鉅大LARGE | 點擊量:917次 | 2018年11月18日
一波又一波的補貼不斷下調(diào)!動力電池未來路在何方?
新能源車作為政府大力扶持的行業(yè),補貼政策有著很強的指導(dǎo)作用。自從2016年“騙補事件”發(fā)酵之后,政府不斷完善補貼政策細則,2017年,補貼大幅下調(diào),行業(yè)震動;2018年,門檻又進一步提高;2019年,調(diào)整的節(jié)奏亦不會停止。政府矢志以經(jīng)濟手段引導(dǎo)新能源車行業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展方向前進。
在一波又一波的補貼政策調(diào)整下,能量密度更高、單位成本更低的動力電池成為市場追逐的對象。動力電池領(lǐng)域,經(jīng)過近幾年的市場競爭,各環(huán)節(jié)的市場格局基本形成,在沒有重大技術(shù)變革的情況下,規(guī)模較小的企業(yè)或是新入企業(yè)基本沒有了發(fā)展的機會,未來強者恒強趨勢明顯。
新能源汽車作為一個新興的行業(yè),吸引了大量企業(yè)進入尋求發(fā)展,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能迅速擴大,顯現(xiàn)出產(chǎn)能過剩的跡象。隨著國家對于新能源汽車補貼的逐次退坡,以及對于獲得補貼所要達到的技術(shù)要求的提高,部分技術(shù)落后,成本較高的企業(yè)已經(jīng)逐漸被市場淘汰,行業(yè)集中度提升。尤其是動力電池產(chǎn)業(yè),經(jīng)過近幾年的市場競爭,各環(huán)節(jié)的市場格局基本形成,在沒有重大技術(shù)變革的情況下,規(guī)模較小的企業(yè)或是新入企業(yè)基本沒有了發(fā)展的機會,未來強者恒強趨勢明顯。
動力電池領(lǐng)域,寧德時代、比亞迪份額處于絕對領(lǐng)先
國內(nèi)動力電池企業(yè)中,寧德時代和比亞迪處于絕對領(lǐng)先的位置,兩者市占率逐步提升,尤其是在新政實施之后,合計已經(jīng)超過了60%的動力電池市場份額。規(guī)模效應(yīng)會帶來相比同行更低的成本,更多的利潤可以投入到后續(xù)的研發(fā),這對于目前處在技術(shù)快速迭代中的動力電池公司十分關(guān)鍵。產(chǎn)品如果沒法達到補貼的技術(shù)要求,意味著價格再低也沒有市場,所以寧德時代和比亞迪在新能源汽車政策不斷提升參數(shù)要求的情況下,將會有更大的優(yōu)勢。
動力電池是電動汽車的心臟,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。經(jīng)過十多年的發(fā)展,我國動力電池產(chǎn)業(yè)取得長足進步,但是目前動力電池產(chǎn)品性能、質(zhì)量和成本仍然難以滿足新能源汽車推廣普及需求。
2016年10月,《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》發(fā)布。其中動力電池技術(shù)路線圖提出,2020年、2025年、2030年三個階段鋰電電池系統(tǒng)比能量密度分別達到260Wh/kg,280Wh/kg,350Wh/kg。系統(tǒng)成本分別達到1元/Wh,0.9元/Wh,0.8元/Wh。
2017年3月,為加快提升我國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力和水平,推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展,四部委發(fā)布了《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》。其中提出了到2025年,新體系動力電池技術(shù)取得突破性進展,單體比能量達500Wh/kg,比《路線圖》提早了5年時間
