《電子技術(shù)應(yīng)用》
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新能源汽車電子專題:2021年新能源汽車行業(yè)深度報(bào)告(中)

2021-09-29
來源:新鼎資本
關(guān)鍵詞: 動(dòng)力電池

  七、動(dòng)力電池需求快速增長(zhǎng),明后年或?qū)⒐┙o不足

  1. 鋰電池需求快速增長(zhǎng)

  2020 年,全球動(dòng)力電池安裝量合計(jì)為 137GW,同比增長(zhǎng) 17%,動(dòng)力電池出貨量為213GW,同比增長(zhǎng) 34%。截止到 2020 年,全球乘用車中純電動(dòng)車和插電式混合動(dòng)力車的滲透率為 4%,大客車的滲透率為 7%,卡車的滲透率為 1%,SNE Research 預(yù)測(cè)到 2025 年和 2030 年乘用車電動(dòng)車的滲透率將分別提升至 21%和 48%,大客車滲透率分別提升至 26%和 56%,卡車的滲透率分別提升至 12%和 32%基于以上假設(shè),SNE Research 預(yù)計(jì)到 2025 年,動(dòng)力電池出貨量和安裝量分別為1396GW 和 1163GW,到 2030 年,動(dòng)力電池出貨量和安裝量為 3555GW 和 2963GW。2021-2025年動(dòng)力電池需求年均復(fù)合增速 40.42%,2026-2030 年動(dòng)力電池需求年均復(fù)合增速18.29%。

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  2. 預(yù)計(jì) 2022-2023 年動(dòng)力電池供給不足

  主要的電池廠商對(duì) 2021 年市場(chǎng)景氣度保持樂觀。預(yù)計(jì) CATL, Panasonic, SDI 四家龍頭公司將達(dá)到近滿產(chǎn)狀態(tài),LG 化學(xué)和三星 SDI 由于新產(chǎn)線不夠穩(wěn)定,產(chǎn)能利用率不高。

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  基于各個(gè)電池生產(chǎn)商生產(chǎn)能力,SNE Research 預(yù)計(jì)從 2023 年開始全球電池(電動(dòng)車+儲(chǔ)能板塊)安裝需求將高于電池供給量。到 2025 年供不應(yīng)求將達(dá)到峰值。

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  在電池出貨方面(電動(dòng)車+儲(chǔ)能板塊),短缺情況則會(huì)提前一年,2022 年便會(huì)開始出現(xiàn),動(dòng)力電池供應(yīng)商需要更多擴(kuò)充有效產(chǎn)能。

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  3. 動(dòng)力電池市場(chǎng)集中度不斷升高

  全球動(dòng)力電池行業(yè)集中度自 2017 年以來持續(xù)提升。行業(yè)前三占全球份額,從 2017 年的 45%,提升至 2020 年的 67%,2021 年一季度繼續(xù)提升至 69%;行業(yè)前 6 從 2017 年的 61%,提升至 2020 年的 85%,2021 年一季度繼續(xù)提升至 86%;行業(yè)前 10 從 2017年的 73%,提升至 2020 年的 93%,2021 年一季度繼續(xù)提升至 94%。

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  競(jìng)爭(zhēng)格局基本穩(wěn)定。近 3 年以來,除 AESC 排名跌出前五,行業(yè)前五名基本沒有變動(dòng),龍頭地位穩(wěn)固。其中,寧德時(shí)代自 2018 年開始連續(xù)三年蟬聯(lián)全球動(dòng)力電池市場(chǎng)占有率第一名。2020 年,LG 化學(xué)銷量同比大幅增長(zhǎng) 150%,其市占率和 CATL 差距拉近至 3 個(gè)百分點(diǎn),而松下因?yàn)樾庐a(chǎn)線延遲投產(chǎn)導(dǎo)致排名由第二下滑至第三。到 2021 年一季度,CATL 市占率提升至 32%,LG 化學(xué)和CATL 的差距拉大到 12%。

