%區(qū)間內(nèi),電解質(zhì)鋰鹽占比大約8%,添加劑占比5-10%,具體配比由下游客戶的需求決定。我國(guó)鋰電池電解液行業(yè)經(jīng)歷了進(jìn)口依賴、國(guó)產(chǎn)替代和國(guó)際化階段,經(jīng)過不斷的發(fā)展,國(guó)內(nèi)公司生產(chǎn)的鋰電池電解液性能逐步提升,獲得了業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可,國(guó)產(chǎn)化率穩(wěn)步提升,并逐漸走向國(guó)際。


動(dòng)力鋰電池是電解液下游占比最大的應(yīng)用領(lǐng)域,受益于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池的需求不斷上升,帶動(dòng)了鋰電池電解液的發(fā)展。我國(guó)鋰電池電解液市場(chǎng)規(guī)模從2014年的13.2億元新增到2018年的26.7億元,年均復(fù)合上升率為19.3%;2014年至2017年市場(chǎng)規(guī)模增速明顯,2018年市場(chǎng)規(guī)模有所下降。


重要原因有兩方面:一方面,由于新能源汽車補(bǔ)貼退坡,動(dòng)力鋰電池公司成本壓力向上游材料公司傳導(dǎo),倒逼電解液公司降低價(jià)格;另一方面,由于電解液重要原材料六氟磷酸鋰產(chǎn)量達(dá)到2.9萬噸左右,遠(yuǎn)超當(dāng)年的需求,六氟磷酸鋰價(jià)格下跌,帶動(dòng)電解液價(jià)格下降,兩因素疊加,加上電解液行業(yè)本身產(chǎn)量處于過剩狀態(tài),各公司陷入價(jià)格戰(zhàn)泥淖、利潤(rùn)空間降低。


我國(guó)電解液行業(yè)集中度高,龍頭效應(yīng)明顯。電解液公司呈現(xiàn)階梯式分布,天賜材料、新宙邦和國(guó)泰華榮等龍頭公司因產(chǎn)量和技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),處于第一梯隊(duì);第二梯隊(duì)及以下的電池公司技術(shù)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)較弱,存在將配方以及添加劑研發(fā)外包給供應(yīng)商的情況。


在電解液價(jià)格大幅下降、產(chǎn)品毛利潤(rùn)不斷降低的情況下,大型電解液公司通過布局上游、控制原材料成本來降低電解液售價(jià),具備成本和規(guī)模優(yōu)勢(shì),搶占了更多市場(chǎng)份額;而中小公司規(guī)模小,生產(chǎn)成本高且產(chǎn)品存在同質(zhì)化嚴(yán)重的問題,無法在價(jià)格和客戶資源方面和大公司競(jìng)爭(zhēng),因此在價(jià)格戰(zhàn)中出現(xiàn)虧損現(xiàn)象,被迫退出行業(yè),行業(yè)進(jìn)入洗牌階段。


三、鋰電池材料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)


01、正極材料趨勢(shì)洞察


磷酸鐵鋰(LFP)在性價(jià)比和安全方面具備優(yōu)勢(shì),三元(NCM)在高能量密度方面占優(yōu)。從生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局的角度,三元電池依舊是未來動(dòng)力鋰電池的重要技術(shù)路線。


一方面續(xù)航里程焦慮是困擾新能源汽車發(fā)展最重要的問題,解決方式是提高電池的能量密度。三元電池這一技術(shù)指標(biāo)的提升空間目前優(yōu)于鐵鋰電池,技術(shù)研發(fā)人員通過新增電池正極材料鎳的占比和固態(tài)鋰電的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)讓我們看到了解決這一問題的希望。