目前,量產(chǎn)動力鋰電池單體比能量密度普遍在170-180Wh/kg,系統(tǒng)比能量密度在140-160Wh/kg,系統(tǒng)成本在1.2-1.3元/Wh。各指標相比2020年的階段性目標還有較大差距,動力鋰電池行業(yè)需要進一步研發(fā)投入才能完成目標。
動力電池最好的正極材料:三元占比提升,高鎳是未來趨勢
正極材料是電池能量密度提高的關(guān)鍵技術(shù)突破方向,從LFP(磷酸鐵鋰)、三元到高鎳三元,電池能量密度不斷提升。并且正極材料在動力電池生產(chǎn)成本構(gòu)成中占20-30%。所以,正極是決定鋰電池性能和成本的重要因素,也是制約電池容量進一步提高的關(guān)鍵因素。
鋰電池正極材料目前主要包括鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)和三元材料(NCM/NCA),除鈷酸鋰主要用于3C鋰電池外,其余都可用在動力電池中。
所謂三元材料,是指采用了包含鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。三元材料在能量密度上領(lǐng)先于其他正極材料,循環(huán)壽命較長,安全性上低于LFP和LMO,是目前發(fā)展前景最為廣闊的動力鋰電池正極材料。
2013年之后,全球3C鋰電池市場日趨成熟。動力鋰電池則受益于新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展,業(yè)已成為鋰電池市場快速增長的最大引擎。從數(shù)據(jù)可以看出,由于新能源汽車行業(yè)的崛起,帶動了動力電池正極材料產(chǎn)量占比迅速提升。在2016年之前,LFP作為主要動力電池正極材料,產(chǎn)量和產(chǎn)能都迅速擴大,但在2016年之后,三元取代了LFP成為了動力電池正極材料的主要發(fā)展方向。
未來幾年動力電池新增需求主要將來自于三元電池的需求增長,三元電池需求量的復(fù)合增速將達到90%,未來空間巨大。三元電池高速增長的需求將帶來三元正極材料的需求增長,尤其是未來能帶來高能量密度的高鎳三元材料會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的供需緊張情況。
三元材料以鈷鹽、錳鹽和鎳鹽為原料,其主流技術(shù)發(fā)展方向是通過提高鎳含量、充電電壓上限和壓實密度使其能量密度得到提高。三元材料目前發(fā)展的一大阻力在于材料穩(wěn)定性會隨著鎳含量的增加而降低,現(xiàn)主要通過離子摻雜、表面包覆和調(diào)整電解液及負極材料等途徑逐步解決。
隨著正極材料中鎳含量占比的提高,電池能量密度提升,安全性能下降,制備難度上升。目前,主流三元材料中333型、523型和622型NCM國內(nèi)均實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn),811型能夠批量生產(chǎn)的廠家較少。
由于各大正極材料廠商紛紛擴產(chǎn)搶占市場份額,行業(yè)競爭將越來越激烈,LFP正極材料,及低鎳333型和523型正極材料受需求增長緩慢的原因,產(chǎn)能利用率將會下降,從而導(dǎo)致利潤率下降。但是,由于補貼新政推動電池能量密度的提升,高鎳三元正極材料由于制備難度較大,供應(yīng)量有限,仍將緊俏。擁有正極材料研發(fā)優(yōu)勢,掌握高鎳材料技術(shù)的公司優(yōu)勢明顯。
石墨負極材料性能指標已接近理論上限:硅碳負極成為提升能量密度關(guān)鍵
負極材料是鋰離子電池的重要組成部分,約占鋰離子電池中成本10%-15%,主要包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、合金和鈦酸鋰等。目前石墨系負極材料技術(shù)比較成熟,未來將以硅碳負極作為提升鋰電池能量密度突破口。