  比亞迪電池主要供給比亞迪汽車,其份額受比亞迪汽車銷量影響較大,其市占率在 2019 年被LG 化學(xué)超越。除CATL 外,國產(chǎn)動(dòng)力電池品牌表現(xiàn)最為亮眼的是中航鋰電,作為廣汽埃安、長(zhǎng)安的核心供應(yīng)商,中航鋰電又成功打入電動(dòng)神車——宏光 Mini EV 的電池供應(yīng)商陣營,并在部分熱銷車型中實(shí)現(xiàn)了獨(dú)供。其市占率在 2020 年進(jìn)入全球第八名,2021 年一季度名列全球第七名,有望成為中國動(dòng)力電池領(lǐng)域的一匹黑馬。

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  目前,全球動(dòng)力電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局為中日韓三分天下,國產(chǎn)電池主要為國產(chǎn)新能 源車配套,韓系電池為特斯拉、寶馬和韓系車配套,日系電池為特斯拉和日系車配套。其中,中國國內(nèi)一眾造車新勢(shì)力配套首選寧德時(shí)代;LG 化學(xué)和松下除配套本國車型外, 還給特斯拉配套。因此未來中日韓三國中哪個(gè)國家新能源車銷量好將影響其動(dòng)力電池 的市場(chǎng)份額。中國是世界十最大的汽車生產(chǎn)國和銷售市場(chǎng),預(yù)計(jì)未來中國動(dòng)力電池總 份額仍將保持全球第一。

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  八、正極材料需求旺盛,價(jià)格漸漲

  1. 鋰電池正極材料種類

  純電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)占總車輛總成本的 50%。其中,電池、電控和電機(jī)分別占車輛成本的 38%、6.5%和 5.5%。而電池中正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液分別占電池成本的 45%、10%、10%和 10%。正極材料成本占整車成本近 20%。

  首先,我們來看看正極材料,正極材料的選擇,主要基于以下幾個(gè)因素考慮:

  1) 具有較高的氧化還原反應(yīng)電位,使鋰離子電池達(dá)到較高的輸出電壓;

  2) 鋰元素含量高,材料堆積密度高,使得鋰離子電池具有較高的能量密度;

  3) 化學(xué)反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要好,使得鋰離子電池具有長(zhǎng)循環(huán)壽命;

  4) 電導(dǎo)率要高,使得鋰離子電池具有良好的充放電倍率性能;

  5) 化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性要好,不易分解和發(fā)熱,使得鋰離子電池具有良好的安全性;

  6) 價(jià)格便宜,使得鋰離子電池的成本足夠低;

  7) 制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,便于大規(guī)模生產(chǎn);

  8) 對(duì)環(huán)境的污染低,易于回收利用。

  目前,常見的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料(鎳鈷錳和鎳鈷鋁)等。其中,動(dòng)力電池以三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池最為常見。

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  (1) 鈷酸鋰電池(LiCoO2)

  其理論容量為 274mAh/g,實(shí)際容量為 140mAh/g 左右,也有報(bào)道實(shí)際容量已達(dá)155mAh/g。工作電壓較高(平均工作電壓為 3.7V),充放電電壓平穩(wěn)。

  主要優(yōu)點(diǎn):技術(shù)成熟,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,容易制造,體積小巧,比能量高,電導(dǎo)率高,應(yīng)用范圍廣泛。

  主要缺點(diǎn):循環(huán)使用壽命在 300 次左右,成本高(鈷是比較稀缺的戰(zhàn)略性金屬,很多公司用錳鋰來代替鈷鋰),安全性能低,抗過充電性較差,不適合高倍率充放電,廢棄后對(duì)環(huán)境有污染。

  主要應(yīng)用領(lǐng)域:主要用于制造手機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電源及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。用于中小型號(hào)電芯。

  (2) 錳酸鋰電池(LiMnO4)

  錳酸鋰電池是指正極使用錳酸鋰材料的電池,其標(biāo)稱電壓達(dá)到 3.7V,以成本低, 安全性好被廣泛使用。

  主要優(yōu)點(diǎn):資源豐富,成本低,無污染,安全性好,倍率性能好、低溫性能好、電壓頻率高。

  主要缺點(diǎn):高溫性能、循環(huán)性能、儲(chǔ)存性能較差,錳在高溫情況下易分解,電池組的使用壽命短不易存儲(chǔ)。

  主要應(yīng)用:混合動(dòng)力客車、插電式混合動(dòng)力客車、純電動(dòng)客車等等。主要用于大中型號(hào)電芯。

 ?。?) 磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)

