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行业综述-锂离子电池材料

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行业综述-锂离子电池材料

作者:
黄学杰
来源:
节能与新能源汽车年鉴
日期:
2020/08/03 09:33
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2018年全球锂离子电池出货量196GWh,全球动力电池出货量略高于100GWh,中国约占60%,即60GWh,比上年增长67%,其中三元电池出货量约35GWh,磷酸铁锂电池月23.5GWh。系统比能量进一步提升,近几期工信部发布的《新能源汽车推广应用推荐目录》的纯电动车型中,三元正极电池系统能量密度最高已超过180Wh/kg。

 

随着国家补贴政策直接与电池能量密度挂钩,企业选用高镍811 成为动力电池的发展趋势,但安全方面的风险不容忽视。锂离子动力电池存在各种各样的起火原因,只是应用三元材料的电池在出问题时更容易点燃电解液。磷酸铁锂电池的成本优势突出,不仅在电动公交车,在物流车和乘用车配套中比例逐步提升,也是企业应对补贴退坡的一种趋势。除了正极材料本身稳定性的提升,与之相匹配的电压电解液、隔膜、电池的安全性控制结构、系统保护结构等技术也需要稳步提升。

 

动力电池材料成本占比一般高达80%,四大电池材料的生产在整个锂电池产业链中最为重要。电池材料行业总体产能过剩,技术同质化,成本透明化,进入激烈的价格竞争阶段。未来几年,随着补贴退坡,加上国际动力电池巨头进入,动力电池及产业链上下游企业将迎来最为艰难的一段时期,尤其是在降本压力上,会面临前所未有的挑战,需要整个产业链协作共渡难关。

 

1、正极材料

 

国外主要走镍钴锰和镍钴铝三元材料的路线,主要的正极材料制造商包括日本的日亚化学、户田工业、住友金属矿山、清美化学,韩国的L&F公司和ECOPRO公司,比利时优美科,德国巴斯夫等。国内动力锂电正极材料的主流路线是磷酸铁锂和三元材料,磷酸铁锂以其高安全稳定性、长寿命周期和低成本的优点得到了迅速的发展,三元材料则以高能量密度、长续航里程占据了迅速增长的乘用车市场。随着材料体系的高镍化进程,国内三元电池企业开始批量应用NCM811高镍三元材料,电池单体能量密度从200Wh/kg向240-260Wh/kg迈进。

 

2018年全球正极材料出货量超过41万吨,以三元材料为主,其中NCM约15万吨,NCA约6.5万吨,钴酸锂出货量月约6.5万吨,磷酸铁锂出货量约7.0万吨,锰酸锂出货量约4.2万吨。

 

2018年我国三元材料市场份额因新能源动力汽车而加码,2018年三元正极材料产量13.7万吨,占比50.5%,同比增长61.7%。国内NCM523的量带起来,NCM622主要是日韩的几款电池,NCA主要是用于特斯拉小圆柱电池用。磷酸铁锂电池的安全性、低成本、使用寿命长等优点,在动力汽车和储能领域应用广泛。因客车基数低,2018年磷酸铁锂正极材料产量约6.8万吨,与2017年持平,产能出现严重过剩,利用率仅达到20%。因成本和优势,2019年增加量会比较多。

 

锰酸锂电池具备功率性能、放电倍率性能、低温性能好、成本低的特点,除继续与三元混合用于乘用车外,锰酸锂电池在新能源专业车领域应用面扩大,增速领先于正极材料其他三个品种。
 

从市场规模上看,中国的正极材料企业占据份额已经成为全球第一,超过日本和韩国。随着中国正极材料的规模化增大,正极材料技术水平与国外先进水平差距正在缩小。随着国外正极材料企业产能继续向中国转移,国际大企业已经将中国作为主要正极材料生产基地。

 

2、负极材料 

 

锂离子电池负极材料的生产主要在中日两国,从出货量看中国占比超过80%。中国的代表企业有贝特瑞、杉杉,江西紫宸、江西正拓、深圳斯诺等,日本的代表企业有日历化学、三菱化学、JFE、日本碳素等。

 

2018年全球负极材料总产量接近21万吨,其中人造石墨12万吨,天然石墨9万吨,中间相碳微球1.5万吨,硬软碳2500吨,硅/氧化硅和钛酸锂合计不超过2000吨。2018年国内负极材料销量17.5万吨,人造石墨国产化率大于97%。天然石墨国产化率大于90%, 以一氧化硅为主的硅基负极材料国产化率也大于90%。

 

基于性能和成本的综合考虑,负极材料首选人造石墨类负极材料负极材料,占比比例大幅提升,但2018年负极材料厂家利润较上年普遍下滑。自2017年以来的负极材料价格调涨并没有覆盖其原料加工费用的增加,是因为人造石墨需求增加带动了针状焦在负极材料市场的消费,加之一部分产能被调整,供给不足价格上涨过快。但针状焦行业产能扩张迅速,另考虑到2019年锂电负极产量仍将继续攀升,出口市场仍将不断扩大,产品价格会有一定下调空间。

 

1)隔膜

 

隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,在锂电材料总成本占比为5~10%。从世界隔膜材料市场来看,中国、日本、韩国三足鼎立,占据主要份额。2018年中国锂电池湿法隔膜出货量13.1亿平米,增速超过60%,干法双拉隔膜占比进一步缩小,其性能提升有限,且无法做薄。

 

湿法隔膜出货量占比继续上升,湿法隔膜成本大幅下滑,当前主流产品厚度为9um和12um隔膜,数码电池甚至量产使用5um湿法隔膜,湿法隔膜薄层化趋势明显。通过陶瓷涂覆技术,湿法隔膜可以在厚度、通孔特性、安全性等性能上全面超越干法隔膜,湿法隔膜和陶瓷涂覆的组合也已成为未来隔膜发展的主要方向。

 

2018年国内隔膜在产能建设、成本下行、技术提升等方面都取得很大的进步。隔膜国产化率2018年超过93%,出口量持续增加,销量上升速度超过电池产量增速,但产值下降近10%,主要是因为隔膜生产成本大幅下行和价格一直呈现价格下行趋势,2018年湿法隔膜及干法单拉隔膜价格降幅超过40%,湿法基膜价格已低至2元/m3。

 

隔膜市场出现阶段性供求关系失衡,锂离子电池隔膜行业面临的市场竞争也愈加激烈。2019年隔膜价格仍将呈现向下调整态势,不同企业面临不同的选择,到2020年锂电池隔膜行业将呈现清晰的格局。

 

2)电解液

 

全球锂电池电解液主要厂商集中在中国、韩国、日本。中国电解液产量也已占到70%以上,基本形成了天赐材料、新宙邦、国泰华荣三大巨头并列的局面。电解液配方具备定制属性,电解液厂商对下游客户具备一定粘性。电解液库存周期短,且是高危化学品,储存和运输成本高,因此电解液供应商会选择就近客户建厂。隋着电池厂的洗牌,电解液生产集中度提升。2018年中国电解液出货量14万吨,同比增长27.3%,但价格大幅下滑,导致产值同比下降3.1%,电解液锂盐六氟磷酸锂一直处于下行趋势,价格已低于10万/吨。

 

2019年随着中国动力电池市场高速发展电解液的产量将进一步提升,新型体系材料逐渐批量应用,对高镍三元和长寿命铁锂电池的电解液需求保持增长。主要溶质六氟磷酸锂市场竞争格局开始好转,新型锂盐双氟磺酰亚胺锂将开始导入应用,国内主流电解液企业价格将趋于稳定。

 

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