性能優(yōu)異的負極材料具備較高的比能量、相對鋰電極的電極電勢低、充放電反應(yīng)的可逆性能好、與電解液兼容性好的特性。
天然石墨容量較高且工藝簡單成本較低,但循環(huán)性能稍差;人造石墨成本稍高,但具備較好的循環(huán)以及安全性能;中間相碳微球石墨在倍率性能上高出天然石墨與人造石墨,具備較好的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性,但其制作工藝復(fù)雜導(dǎo)致成本較高;硅碳類復(fù)合材料比容量遠高于石墨類負極,但國內(nèi)仍未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。綜合成本與性能,目前國內(nèi)新能源汽車動力電池負極材料以人造石墨類為主,與正極材料不同,動力電池負極工藝難度低于3C電池負極。
負極材料市場集中度較高。2017年國內(nèi)鋰電池負極材料產(chǎn)量14.7萬噸,貝特瑞、杉杉股份和江西紫宸合計產(chǎn)量9.3萬噸,占據(jù)63%的市場份額??傮w來看,負極材料行業(yè)呈現(xiàn)寡頭壟斷的態(tài)勢,天然石墨CR5約為90%,人造石墨CR5約為80%。
石墨負極材料的性能指標已經(jīng)接近理論值,技術(shù)上已經(jīng)不能提升動力電池的能量密度。隨著動力電池能量密度的逐步提升,已有硅基、錫基等復(fù)合負極材料應(yīng)用到鋰電池制造中,其中硅碳負極材料是最有希望被規(guī)模應(yīng)用的下一代負極材料。負極材料行業(yè)集中度較高,格局相對穩(wěn)定,能夠保證行業(yè)的利潤率水平穩(wěn)定,需要關(guān)注硅碳負極產(chǎn)業(yè)化有突破的負極龍頭企業(yè)。
隔膜產(chǎn)能擴張迅速,成本進一步降低
隔膜主要作用是起到正負極隔離,但又要保證鋰離子通過,所以隔膜對鋰電池的安全性起到了至關(guān)重要的作用,是鋰離子電池組件中技術(shù)含量最高的部分。隔膜的制作工藝分為干法和濕法。
干法制作工藝:又稱熔融拉伸法,是指將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜,經(jīng)過結(jié)晶化處理、退火后,獲得高結(jié)晶度的結(jié)構(gòu),并在高溫下進一步拉伸,將結(jié)晶界面進行剝離,形成多孔結(jié)構(gòu)以增加薄膜孔徑的制備工藝。
濕法工藝:將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時間,用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。日本旭化成、日本東燃、韓國SK等均采用此工藝。應(yīng)用范圍:高性能鋰離子電池等。
濕法和干法各有優(yōu)缺點,其中,濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻,薄膜更薄,但是投資大,工藝復(fù)雜,環(huán)境污染大;而干法工藝相對簡單,附加值高,環(huán)境友好,但孔徑和孔隙率難以控制,產(chǎn)品難以做薄。
受三元鋰電快速發(fā)展帶動,濕法有望成為主流。目前,動力電池主要以磷酸鐵鋰電池和三元電池(正極為鎳鈷錳(NCM))為主。其中干法隔膜在磷酸鐵鋰電池的使用比率仍比較高,而三元電池以經(jīng)涂覆的濕法隔膜為主。隨著動力電池對能量密度要求的不斷提高,以三元材料為正極材料的動力電池路線開始逐漸興起,隔膜的材料路線也開始出現(xiàn)傾斜。并且,隨著陶瓷、PVDF等涂覆工藝的逐漸成熟,“濕法+涂覆”生產(chǎn)工藝使鋰電池的熱穩(wěn)定性明顯改善。在動力電池對安全性要求不斷提高的趨勢下,作為目前提高電池安全性最有效的解決辦法,應(yīng)用于三元鋰電池的高端濕法涂覆隔膜需求加速提升。