  磷酸鐵鋰學(xué)名鐵電,最大的區(qū)別是電池的正極加入了鐵元素。磷酸鐵鋰最近幾年才剛剛起步,是一種很有潛力的材料,其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的,這些也正是動(dòng)力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。理論容量是 170mAh/g,做成材料的實(shí)際可達(dá)容量為 160mAh/g。充放循環(huán)壽命達(dá) 2000 次,單節(jié)電池過充電壓 30V 不燃燒,穿刺不爆炸。

  主要優(yōu)點(diǎn):2000 次循環(huán)使用壽命,大電流充放電,內(nèi)阻小發(fā)熱少,安全,原材料來源廣泛,價(jià)格便宜,環(huán)保無毒、無污染,是新一代鋰離子電池的理想正極材料。

  主要缺點(diǎn):電導(dǎo)率低,體積過大,售價(jià)昂貴,數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域尚未大規(guī)模使用,消費(fèi)者心目中的認(rèn)知度較低。

  主要應(yīng)用:磷酸鐵鋰正極材料做出的大容量電池組更易串聯(lián)使用,以滿足電動(dòng)車頻繁充放電的需要。目前鐵電以大容量的電動(dòng)大巴、信號(hào)基站儲(chǔ)能和大型UPS 應(yīng)用為主,其中移動(dòng)電源、AA 電池剛開始試水大規(guī)模生產(chǎn),這使得磷酸鐵鋰電池逐步在中大容量UPS、小型儲(chǔ)能電池、草坪燈、電動(dòng)工具中得到廣泛應(yīng)用。比亞迪是全球最大的磷酸鐵鋰電池制造商及電動(dòng)車制造商。

 ?。?) 鎳鈷錳電池(LiNiCoMnO2)

  鎳鈷錳又稱三元材料(LiNiCoMnO2),是聚合物鋰離子電池的一種,常見的形態(tài)為方塊軟包形狀。理論容量達(dá)到 280mAh/g,產(chǎn)品實(shí)際容量超過 150mAh/g。

  主要優(yōu)點(diǎn):500 次使用循環(huán)壽命,相對(duì)于鈷酸鋰電池安全性高,體積多樣性,使用范圍非常廣泛,不易爆炸,安全系數(shù)高。

  主要缺點(diǎn):價(jià)格較高,廢棄后污染環(huán)境,大電流充放電性能較弱。

  主要應(yīng)用:三元材料隨著智能手機(jī)的普及近兩年來發(fā)展迅猛,使用的領(lǐng)域也越來越多。它以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

 ?。?) 鎳鈷鋁電池(LiNiCoAlO2)

  鋰電池的一種新型正極材料。特斯拉 ModelS 上使用的就是鎳鈷鋁酸鋰電池。主要優(yōu)點(diǎn):高能量密度,低溫性能好。

  主要缺點(diǎn):高溫性能差,安全性能差,生產(chǎn)技術(shù)門檻高。

  主要應(yīng)用:動(dòng)力電池。

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  2. 正極材料技術(shù)路線之爭(zhēng)

 ?。?) 三元鋰電和磷酸鐵鋰

  由于三元鋰電池能量密度高,雖然價(jià)格高,但補(bǔ)貼力度也大,一定程度上壓制了磷酸鐵鋰電池的需求。磷酸鐵鋰電池相較于三元鋰電池雖然能量密度較低,但其擁有更高的安全性以及低廉的價(jià)格,在后補(bǔ)貼時(shí)代,在考慮成本因素的條件下,磷酸鐵鋰的需求會(huì)恢復(fù)到合理水平。

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  比亞迪推出了磷酸鐵鋰刀片電池,省去了模組和大部分支撐結(jié)構(gòu),由電芯直接成 包,空間利用率大大提升了。同樣的電池體積里,現(xiàn)在可以塞下比以前多得多的電芯。據(jù)比亞迪給出的數(shù)據(jù),對(duì)電池包的重塑使刀片電池單位體積能量密度提升 50%,相當(dāng)于原來滿充能跑 400 公里的電動(dòng)車,如今能跑 600 公里,基本滿足多數(shù)用戶的日常需求。而其他廠商為了贏得市場(chǎng)份額,將磷酸鐵鋰電池作為可選配件,相較三元鋰電池 的車型,價(jià)格大幅降低。如特斯拉能夠在中國市場(chǎng)一路高歌猛進(jìn),除了國產(chǎn)化降成本, 還有一個(gè)很重要的原因就是磷酸鐵鋰電池的使用,直接將 Model 3 的價(jià)格拉到了 25 萬以下。