另一方面參考生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的歷史相關(guān)經(jīng)驗(yàn),新技術(shù)在取代舊技術(shù)的過程中,雖然在初期會(huì)面對(duì)成本較高、產(chǎn)品性能不夠穩(wěn)定、使用者的消費(fèi)慣性和信任成本等諸多問題,但技術(shù)更迭這一過程基本是不可逆的,上述問題會(huì)隨著產(chǎn)量釋放后的規(guī)模效應(yīng),技術(shù)工藝逐步成熟和新產(chǎn)品滲透率的提升得以解決。


三元材料根據(jù)其中鎳鈷錳三種元素的占比不同可以分為111、523、622和811,此外還有鎳鈷鋁三元NCA(常見配比為8:1.5:0.5)。鎳含量越高,材料的克容量越高,對(duì)應(yīng)的電池模組能量密度也越高,但相應(yīng)的工藝難度也越大,安全性挑戰(zhàn)也越高。


從成本角度看,三元材料中原材料成本占比接近90%,在原材料中鈷價(jià)格波動(dòng)大,成本占比高。NCM811相比于NCM523鈷含量由12.2%降至6.1%,每kWh的需求量由212g下降到91g,材料上的成本優(yōu)勢(shì)顯著。


隨著高鎳三元技術(shù)持續(xù)精進(jìn),規(guī)模擴(kuò)大,其成本優(yōu)勢(shì)和能量密度優(yōu)勢(shì)將愈發(fā)突出。根據(jù)高工鋰電數(shù)據(jù),2020年H1我國(guó)三元材料出貨量為8.6萬噸,其中NCA8系占17.3%,占比同比上升4.5個(gè)百分點(diǎn)。


磷酸鐵鋰將憑借其性價(jià)比和安全性優(yōu)勢(shì)在儲(chǔ)能、低續(xù)航乘用車等領(lǐng)域散發(fā)新活力,并繼續(xù)向中高續(xù)航車滲透。磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,熱失控溫度高,循環(huán)穩(wěn)定性好,安全性能好;同時(shí)由于磷酸鐵鋰不含鈷等貴重金屬,價(jià)格低廉,成本優(yōu)勢(shì)顯著。


在儲(chǔ)能領(lǐng)域,對(duì)能量密度的要求相對(duì)不高,但對(duì)安全性和成本敏感度高,磷酸鐵鋰優(yōu)勢(shì)顯著;以5G基站儲(chǔ)能為代表,公開招標(biāo)基本均為磷酸鐵鋰電池。乘用車?yán)m(xù)航300-400km及以下時(shí),磷酸鐵鋰的能量密度足夠,將憑借其性價(jià)比和安全優(yōu)勢(shì)占據(jù)市場(chǎng)份額,同時(shí)繼續(xù)向400km以上續(xù)航車滲透。


此前在補(bǔ)貼政策驅(qū)動(dòng)下,三元憑借高能量密度獲得更多補(bǔ)貼迅速占領(lǐng)市場(chǎng);后補(bǔ)貼時(shí)代,磷酸鐵鋰有望回暖。從20年工信部乘用車推廣目錄看,磷酸鐵鋰乘用車車型占比顯著高于18和19年;專用車磷酸鐵鋰占比提升趨勢(shì)也十分明顯;客車領(lǐng)域由于其更高的安全性要求及大容量電池成本考量,一直是磷酸鐵鋰為主。


02、負(fù)極材料趨勢(shì)洞察


隨著我國(guó)新能源純電動(dòng)汽車補(bǔ)貼力度的降低以及補(bǔ)貼門檻的進(jìn)一步提高,純電動(dòng)汽車企對(duì)高能量密度的動(dòng)力鋰電池需求持續(xù)新增。作為影響電池性能的核心材料之一,鋰電池負(fù)極材料的性能和技術(shù)要求也隨之升高。隨著高端負(fù)極材料受到日益追捧,占領(lǐng)重要市場(chǎng)份額的頭部公司有望改善負(fù)極材料業(yè)務(wù)的盈利水平,提高行業(yè)整體盈利水平。