受益于新能源汽車行業(yè)景氣,隔膜產(chǎn)業(yè)未來市場廣闊,未來的產(chǎn)業(yè)龍頭需要具備強大的研發(fā)力量、有效專利、資金實力、高端裝備以及創(chuàng)新技術(shù)等,但由于近幾年隔膜產(chǎn)能擴張迅速,等產(chǎn)能完全釋放后,供需格局將會轉(zhuǎn)變,難免出現(xiàn)激烈的價格競爭,此時產(chǎn)品成本低的公司將會最終獲得較大市場份額,有成本優(yōu)勢的企業(yè)值得關(guān)注。
補貼政策一再嚴苛,鞭打企業(yè)持續(xù)提高技術(shù)內(nèi)涵
新能源車行業(yè)作為政府大力扶持的行業(yè),補貼政策對于行業(yè)有著很強的指導(dǎo)作用。自從2016年“騙補事件”發(fā)酵之后,政府對新能源車行業(yè)加強了規(guī)范管理,不斷完善補貼政策細則,以期用經(jīng)濟手段引導(dǎo)新能源車行業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展方向前進。2017年,補貼大幅度下調(diào),相應(yīng)補貼參數(shù)門檻提高,政策公布突然,整個行業(yè)經(jīng)過了小半年的時間才充分適應(yīng)新政。剛緩過來的行業(yè),僅過半年,又籠罩在補貼政策調(diào)整的傳言中,2018年2月,傳言落地,補貼額度再下降和參數(shù)門檻再提高,幅度仍不小,幾乎緊貼行業(yè)所能承受的極限,政府矢志倒逼行業(yè)持續(xù)提高技術(shù)能力和降低成本。2019年,補貼政策的調(diào)整亦不會停步。每次政策調(diào)整之后,行業(yè)總有黑馬殺出,也有企業(yè)黯淡離場。
2018年2月,四部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼政策的通知》?!锻ㄖ愤M一步完善了補貼標準,并相應(yīng)提高了獲得對應(yīng)補貼的參數(shù)要求。相比2017年新能源汽車補貼方案,2018年補貼方案更加著力于技術(shù)要求的提升。新的補貼方案沒有采用“一刀切”式的整體退坡,而是對乘用車、客車、專用車各個參數(shù)指標進行了不同的調(diào)整。
從乘用車補貼調(diào)整方案來看,新的補貼方案對整車的續(xù)航里程、電池的能量密度、能量消耗等指標提出了更高的要求。相比2017年純電動乘用車補貼方案,2018年方案對續(xù)航里程的劃分檔次由3檔變?yōu)?檔,并且最低檔續(xù)航里程從100公里調(diào)整為150公里,最低檔補貼下降0.5萬元,最高檔補貼上升0.6萬元。
電池系統(tǒng)的最低能量密度要求由2017年的90Wh/kg調(diào)整為105Wh/kg,但若要拿到系數(shù)為1的補貼,必須達到120Wh/kg,系數(shù)1.1的補貼檔則需要超過140Wh/kg。能耗也必須優(yōu)于2017年現(xiàn)行政策的10%,并且達到15%方能拿到系數(shù)為1的補貼。地方財政單車補貼上限不變,仍舊是不超過中央財政單車補貼額的50%。
新補貼對低檔車型的補貼下降明顯,對高檔車型的補貼則略微上調(diào),技術(shù)要求提高明顯。國家政策正在引導(dǎo)乘用車車型向高端化發(fā)展,今后的政策也將會有延續(xù)性,會朝重質(zhì)而非重量的方向推進。從近幾個月的各車型的占比數(shù)據(jù)也可以看到,A00級車型銷量占比明顯下滑,A級車型銷量占比提升明顯。
從客車補貼調(diào)整方案來看,新能源客車三個類別(非快充類純電動客車、快充類純電動客車、插電混動客車)的中央財政補貼標準全面下調(diào),分別調(diào)整為1200元/kWh、2100元/kWh和1500元/kWh。另外,單車補貼上限也根據(jù)整車長度(L)的不同而全面下調(diào),最高檔下調(diào)幅度達到40%,地方財政單車補貼上限不變,仍舊是不超過中央財政單車補貼額的50%。