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  (2) 高鎳低鈷成為鋰電池發(fā)展方向

  相比于其他鋰離子電池正極材料,NCM 材料具有高比容量、低成本和良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),因此在儲(chǔ)能領(lǐng)域、電動(dòng)汽車領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。鎳鈷錳電池(NCM) 是由鎳、鈷和錳三種元素通過不同配比而制造而成。

  鎳主要作用是用來嵌埋鋰離子,提高鎳的比例能夠提升電池的能量密度,但過量的鎳會(huì)降低材料的循環(huán)性能,降低電池的使用壽命。

  鈷能夠提高導(dǎo)電率和改善循環(huán)性能,延長(zhǎng)電池的使用壽命,但過量的鈷,則會(huì)降低嵌埋容量,降低能量密度,此外,由于鈷資源貧乏,價(jià)格高,過高的鈷含量將增加電池的材料成本。

  錳的作用是提高安全性和材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,由于成本低廉,可以降低電池的材料成本,但過高的錳會(huì)出現(xiàn)尖晶石相,破壞層狀結(jié)構(gòu)。

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  因此,三元鋰電池需要在以上三種要素進(jìn)行均衡配比,制造出能量密度足夠高, 壽命和安全性足夠好,成本足夠低的電池。我們常見的 NCM 111 / 523 / 622 / 811 指的都是這三種元素之間的比例。也就是說,NCM 811 是目前鎳比例最高的電芯。

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  鈷金屬在動(dòng)力電芯里占比大概是 11%,在動(dòng)力電池 pack 里面占比 6%。與鈷相比, 鎳的成本相對(duì)較低,對(duì)提高電池容量、延長(zhǎng)電池使用壽命亦有優(yōu)勢(shì)。

  寧德時(shí)代正計(jì)劃在印尼投資 50 億美元興建一家鋰電池廠,協(xié)議要求寧德時(shí)代要確保 60%的鎳在印尼被加工成電池;此前特斯拉亦宣布將向“鎳”車型轉(zhuǎn)變,認(rèn)為最大限度利用鎳將使價(jià)格降低 50%,而在能源密集車型里,特斯拉將使用 100%的鎳;LG 化學(xué)在今年 8 月宣布其聯(lián)合通用研發(fā)的超級(jí)鎳鈷錳鋁NCMA 電池,有望明年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);SKI 也于同期宣布成功商業(yè)化全球首個(gè)鎳含量為 90%的 NCM9/0.5/0.5 電池。

 ?。?) NCM 811 和NCA

  在新能源汽車?yán)m(xù)航里程提高和鈷價(jià)不斷高漲的雙重刺激之下,高鎳體系的NCM811 和NCA 材料已經(jīng)成為市場(chǎng)競(jìng)逐的熱點(diǎn)。

  目前,從國內(nèi)動(dòng)力鋰電池制造廠家的選擇來看,選擇 NCM811 路線者較多,而選擇 NCA 路線的少。重要原因首先在于,高鎳材料荷電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性較差,導(dǎo)致電池的安全性下降,使得電池生產(chǎn)公司和終端產(chǎn)品用戶對(duì)NCA 電池的安全性心存顧慮, 要從電芯設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計(jì)。

  其次是充放電過程存在嚴(yán)重的產(chǎn)氣,這會(huì)導(dǎo)致電池鼓脹變形,循環(huán)及擱置壽命下降,電池存在安全隱患,所以通常采用耐壓的圓柱電池殼制作 NCA 電池,降低了產(chǎn)氣量以控制電池鼓脹變形問題。

  此外,NCA 要求在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在 10%以下,而其他材料目前只需注液工序?qū)穸冗M(jìn)行嚴(yán)格控制,這對(duì)國內(nèi)公司形成了很大的挑戰(zhàn)。

  鎳鈷錳電池的續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池,但好處是含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳更為安全,所以目前國內(nèi)重要研發(fā)鎳鈷錳電池。

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  3. 正極材料年均需求增速超過 30%,價(jià)格漸漲

