鉅大LARGE | 點擊量：351次 | 2023年03月22日
關(guān)鍵原材料自給不足，動力鋰電池如何突破產(chǎn)業(yè)瓶頸？
動力鋰電池是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的重要一環(huán)。經(jīng)過多年國家政策的引導(dǎo)和支持,我國動力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,當(dāng)前動力鋰電池產(chǎn)業(yè)化進程已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。"十四五"開局之年,國家更是提出未來新能源汽車產(chǎn)業(yè)將重點突破高安全動力鋰電池等重要技術(shù)。
01動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈全景
動力鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈包括:上游的正極材料、負極材料、電解液、隔膜,中游的鋰離子電芯、電池模組及下游的消費電子、儲能、電動汽車、電動自行車等。
圖1:動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈全景來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
1．上游正極材料:三元鋰和磷酸鐵鋰為當(dāng)前鋰電池正極材料的中流砥柱。磷酸鐵鋰電池的裝機量正在逐步追趕三元鋰。由于國家財政補貼和市場對高續(xù)航里程的追逐,過去幾年,三元鋰電池的裝機量一直超過磷酸鐵鋰。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
隨著純電汽車普及率的提高,安全系數(shù)高、價格便宜的磷酸鐵鋰逐漸獲得更多廠商的青睞。2021年多款車型宣布搭載磷酸鐵鋰電池,例如宏光Mini,TSLAModel3低配版,比亞迪漢EV、秦EV等。TSLACEO馬斯克在近期財報公布會上表示,未來TSLA將逐步轉(zhuǎn)向采用磷酸鐵鋰電池的方法,從電池構(gòu)成上來看,未來三分之二的TSLA將使用磷酸鐵鋰,三分之一可能采用鎳電池。
負極材料:人造石墨負極滲透率逐年提高,需求上升迅速。目前鋰電池的主流負極材料是碳負極材料,碳負極有人造石墨負極和天然石墨負極兩種。人造石墨以高容量、優(yōu)秀的循環(huán)壽命、成熟工藝、較低成本在高端消費電池領(lǐng)域和動力鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用場景較好,滲透率逐年提升。
隔膜:鋰電池隔膜在四大材料中技術(shù)壁壘最高,其成本占比僅次于正極材料,約為10%～14%。隔膜屬于重資產(chǎn)行業(yè),固定資產(chǎn)和總資產(chǎn)比值高達40%,顯著高于其他材料行業(yè)。產(chǎn)品投資大、回收周期長加重了隔膜行業(yè)的進入門檻。隔膜的制備工藝重要分為干法拉伸和濕法拉伸。濕法隔膜技術(shù)一般用于制造高端隔膜產(chǎn)品,同時順應(yīng)動力鋰電池高能量密度的要求,未來或?qū)⒊蔀榧夹g(shù)主流。
電解液:電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體,被稱為鋰電池的"血液",其成本約占整個鋰電池成本的10%。2002年,國產(chǎn)電解液進入市場,并逐步取代進口產(chǎn)品。通過不斷改進和提高,產(chǎn)品質(zhì)量已達到國際先進水平。目前國內(nèi)電池生產(chǎn)商電解液配套已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,只有少部分使用進口電解液。
2．中游動力鋰電池由電池模組通過串聯(lián)的方式組成,每個模組包含若干個鋰電池單體即電芯,單體間通過串聯(lián)的方式連接。動力鋰電池組中電芯的形式重要有3種:方形硬殼電池、圓柱電池以及軟包鋰電池。
表1:3種電池封裝樣式比較
來源:火石創(chuàng)造根據(jù)公開資料整理
方形硬殼電池是目前應(yīng)用最為廣泛的電池形式,有超過90%的新能源車型采用這一電池形式。方形硬殼電池空間利用率高,電池單體體積及容量明顯優(yōu)于其他電池形式。2020年,CATL推出CTP高集成動力鋰電池開發(fā)平臺,取消PACK成組,將電芯直接集成到電池包。相關(guān)于傳統(tǒng)的電池包,CTP電池包的體積利用率提高15%～20%,零部件數(shù)量減少40%,能量密度從180Wh/kg提升到200Wh/kg以上,成為方形硬殼電池現(xiàn)階段最佳解決方法。
3．下游純電動汽車的崛起,正在催生另一個千億級市場——動力鋰電池回收。據(jù)我國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù),2020年國內(nèi)累計退役的動力鋰電池將超20萬噸(約25GWh)。鋰電池若沒有通過正確途徑回收,同樣會造成嚴重的環(huán)境污染。
從2016年開始,工信部公布一系列文件來完善動力鋰電池回收政策。2021年三月五日,政府工作報告提出"加快建設(shè)動力鋰電池回收利用體系"。但由于新能源汽車市場滲透率不高,電池回收經(jīng)濟效益不明顯,加上電池拆解成本較高等問題,動力鋰電池回收市場的潛力一直沒有釋放。根據(jù)監(jiān)管部門規(guī)定,未來電池回收,電池制造商將承擔(dān)重要責(zé)任。
02動力鋰電池市場規(guī)模分析
全球動力鋰電池市場已經(jīng)被中日韓龍頭大廠壟斷。中日韓三國的動力鋰電池出貨量占全球總出貨量的90%以上。我國從2015年趕超日本成為全球最大的動力鋰電池生產(chǎn)國,2019年動力鋰電池出貨量為71GWh,占全球總出貨量的61．7%。公司層面,CATL和LG新能源逐漸呈現(xiàn)雙寡頭格局。
圖2:2020年全球動力鋰電池裝機格局來源:SNEResearch
2021年上半年,全球新能源汽車復(fù)蘇勢頭加速,帶動動力鋰電池市場大幅上升。六月份全球動力鋰電池裝機量達到25．6GWh,同比上升126．5%,環(huán)比上升了20．2%;1-六月份累計裝機量達到115．1GWh,同比上升155．8%。
表2:2021年上半年全球裝機量前10動力鋰電池廠商
來源:起點鋰電大數(shù)據(jù)
隨著我國新冠疫情的消退和經(jīng)濟的復(fù)蘇,以及國家對"碳中和""碳達峰"的號召,我國新能源汽車市場在2020年下半年迅速回暖,動力鋰電池行業(yè)迎來爆發(fā)式上升。企查查數(shù)據(jù)顯示,截至2021年一月,我國共有動力鋰電池相關(guān)公司1．8萬家;2020年新注冊公司5253家,同比上升66．1%,其中第4季度新注冊公司2953家,環(huán)比暴漲196．5%。
圖3:2020年國內(nèi)動力鋰電池裝機量/GWh來源:動力鋰電池應(yīng)用分會
動力鋰電池應(yīng)用分會數(shù)據(jù)顯示,2021年1-六月我國市場新能源汽車產(chǎn)量約為118．98萬輛,同比上升238．19%;動力鋰電池裝機量約為53．67GWh,同比上升206．88%。
圖4:2021年1-六月國內(nèi)動力鋰電池裝機量/GWh及上升率來源:動力鋰電池應(yīng)用分會
