导读:预计未来电池对三元电池需求量 将会呈现快速增长态势。目前,我国以及台湾地区主推磷酸铁锂,而电动汽车较发达的日本则以锰酸锂和三元材料为主。但从行业格局来看,正极材料由于产品同质化较为严重,差异化产品较少,厂商之间的竞争非常激烈,导致其盈利能力在整个锂电池关键材料环节中居于末端。
参考《2016-2022年中国锂电池产业深度调查及十三五发展商机研究报告》
由于正极材料在锂离子电池中占有较大比例(正、负极材料的质量比例为 3:1~4:1) ,因此,正极材料是锂离子电池中最为关键的原材料,直接决定了电池的安全性能和电池能否大型化。 目前情况看,传统小电池主要正极材料为钴酸锂,虽电压较高,但由于抗过充性能差,安全性不足,并且钴资源较为稀缺,污染较大,并不适合作为动力锂离子电池正极材料。 而目前电动汽车主流的正极材料为磷酸铁锂、三元材料和锰酸锂,三种材料各有千秋,均有需要提高之处。其中,磷酸铁锂资源易得,循环及安全性较好,但导电性不足;三元材料各方面性能较好,但制造工艺条件较苛刻,成本较高;锰酸锂成本较低,安全性好,但电池寿命较低。
目前,我国以及台湾地区主推磷酸铁锂,而电动汽车较发达的日本则以锰酸锂和三元材料为主。但从行业格局来看,正极材料由于产品同质化较为严重,差异化产品较少,厂商之间的竞争非常激烈,导致其盈利能力在整个锂电池关键材料环节中居于末端。
从行业发展趋势看,如何提升产品性能才是产业盈利的关键,产业竞争的核心力也将从低价格转向追求高性能下的性价比。从产品结构的需求和供给来看,高电压材料(如高电压锰酸锂)和三元材料的需求有望快速增加。 而从电池性能看,三元电池优势突出,在新能源汽车锂电体系中有望领跑。
三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NixCoyMnz)O2)或镍钴铝酸锂(Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2)材料的锂电池,相较于磷酸铁锂电池和锰酸锂,三元电池的最大优势在于高能量密度,能够更好地满足电动汽车的动力需求,而在安全性和循环寿命方面,三元电池与磷酸铁锂电池的差距也在逐步缩小。
其中,NCM 因具有与 Li Co O2较为类似的层状结构,故结合了 Li Co O2、Li Ni O2以及 Li Mn O2三种传统正极材料的优势,由于 Ni、Co、Mn 之间相互协同,NCM体现出比容量高、循环性能好、价格便宜等明显高于单一正极材料的性能,此外这三种元素对整体材料性能的影响不尽相同,材料间的不同配比能满足不同的应用需求。目前主流的 NCM 型号(镍钴锰摩尔比)包括 333 型、523 型、622 型和有待开发的 811 型,随着镍含量递增,电池能量密度也相应得到提升。
而 NCA 也称作 Li Ni O2的 Co 和 Al 的深度掺杂型,类似 NCM811 型,压实密度则接近 523 型,对水分环境非常敏感。其中 Al 作为掺杂,目的在于稳定晶格结构,减少塌陷。由于 NCA 的合成难度较高,目前市场还是主要被日韩等外企所垄断,国内仅有少数几家企业在试生产。
具体来看,电池的能量密度由工作电压和材料克容量共同决定,三元电池的工作电压普遍在 3.7V 左右,部分高电压产品能够达到 4.2V,而磷酸铁锂电池的工作电压维持在 3.2V。从材料克容量角度看,电极材料的克容量主要由材料分子量决定,铁锂材料的理论电容量为 170m Ah/g,而三元材料的理论电容量在 280 m Ah/g左右。
目前来看,由于三元电池突出的能量比优势,在乘用车和专用车上装配较多,而更加强调安全性能的客用车目前还是以磷酸铁锂为主,按照《节能与新能源汽车产业发展规划》,到 2020 年,动力电池模块比能量达到 300Wh/kg 以上,三元电池是最有潜力达到要求的技术路线。
因此,目前整车厂越来越青睐以三元材料作为正极材料的动力锂电池,传统的磷酸铁锂动力电池市场逐渐被替代。出现这种改变的原因,是因为磷酸铁锂甴池能量密度低,低温性能较差,导致新能源汽车续航能力差,而消费者需要更高的续驶里程,消费者在选择购买纯电动汽车时,首先要考虑的是汽车的续驶里程,因此厂商也就需要电池有更高的能量密度。
可以预见,一旦三元电池安全性得到解决,三元材料势必会占据正极材料主流市场。 虽然经过 2016 年以来的骗补调查,新能源汽车市场火热程度有所降低,但是,作为国家乃至全球的新能源汽车行业的大布局,新能源汽车市场仍有广阔的空间。
因此,可以预见,随着国内动力锂电池新产能的逐步释放,三元材料的市场空间是可期的。 从乘用车和商用车动力源配臵情况看,目前乘用车三元电池渗透率较高,15 年数据显示,三元电池在乘用车电源配臵中占比达到 58.48%;而在商用车中主要磷酸铁锂电池为主,起在商用车电源配臵中占比达到 83.90%,而三元电池占比仅为 12.92%,这主要与工信部限制商用车使用三元电池有关;专用车主要以三元电池为主,2015 年,三元电池在专用车电源配臵中占比达到 59.14%。因此,从锂电池产品结构性上,三元电池供给仍不足,磷酸铁锂电池将饱和。
综上,预计未来对三元电池的需求量,将会呈现快速增长态势。根据上述乘用车和专用车产量的预测,假设 EV 和 PHEV 乘用车平均每辆需要电池 22Kwh,平均每辆电动物流车是 18Kwh,则预计 2018 年将需要三元电池将超 49Gwh。而从2015 年动力锂电池产量构成看,磷酸铁锂电池占比高达 69%以上。根据预测,虽然到 2018 年,三元电池产量占比将会反超铁系,达到 36.50Gwh,仍难满足下游需求。 因此,目前三元电池的产量缺口仍较大,尤其是高端三元电池国内供应仍然严重不足,核心企业早在去年就着手扩产。而三元锂电池的扩产,将进一步增进对三元正极材料的需求。
据不完全统计,截止今年 8 月份,锂电池行业固定资产投资已投入或计划投入总额已接近 980 亿,初步估算,将新增动力锂电池产能约 177Gwh。以每 Ah 消耗三元材料 7.0~7.5g 计算,若新增产能有 35%为三元电池,则每年将会带来三元材料 11~12 万吨需求。
虽然已有国内部分企业开始投建三元材料新产能,但与未来市场需求相比仍有较大缺口。
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