  由于能量密度提升需求以及鈷價(jià)格高漲,三元電池正極發(fā)展方向是高鎳低鈷。其中,NCM811 電池鈷占正極材料的 10%左右,NCA 電池鈷占正極材料的 5%左右。國內(nèi)NCM811 占三元電池比例 2019 年 9%,迅速提升至 2020 年超 20%;而國外市場(chǎng)主要生產(chǎn)NCA 三元電池。此外,磷酸鐵鋰因其價(jià)格低廉且安全的特征,近期熱度逐漸升溫。

  我們測(cè)算 2020 年,全球動(dòng)力電池所需正極材料合計(jì)為 27 萬噸,其中三元電池正極材料需求 18.3 萬噸,磷酸鐵鋰正極材料需求 8.7 萬噸。如果沒有顛覆性技術(shù)出現(xiàn)的話,預(yù)計(jì)到 2030 年全球動(dòng)力電池正極材料需求將上升至 461 萬噸,其中三元正極材料271 萬噸,磷酸鐵鋰 190 萬噸。正極材料需求年均復(fù)合增長(zhǎng) 32.81%。其中三元和磷酸鐵鋰增速分別為 30.96%和 36.06%。

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  2020 年,國內(nèi)三元材料產(chǎn)量市場(chǎng)集中度繼續(xù)小幅提升,2020 年達(dá)到 77.4%。2020年行業(yè) CR5 約為 52%,頭部大型廠商之間的份額差距較小。其中,容百鋰電為國內(nèi)唯一一家三元材料產(chǎn)量超過 2.5 萬噸的企業(yè),繼續(xù)蟬聯(lián)行業(yè)第一寶座,2020 年市占率為14%;天津巴莫排名第二,2020 年市占率為 11%;長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科排名第三,2020 年市占率為 10%。

  2020 年中國磷酸鐵鋰正極材料出貨量大幅增長(zhǎng),出貨 12.4 萬噸,同比增長(zhǎng) 40.9%,市場(chǎng)規(guī)模約 45 億元。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來看,德方納米憑借其獨(dú)特的液相法優(yōu)勢(shì)和與大客戶寧德時(shí)代的綁定,從 2018 年開始成為行業(yè)第一,2019 年市占率 29%,2020 年受限于產(chǎn)能,市占率略有下滑,但仍為市場(chǎng)第一。貝特瑞出貨量為行業(yè)第二,公司將相關(guān)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)讓給龍?bào)纯萍迹?03906)。

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  由于正極材料需求持續(xù)旺盛,而產(chǎn)能釋放過程相對(duì)緩慢,主要產(chǎn)品價(jià)格在近期出現(xiàn)上漲態(tài)勢(shì)。其中磷酸鐵鋰均價(jià)從去年的 3.50 萬元/噸,升至今年上半年的 4.67 萬元/ 噸,漲幅為 33.45%;NCM622 從去年的 13.10 萬元/噸,升至今年上半年的 16.40 萬元/噸,漲幅為 25.19%;NCM811 從去年的 17.91 萬元/噸,升至今年上半年的 19.74 萬元/噸,漲幅為 10.22%。

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  九、負(fù)極材料前景光明,但行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇

  1. 人造石墨占據(jù)負(fù)極材料市場(chǎng)份額的八成

  鋰電池的理論容量密度,其上限主要取決于正極材料和負(fù)極材料的短板。當(dāng)前最為常見的石墨負(fù)極材料理論比容量為 372mAh/g,高于鎳鈷錳(NCM)160 mAh/g 和鎳鈷鋁(NCA)170mAh/g 的水平,因此正極材料決定鋰離子電池能量密度上限。

  鋰離子電池負(fù)極材料的選擇主要考慮以下幾個(gè)條件:

  (1) 應(yīng)為層狀或隧道結(jié)構(gòu),以利于鋰離子的脫嵌;

 ?。?) 在鋰離子脫嵌時(shí)無結(jié)構(gòu)上的變化,具有良好的充放電可逆性和循環(huán)壽命;

 ?。?) 鋰離子在其中應(yīng)盡可能多的嵌入和脫出,以使電極具有較高的可逆容量;

 ?。?) 氧化還原反應(yīng)的電位要低,與正極材料配合,使電池具有較高的輸出電壓;

 ?。?) 首次不可逆放電比容量較小;

 ?。?) 與電解質(zhì)溶劑相容性好;

 ?。?) 資源豐富、價(jià)格低廉;