調(diào)整系數(shù)要求也有所變化。其中,非快充類純電動客車的系統(tǒng)能量密度的最低檔次上調(diào)為115-135Wh/kg,并且增加了單位載質(zhì)量能量消耗量的要求。插電混動客車對節(jié)油率水平的要求也大幅提高。
對新能源客車的需求將主要來自價格敏感性較低的城市公交,目前各大城市都在積極推動公交的電動化,這部分需求未來將保持平穩(wěn),年均達到10萬輛水平。新政策補貼大幅下調(diào)40%左右,技術(shù)要求則進一步提高,尤其對能量密度的標準超過了2017年乘用車補貼標準的水平,這將直接考驗電池廠商的技術(shù)能力,需要在提升電池標準的同時合理的控制住成本,所以新政策將會對客車電池市場帶來較大的影響,龍頭企業(yè)將憑借規(guī)模、技術(shù)、成本等優(yōu)勢搶占更多市場份額。
從專用車補貼調(diào)整方案來看,三個檔次補貼標準相比2017年全面下調(diào),分別變?yōu)?50元/kWh、750元/kWh、650元/kWh,單車補貼上限由15萬元調(diào)整為10萬元。如果地方補貼達到50%的上限,補貼也僅將將能夠覆蓋專用車的電池成本。技術(shù)標準上,電池系統(tǒng)最低能量密度由90Wh/kg上調(diào)為115Wh/kg,單位載質(zhì)量能量消耗量和百公里耗電要求也都更加嚴格。此外,之前運營車輛需要達到30000公里里程才能申請補貼的要求調(diào)整為20000公里。專用車未來還是需要靠車輛的運營效益彌補電動車的成本劣勢,能夠開發(fā)出好用的、穩(wěn)定的車型是關(guān)鍵。
新能源車產(chǎn)量:和瞬息萬變的補貼政策在賽跑
從過渡期的產(chǎn)量情況看(2月-5月),2018年新能源汽車產(chǎn)量相比2017年有著明顯的增長,特別是在接近過渡期結(jié)束時,搶裝現(xiàn)象較為明顯。從過渡期結(jié)束后(6月-9月)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)分析,新能源乘用車的產(chǎn)量仍舊有著不錯的表現(xiàn),沒有受到過多新政策影響,新能源商用車產(chǎn)量出現(xiàn)了下滑,但9月數(shù)據(jù)有好轉(zhuǎn)跡象。整體上新能源汽車產(chǎn)量仍在逐月增長,行業(yè)已經(jīng)充分消化了補貼下調(diào)的影響。
新政策中新能源乘用車補貼額度調(diào)整不大,主要是在原有基礎(chǔ)上進一步細分,補貼更傾向于高端產(chǎn)品,考慮到雙積分政策的正面影響,預(yù)計2018年全年銷量不會受到過多補貼下調(diào)的負面影響。
新能源客車與專用車的補貼額度則有明顯下調(diào),退坡幅度將近40%。但客車市場主要受公交帶動,銷量將保持穩(wěn)定。專用車市場的一些積極因素正在逐步顯現(xiàn),也有望保持銷量穩(wěn)定,預(yù)計2018年全年新能源車產(chǎn)量接近110萬輛。
補貼將助推高端鋰電池占比提升
依據(jù)十三五規(guī)劃,到2020年新能源汽車產(chǎn)量將達到200萬輛,我們測算動力電池的需求量將會超過100GWh,動力電池行業(yè)近4年的復(fù)合增速將達到40%,鋰電池行業(yè)將充分受益于新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。
