鉅大LARGE | 點擊量:1052次 | 2018年05月28日
與儲能對接推動鋰電成本下降
電池技術(shù)路線(燃料、鎳氫、超級電容等)一直有爭議。而Tesla千兆鋰電池工廠的開工,至少說明Tesla對鋰電池中期發(fā)展有信心。盡管可能會有企業(yè)跳出Tesla的框架另起爐灶,但不可否認(rèn)的是,更多的國家和企業(yè)(尤其是中國)會作為跟隨者和模仿者參與其中,而產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步速度往往與參與者的數(shù)量正相關(guān)。我們認(rèn)為技術(shù)路線的基本確定,會加速產(chǎn)業(yè)的集群,產(chǎn)業(yè)集群會加速技術(shù)進(jìn)步,并且由于鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)比較成熟,而且分工明確,成本下降空間大。
在技術(shù)路線確定,產(chǎn)業(yè)競爭加速成本下降的過程中,不僅是新能源汽車,儲能的需求也會快速甚至爆發(fā)式增長。電動車的電池可與儲能天然緊密對接。電動車對鋰電池的質(zhì)量要求高,而儲能則不然,待新能源汽車市場啟動后,可以將置換或者淘汰的車用電池用于儲能(充電樁或者家用的系統(tǒng)),這樣多次利用,成本會大幅攤??;鋰電池的成本下降不但會帶動電動車,也會帶動光伏自發(fā)自用的需求。
電解液、隔膜、正極材料和負(fù)極材料被稱為鋰電池的四大材料。
相較于鋰電紛繁復(fù)雜的技術(shù)路線選擇,鋰的需求非常明確,只要是“鋰電池”就需要鋰,不論是碳酸鋰、氫氧化鋰,甚至是金屬鋰。當(dāng)前全球鋰資源供給呈高度壟斷態(tài)勢,三大鹵水廠商SQM、Rockwood、FMC合計占據(jù)了全球鋰市場45%的份額,鋰精礦供應(yīng)商Talison依托中國強勁需求成功二期擴產(chǎn),市占率2012年躍居首位,高達(dá)35%。三份鹵水+一份礦合計供應(yīng)了全球80%的市場。
全球鋰供給與需求基本持平?;趯﹄妱悠囋鲩L的預(yù)期,不論是原有四家寡頭,還是新進(jìn)入者,均有產(chǎn)能擴張計劃。但是,由于資源品位不同、自然環(huán)境差異、融資進(jìn)展以及開發(fā)工藝試驗等方面的不確定性,新進(jìn)入者規(guī)劃的產(chǎn)能并不能迅速轉(zhuǎn)化成產(chǎn)量,因此在中短期內(nèi),供給仍主要由四家寡頭控制。
正極材料方面,目前鋰離子電池正極材料選擇方向很多,主流材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等方向。正極材料約占整個電池成本的30-40%。
負(fù)極材料方面,技術(shù)相對最成熟。通常將鋰電池負(fù)極材料分為兩大類:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分為石墨和無定形碳,如天然石墨、改性石墨、石墨化中間相碳微珠、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳負(fù)極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。
隔膜方面技術(shù)壁壘較高。鋰電池隔膜主要功能是使電池的正、負(fù)極分隔開來,防止兩極接觸而短路,同時允許電解質(zhì)離子于其間通過;在電池過熱時,通過閉孔功能來阻隔電流傳導(dǎo)。
目前隔膜的發(fā)展有兩條路線,對消費電子類電芯而言,為了迎合美觀、便于攜帶的要求,輕薄化和提高能量密度是發(fā)展趨勢,一般采用單層PP、PE隔膜;對動力電池而言,由于主要應(yīng)用在電動自行車、汽車、儲能電站上,因此更注重安全性,通常采用多層功能性復(fù)合隔膜。
我們預(yù)計2014-2016年全球鋰電池年需求增速在25-30%左右,到2016年,全球鋰電池隔膜市場將達(dá)到86億元左右,國內(nèi)隔膜市場規(guī)模在13億元左右。未來若電動汽車、儲能電站需求爆發(fā),隔膜市場更有望大幅增長。
電解液由鋰鹽(六氟磷酸鋰)、溶劑、添加劑組成,其中六氟磷酸鋰是電解液成本最重要的組成部分,約占到電解液總成本的43%。
2011年之前,國內(nèi)可實現(xiàn)量產(chǎn)的六氟磷酸鋰生產(chǎn)企業(yè)僅日本森田化學(xué)(張家港)和天津金牛兩家,本土的天津金牛2010年產(chǎn)能僅250噸,六氟磷酸鋰幾乎全部依賴日本,當(dāng)時StellaChemifa、關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷了全球90%的市場份額。
六氟磷酸鋰原本是電解液產(chǎn)業(yè)鏈條中技術(shù)壁壘最高的產(chǎn)品,但隨著國內(nèi)廠商技術(shù)的突破,多氟多、九九久為首的國內(nèi)廠商快速擴張產(chǎn)能,使得原本具有高壁壘高毛利率的六氟磷酸鋰盈利能力大幅下滑。
目前全球動力電池主要朝向三個方向發(fā)展:三元材料(NCA、NMC)、磷酸鐵鋰材料(LFP)以及錳酸鋰材料(LMO),主要為兼顧能量密度、成本和安全性。其中三元材料具有較好的能量密度和功率密度,但安全性能較低,成本相對較高;磷酸鐵鋰安全性能較好,成本較低,但能量密度以及功率密度較差;錳酸鋰綜合性能較為均衡,無突出優(yōu)勢和劣勢。
以當(dāng)前新能源汽車廠商選擇路徑來看,一種是以美國、中國為主的磷酸鐵鋰為正極的電池路線,另外一種是以韓國、日本為主的三元材料、錳酸鋰為正極的電池路線,目前還未確認(rèn)哪種技術(shù)路線會成為最終的選擇,但因主流汽車生產(chǎn)廠商多為日系及美系汽車,而美系汽車鋰電池較多的由日韓鋰電企業(yè)供應(yīng),因此動力鋰電池更多是在三元以及錳酸鋰材料之間選擇。
此外,就電池單體容量發(fā)展方向看,除Tesla使用小容量18650電池單體(單體容量3.1Ah)外,更多的是專注于大容量鋰電單體研發(fā),如為日產(chǎn)Leaf提供配套電池的AESC公司,PHEV、EV用鋰電池多為單體容量33.1Ah的鋰電單體。但因大電池單體市場研發(fā)尚處于初級階段,成本較高,以TeslaModelS與日產(chǎn)Leaf為例,Leaf所用鋰電池單位儲能成本約為TeslaModelS的兩倍左右。使得市場上大多電動汽車在電池組容量不大的情況下(約20Kwh)僅鋰電池成本就高達(dá)2-3萬美元。從而在成本上限制了電動汽車的電池組容量,進(jìn)而限定了整車的動力性能。Tesla的成功將為整個動力鋰電產(chǎn)業(yè)樹立標(biāo)桿,改變研發(fā)資源的配置路徑,鋰電池將會從專注于大容量單體的研發(fā)改為小容量單體、電池管理系統(tǒng)的研發(fā),從而縮短電動汽車革命的進(jìn)程。
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