  (8)安全性環(huán)保。

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  負(fù)極材料可分為碳材料和非碳材料,碳材料包含石墨類材料和無定形碳材料。石墨類碳材料又可分為天然石墨、人造石墨和改性石墨;無定形碳材料可以分為軟碳和硬碳。非碳材料可分為硅基材料、錫基材料、氧化物和泰基材料。

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  由于價(jià)格便宜,各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)較為均衡,石墨材料是我國鋰離子電池負(fù)極材料的首選。近兩年石墨材料幾乎壟斷我國鋰離子電池的負(fù)極材料。其中人造石墨占比更是達(dá)到了八成。

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  硅作為負(fù)極材料,雖然不具有石墨類材料的層狀結(jié)構(gòu),其儲(chǔ)鋰機(jī)制和其他金屬一樣,是通過與鋰離子的合金化和去合金化進(jìn)行的,作為鋰離子電池理想的負(fù)極材料, 硅的優(yōu)點(diǎn)如下:

 ?。?) 硅可與鋰形成 Li4.4Si 合金,理論儲(chǔ)鋰比容量高達(dá) 4200mAh/g

  (2) 硅的嵌鋰電位(0.5V)略高于石墨,在充電時(shí)不易發(fā)生析晶現(xiàn)象;

 ?。?) 硅的惰性更強(qiáng),不易與電解液發(fā)生反應(yīng),可以避免有機(jī)溶劑的共嵌現(xiàn)象。但同時(shí)硅基材料也存在自身缺陷導(dǎo)致目前并未大面積推廣:

  硅的缺點(diǎn)如下:

 ?。?) 硅與鋰生成 Li4.4Si 合金時(shí)會(huì)充分吸收鋰離子,隨后其體積會(huì)膨脹至 300%,而石墨在吸收鋰離子之后膨脹率僅為 7%。當(dāng)這種反復(fù)的體積變化,會(huì)造成固態(tài)電極變得“松軟”,容易導(dǎo)致顆粒粉化,使得活性物質(zhì)從集流體中脫落,最終崩離影響電極的循環(huán)性能。

  (2) 電解液中的 LiPF6 分解后產(chǎn)生的微量HF 會(huì)腐蝕硅,易引起負(fù)極容量的顯著衰減, 從而使電池的壽命大大降低。

  (3) 硅陽極由于充放電時(shí)容易膨脹和伸縮,所以會(huì)破壞鋰電池電解質(zhì)SEI 膜的形成。這個(gè)膜是在鋰電池初次循環(huán)時(shí)所形成的,對(duì)于陽極材料有保護(hù)作用,可以防止材料結(jié)構(gòu)崩塌。而 SEI 膜重復(fù)生長(zhǎng),會(huì)消耗電解液和鋰源,最終導(dǎo)致電池的循環(huán)性能變差。所以盡管采用硅材料做負(fù)極,對(duì)電池能量密度會(huì)有顯著提升,但是其也帶來電池 循環(huán)性能等一系列副作用,最終會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短。而特斯拉采取的方案是,逐步 在石墨陽極中添加少量的硅,在能量密度和循環(huán)壽命中尋找平衡點(diǎn)。特斯拉為電池負(fù) 極材料進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),在普通石墨負(fù)極中加入 10%硅材料,從而提升電池整體能量密度,這種在電池能量上的突破帶動(dòng)國內(nèi)鋰電行業(yè)在硅碳材料方面的進(jìn)一步探索和突破。

  2. 負(fù)極材料需求旺盛,但行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇

  根據(jù) ICC 鑫欏資訊統(tǒng)計(jì),2020 年中國石墨負(fù)極材料出貨量為 46 萬噸,海外出貨量為 8 萬噸,全球合計(jì)為 54 萬噸。我們測(cè)算到 2030 年全球石墨負(fù)極材料需求量為 522 萬噸,年均復(fù)合增速為 25.48%。

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  第一梯隊(duì)是天然石墨龍頭貝特瑞和人造石墨龍頭上海杉杉科技和高端人造負(fù)極龍頭江西紫宸組成。其中,人造石墨市場(chǎng)已呈現(xiàn)出杉杉和紫宸雙寡頭的格局,而貝特瑞憑借優(yōu)質(zhì)的客戶,人造石墨也在奮起直追,這 3 家企業(yè) 2019 年負(fù)極總出貨量均在 4 萬噸以上。