目前石墨負(fù)極材料的性能逐漸接近理論值,新型負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化蓄勢(shì)待發(fā)。作為當(dāng)前主流負(fù)極材料,石墨負(fù)極材料能量密度的理論上限為372mAh/g,而行業(yè)內(nèi)頭部公司的產(chǎn)品可以達(dá)到365mAh/g,材料性能提升空間十分有限??紤]到政府對(duì)動(dòng)力鋰電池性能要求的不斷提高以及補(bǔ)貼政策對(duì)高能量密度產(chǎn)品的補(bǔ)貼傾斜,新型高端負(fù)極材料的需求凸顯。


在新型負(fù)極材料中,硅基負(fù)極材料由于具有極高的能量密度(理論比容量為4200mAh/g,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料)、較低的脫鋰電位以及相對(duì)出色的安全性能,被大型鋰電池負(fù)極材料公司作為下一代負(fù)極材料研發(fā)的主流方向。硅碳負(fù)極材料是將硅基材料的缺陷進(jìn)行改良而獲得的材料,被視為硅基負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的重要路線。


目前,國(guó)內(nèi)鋰電池負(fù)極材料廠商不斷加強(qiáng)硅碳負(fù)極材料的研發(fā)力度和生產(chǎn)規(guī)模,行業(yè)頭部公司逐漸具備硅碳負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的能力。相比石墨負(fù)極材料,硅碳負(fù)極材料市場(chǎng)價(jià)格超過15萬元/噸,是高端人造石墨負(fù)極材料的兩倍,硅碳負(fù)極材料業(yè)務(wù)毛利率顯著高于傳統(tǒng)負(fù)極材料業(yè)務(wù)。


因此具備硅碳負(fù)極材料規(guī)?;a(chǎn)量力的公司擁有較大的利潤(rùn)空間。關(guān)于國(guó)內(nèi)鋰電池負(fù)極材料行業(yè)而言,新型負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化和普遍應(yīng)用將有利于淘汰技術(shù)落后且重要依靠?jī)r(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的中低端負(fù)極材料制造公司,促進(jìn)行業(yè)提升新型材料領(lǐng)域的研發(fā)動(dòng)力,提高行業(yè)整體盈利能力,推動(dòng)行業(yè)不斷健康發(fā)展。


03、隔膜材料趨勢(shì)洞察


鋰電池隔膜的生產(chǎn)可采用干法工藝和濕法工藝。干法工藝具有簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)境友好的特點(diǎn),但產(chǎn)品性能相對(duì)較差,更適用于小功率、低容量電池。相比較而言,濕法隔膜工藝相對(duì)復(fù)雜、成本較高、易對(duì)環(huán)境造成污染,但濕法隔膜產(chǎn)品性能更優(yōu),適用于大功率、高容量電池??傮w而言,濕法隔膜在性能和安全程度方面較干法隔膜具有顯著優(yōu)勢(shì),更能夠適應(yīng)當(dāng)前鋰電池向高能量密度化發(fā)展的趨勢(shì)。


現(xiàn)階段,我國(guó)鋰電池隔膜行業(yè)在濕法工藝上取得了一定的進(jìn)展。2006年,我國(guó)星源材質(zhì)公司自主突破并掌握濕法工藝技術(shù),建立了濕法鋰電池隔膜生產(chǎn)線,此后隨著我國(guó)鋰電池隔膜濕法工藝技術(shù)的不斷突破,濕法鋰電池隔膜的市場(chǎng)份額逐漸擴(kuò)大,2017年之后,我國(guó)濕法鋰電池隔膜市場(chǎng)份額超過干法鋰電池隔膜,2018年我國(guó)濕法鋰電池隔膜市場(chǎng)分額達(dá)到65%。