隨著單車帶電量提升,鋰電池產(chǎn)量增速高于新能源汽車產(chǎn)量增速。2018年1-9月我國新能源汽車生產(chǎn)約66萬輛,同比增長65%,動力電池裝機總電量約29.6GWh,同比增長92%。經(jīng)過我們測算,前9個月純電動乘用車平均單車帶電量逐月走高,1-9月純電動乘用車平均帶電量達到40kWh左右,相比17年純電動乘用車單車帶電量28kWh,有明顯增加。電動客車和專用車也分別達到了191kWh和54kWh的單車帶電量。
補貼政策過渡期結(jié)束后,將會提高續(xù)航里程數(shù)的參數(shù)要求,預(yù)計乘用車單車帶電量將會提高40%,客車和專用車的單車帶電量也會由于高端車型的占比提高,較大幅度上升。因此,2018年的動力電池需求將達到58GWh,增速達到60%,超過新能源車銷量增速。需求增量主要來自于三元電池。由于磷酸鐵鋰電池的能量密度上限不高,將會制約磷酸鐵鋰電池發(fā)展。三元正極材料有著更高的比容量和平均電壓,能夠進一步提高電池的能量密度,就目前成熟技術(shù)中,只有三元電池可以滿足2020年能量密度達到260Wh/kg的要求,所以,三元電池技術(shù)路線是目前最優(yōu)的選擇,電池企業(yè)也將加速對三元體系電池的布局。
今年1-9月,三元電池共裝機17.7GWh占比60%,其中,79%的三元電池用于EV乘用車。磷酸鐵鋰電池以11.2GWh占總裝機量的比重為37.8%,其中8.4GWh用于EV客車,占比74.9%。預(yù)計今年三元電池的產(chǎn)量將翻倍,至2020年,將接近90GWh,4年復(fù)合增速將達到90%,三元電池產(chǎn)業(yè)鏈將獲得高速發(fā)展機會。
未來幾年動力鋰電市場仍將保持快速增長,并且動力電池新增需求主要將來自于三元電池的需求增長。補貼政策調(diào)整,動力電池將首當其沖受到補貼減少的波及,電池價格進一步下調(diào),所以一些技術(shù)、盈利能力較差的企業(yè)將被淘汰,高端產(chǎn)品將會受益,行業(yè)集中度進一步提升,未來一些擁有規(guī)模優(yōu)勢,技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)將有更好的前景。今年1-9月,動力電池裝機前5企業(yè)市占率為78.3%,17年為61.6%,集中度進一步上升。
隨著動力鋰電池市場的高速增長,國內(nèi)鋰電池上游四大材料的產(chǎn)量也形成了快速增長的態(tài)勢,據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017年全國鋰電池正極材料產(chǎn)量21萬噸,同比增長30%,鋰電負極材料產(chǎn)量14.6萬噸,同比增長24%,電解液產(chǎn)量11萬噸,同比增長24%,鋰電隔膜產(chǎn)量14.35億平,同比增長32%。2018年上半年,四大材料仍舊保持較快速增長,正極產(chǎn)量11.4萬噸,同比增長21%,負極產(chǎn)量7.9萬噸,同比增長20%,電解液產(chǎn)量5.9萬噸,同比增長37%,隔膜產(chǎn)量7.3萬噸,同比增長20%。
目前,國內(nèi)鋰電池需求的增長主要靠動力鋰電池拉動,消費類鋰電需求增速趨緩。由動力鋰電池的新增需求量預(yù)計,近兩年四大鋰電材料新增需求量分別為,正極材料7.8萬噸、負極材料3.9萬噸、電解液3.4萬噸、隔膜9.8億平方。
根據(jù)各大材料廠商的近兩年產(chǎn)能規(guī)劃看,四大材料新增產(chǎn)能均超過了動力鋰電新增需求量的兩倍。由于各大材料廠商紛紛擴產(chǎn)搶占市場份額,新增產(chǎn)能開始陸續(xù)投放,行業(yè)競爭將越來越激烈,鋰電材料整體毛利率將持續(xù)走低,但是,由于補貼新政推動電池能量密度的進一步提升,部分高端產(chǎn)品仍將緊俏,并且集中度高的行業(yè)將能夠保證穩(wěn)定的利潤水平。
動力電池產(chǎn)業(yè)助推新能源車的大力發(fā)展,才剛剛開始。
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