在政策指引及市場(chǎng)需求推動(dòng)電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提升的情況下,濕法隔膜更適應(yīng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展,濕法工藝隔膜比干法工藝隔膜具有更高的技術(shù)壁壘,掌握濕法技術(shù)可以促進(jìn)產(chǎn)品性能的提升,濕法工藝技術(shù)的發(fā)展將提升鋰電池隔膜行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,為鋰電池隔膜行業(yè)更好的發(fā)展供應(yīng)支撐。


04、電解液材料趨勢(shì)洞察


電解液產(chǎn)品呈現(xiàn)緊跟電池技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。2016年以來,普通的磷酸鐵鋰、錳酸鋰電池因其能量密度低、適用溫度區(qū)間窄等性能缺陷而逐漸退出主流電池舞臺(tái),相關(guān)電解液產(chǎn)品也呈現(xiàn)價(jià)格大幅降低的趨勢(shì);隨著下游新能源汽車政策對(duì)所使用的電池的能量密度、續(xù)航時(shí)間等性能提出更高要求,耐高溫、耐高壓、阻燃的新型動(dòng)力鋰電池成為新的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)電解液的需求也更加多元化、要求也更加細(xì)致化。


需求的多元化導(dǎo)致電解液尤其是高端電解液產(chǎn)品定制化需求進(jìn)一步提升,電解液廠商往往要針對(duì)不同的用戶使用環(huán)境、能量密度、使用壽命等需求來定制不同的電解液配比和添加劑,而定制化的產(chǎn)品往往能夠帶來粘度更高的下游客戶。


以新宙邦、國(guó)泰華榮為首的龍頭公司均在積極布局動(dòng)力鋰電池相關(guān)添加劑產(chǎn)量并自行研發(fā)相關(guān)添加劑配方,以適應(yīng)下游不斷上漲的定制需求,進(jìn)而獲取更多高粘度客戶。但是,定制化的電解液產(chǎn)品對(duì)公司的技術(shù)、規(guī)模、資質(zhì)等要求非常高。


電解液的定制需求更多地體現(xiàn)在添加劑上,添加劑的不同將大幅改變電解液的性能,因此電解液公司重要更改添加劑配方來生產(chǎn)不同要求的定制化產(chǎn)品。然而添加劑技術(shù)壁壘高,對(duì)公司的研究開發(fā)能力要求極高。此外,電解液是高危化學(xué)品,其儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件要求極高;能否和下游有定制化需求的客戶建立穩(wěn)定的供應(yīng)關(guān)系,則對(duì)公司的研發(fā)部門和市場(chǎng)營(yíng)銷等職能部門的協(xié)調(diào)性要求很高;為了適應(yīng)下游定制化的需求、獲取更加有粘性的下游客戶,電解液公司必須提升其研發(fā)能力、儲(chǔ)運(yùn)能力和部門協(xié)調(diào)能力,才能在定制化趨勢(shì)愈發(fā)明顯的未來取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


電解液產(chǎn)品的定制化趨勢(shì)提升將促使公司走出惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)泥淖,轉(zhuǎn)而更加重視于技術(shù)提升和和下游客戶建立穩(wěn)定聯(lián)系,有利于提升整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平,并新增下游客戶粘度從而獲得對(duì)下游更強(qiáng)的議價(jià)能力,推動(dòng)整個(gè)電解液行業(yè)的升級(jí)發(fā)展。


四、發(fā)展建議


1.產(chǎn)業(yè)鏈上下游公司共同推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新


動(dòng)力鋰電池新技術(shù)開發(fā)的主力除了動(dòng)力鋰電池巨頭以及上游的電池材料廠商外,還有新能源車企。TSLA是全球電動(dòng)化的引領(lǐng)者,一直以來和松下合作研發(fā)動(dòng)力鋰電池,其規(guī)劃是在2020年實(shí)現(xiàn)電芯密度385Wh/kg,2025年實(shí)現(xiàn)500Wh/kg。CATL對(duì)能量密度的追求一直是穩(wěn)準(zhǔn)快。從CATL2017年的技術(shù)展望中可以看出,公司2020年之前的目標(biāo)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn),2019年NCM811已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),單體電芯能量密度達(dá)到304Wh/kg。2020年以后,CATL對(duì)電芯能量密度的規(guī)劃和國(guó)家步調(diào)較為一致。


關(guān)于電芯而言,能量密度提升的本質(zhì)在于提高正負(fù)極材料的比容量以及正負(fù)極材料的電勢(shì)差。短時(shí)間可以通過調(diào)節(jié)材料元素成分或改善制備工藝提高現(xiàn)有體系的能量密度,如無鈷高鎳技術(shù)、干電極技術(shù);長(zhǎng)期看,現(xiàn)有鋰電成熟體系的能量密度天花板已現(xiàn),未來十年里,固態(tài)電池、鋰空/鋰硫電池等新體系的開發(fā)正成為龍頭公司技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)。


國(guó)外TSLA致力于引領(lǐng)無鈷化進(jìn)程。在正極材料的選材方面,TSLA一直都是高能量密度的先行者。TSLA一直以來和日本的松下公司合作研究高鎳電池,目前三元鋰電池的鈷含量已經(jīng)降到5%(馬斯克2018年推特原文數(shù)據(jù)2.8%應(yīng)是鈷元素占整個(gè)電芯的質(zhì)量比例,經(jīng)換算,鈷元素在正極材料的質(zhì)量占比為5%左右)。


國(guó)內(nèi)蜂巢能源率先推出無鈷電池概念。從蜂巢能源的有關(guān)無鈷電池的公開專利來看,無鈷電池所用正極材料為L(zhǎng)i1+xNiyMnzO2(0.8≤y≤0.9),配合電解液成膜添加劑,解決了正極材料較差的容量衰減問題。在三種實(shí)行案例中,無鈷NMx電芯的能量密度可和NCM811相當(dāng)。該無鈷電池或?qū)⒂?021年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。


LG化學(xué)、CATL、比亞迪、格林美、國(guó)軒高科、容百科技、蜂巢能源均有布局NCMA。LG化學(xué)和通用汽車合作研究NCMA四元材料,預(yù)計(jì)將于2022年推出搭載NCMA四元電池的新車型。國(guó)內(nèi)的新進(jìn)公司蜂巢能源宣布將于2021年實(shí)現(xiàn)NCMA量產(chǎn)。根據(jù)蜂巢能源官網(wǎng)資料,NCMA電池的容量為265Wh/kg。NCMA四元電池在1C/1C的循環(huán)壽命約為2500圈,較之于NCM三元電池提升25%。


2.提升工藝降低成本


從電池包的成本結(jié)構(gòu)來看,電芯原材料成本占比最大。進(jìn)一步拆分電芯成本,發(fā)現(xiàn)正極材料占比最大。三元電芯的正極材料成本占比達(dá)38%。降低正極材料的成本對(duì)整個(gè)電池包降本效果最佳。而目前成熟的正極材料的價(jià)格已經(jīng)隨著規(guī)?;a(chǎn)顯著降低,市場(chǎng)供需關(guān)系基本穩(wěn)定,進(jìn)一步大幅降價(jià)的可能性較小。因此尋找新材料、新工藝成為降本新方向。各公司對(duì)降本的熱情不竭,從材料到電池包零部件,已經(jīng)涌現(xiàn)出許多新技術(shù)。合成三元材料的平價(jià)替代、研制新的制備裝配工藝等是各個(gè)公司研發(fā)的熱點(diǎn)。


五、標(biāo)桿公司TSLA:降本增效的極致追求者


降本增效的極致追求者。早年和松下合作開發(fā)高能量密度的電池,是全球最先使用硅碳負(fù)極和NCA正極的車企。如今考慮自產(chǎn)電池,一系列新技術(shù)、新材料、新工藝被其技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)提出。在新材料方面,無鈷、單晶、新型電解液添加劑、硅納米線等新技術(shù)均有布局相關(guān)專利。TSLA是動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈新技術(shù)的需求者,更是發(fā)明者和引領(lǐng)者。CATL:行業(yè)創(chuàng)新引領(lǐng)者


技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)龍頭加速成長(zhǎng)。CATL雖然是中游電池制造商,但其對(duì)上游鋰電材料的理解也相當(dāng)深刻。公司在四大材料正極、負(fù)極、電解液、隔膜領(lǐng)域?qū)@_(dá)1800余項(xiàng),占公司專利總量約50%。由于具備強(qiáng)大的人才儲(chǔ)備、資金實(shí)力,公司常和上游供應(yīng)商合作開發(fā)新型材料和技術(shù),帶領(lǐng)行業(yè)共同進(jìn)化,是行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的最大受益者。貝特瑞:負(fù)極材料的先行者


貝特瑞是負(fù)極材料技術(shù)突破的先行者。2000年貝特瑞掌握天然鱗片石墨的球形化技術(shù),一舉實(shí)現(xiàn)天然石墨國(guó)產(chǎn)化,貝特瑞在天然石墨市場(chǎng)的市占率常年保持在50%以上。公司憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐步打入三星、LG化學(xué)、三洋、松下、索尼等日韓主流電池公司。新宙邦:電解液添加劑提升產(chǎn)品附加值


新宙邦在電解液領(lǐng)域布局廣泛。公司是國(guó)內(nèi)鋰電池電解液龍頭,在電解液溶劑、鋰鹽、電解液添加劑領(lǐng)域均有布局。目前公司擁有鋰電池電解液產(chǎn)量6.5萬噸/年,在建電解液產(chǎn)量6萬噸/年。


在電解液添加劑方面,新宙邦于2014年收購(gòu)國(guó)內(nèi)主流電解液添加劑供應(yīng)商張家港瀚康化工,涉足成膜添加劑VC、FEC領(lǐng)域。目前子公司淮安瀚康的VC產(chǎn)量為1000噸/年、FEC產(chǎn)量為1000噸/年,子公司南通新宙邦VC+FEC添加劑產(chǎn)量共1000噸/年。


電解液添加劑是體現(xiàn)公司產(chǎn)品差異化的核心,可提升電解液產(chǎn)品溢價(jià)值。公司在電解液添加劑方面加大研發(fā),不斷推出添加劑新產(chǎn)品。目前公司已擁有新型添加劑300余種,其明星產(chǎn)品正極成膜添加劑LDY196、負(fù)極成膜添加劑LDY269、低阻抗添加劑LDY234等顯著改善鋰電池高低溫性能、循環(huán)性能等。格林美:高鎳低鈷前驅(qū)體材料的先行者


格林美在三元前驅(qū)體領(lǐng)域具備客戶資源優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)。公司是動(dòng)力鋰電池三元前驅(qū)體材料龍頭公司,并積極布局廢舊電池回收業(yè)務(wù),打造電池回收-原料再造-材料再造-電池包再造-新能源汽車服務(wù)循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈,降低前驅(qū)體生產(chǎn)成本。


格林美在NCMA四元材料開發(fā)具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)和核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)。公司三元前驅(qū)體產(chǎn)品定位在高鎳、單晶等高端產(chǎn)品,目前已經(jīng)全面掌握高鎳(NCA、NCM8系、NCM9系)及單晶三元正極前驅(qū)體生產(chǎn)工藝。公司已在高鎳低鈷前驅(qū)體材料領(lǐng)域積累較多產(chǎn)業(yè)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),形成較高的技術(shù)壁壘。格林美NCMA四元前驅(qū)體材料已在進(jìn)行客戶噸級(jí)認(rèn)證,在NCMA四元前驅(qū)體開發(fā)方面具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

鉅大鋰電,22年專注鋰電池定制

鉅大核心技術(shù)能力