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  現(xiàn)有企業(yè)中璞泰來(江西紫宸)、杉杉股份、國民技術(shù)(斯諾實(shí)業(yè))、中科電氣、翔豐華、凱金能源都在加緊部署負(fù)極材料產(chǎn)能與石墨化加工能力。此外,包括福鞍碳材料、湖北寶乾、金泰能、閩光新材料、龍?bào)纯萍肌⑸胶又悄?、華舜新能源相繼宣布投資或開工負(fù)極材料項(xiàng)目。負(fù)極材料行業(yè)“馬太效應(yīng)”凸顯。國內(nèi)負(fù)極材料市場(chǎng)集中度持續(xù)提升,產(chǎn)品毛利率持續(xù)走低,新進(jìn)入者增多的情形下,企業(yè)整體面臨較大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

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  十、隔膜需求旺盛,產(chǎn)能快速擴(kuò)張

  1. 濕法隔膜是主流

  隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰電池系列,由于電解液為有機(jī)溶劑體系,因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料,一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。隔膜的新能要求:

  (1) 化學(xué)穩(wěn)定:不與電解質(zhì)、電極材料發(fā)生反應(yīng);

 ?。?) 浸潤(rùn)性:與電解質(zhì)易于浸潤(rùn)且不伸長(zhǎng),不收縮;

 ?。?) 熱穩(wěn)定性:耐受高溫,具有較高的熔斷隔離性;

  (4) 機(jī)械強(qiáng)度:拉伸強(qiáng)度好,以保證自動(dòng)卷繞的強(qiáng)度和寬度不變;

 ?。?) 孔隙率:較高的孔隙率以滿足離子導(dǎo)電要求。

  濕法技術(shù)(Wet)主要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。由于工藝中需要使用石蠟油與 PE 混合占位造孔,在拉伸工藝后需要用溶劑萃取移除,所以該工藝稱為濕法。干法技術(shù)(Dry)主要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技術(shù)主要包括 3 種工藝技術(shù):吹膜+單向拉伸、鑄片+單向拉伸以及雙向拉伸。

  鋰電池濕法隔膜輕薄、不易撕裂,但 PE 熔點(diǎn)為 135℃,安全性低于干法隔膜,加之原材料及生產(chǎn)流程不同,綜合成本高于干法隔膜;干法隔膜產(chǎn)品熔點(diǎn)高,耐熱性、耐高壓性及抗氧化性更好,但相對(duì)于濕法隔膜較厚,且容易縱向撕裂,對(duì)電池企業(yè)工藝要求較高。

  隔膜是鋰電池材料中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié),其性能的優(yōu)劣對(duì)鋰電池的輕量化和安 全性至關(guān)重要。濕法隔膜比干法隔膜在力學(xué)性能、透氣性能和理化性能方面均具有一 定優(yōu)勢(shì),涂覆后可以大幅提升濕法隔膜的熱穩(wěn)定性,總體來說濕法涂覆隔膜具有明顯 的性能優(yōu)勢(shì)。高端消費(fèi)電池大多使用濕法隔膜,隨著動(dòng)力電池對(duì)能量密度要求的提升, 尤其是三元電池的廣泛應(yīng)用,濕法隔膜在動(dòng)力電池的滲透率也將逐步提升。

  2. 隔膜市場(chǎng)供需兩旺

  電解液占電芯成本的 7%-11%。據(jù) ICC 鑫欏資訊統(tǒng)計(jì),2020 年中國鋰電池隔膜出貨量為 35 億平方米,同比增長(zhǎng) 36.7%,預(yù)計(jì) 2021 年,國內(nèi)鋰電池需求量就將超過 200GWh, 對(duì)應(yīng)鋰電隔膜需求量約 55 億平米,同比增速達(dá) 55%。到 2025 年隔膜供應(yīng)量將增長(zhǎng)至138 億平方米,未來五年年均復(fù)合增速為 31.57%。

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  目前頭部隔膜企業(yè)持續(xù)保持滿產(chǎn)生產(chǎn),訂單情況飽和,承接新訂單的產(chǎn)能空間有限。但另一方面,國內(nèi)鋰電隔膜產(chǎn)能自 2015 年開始快速擴(kuò)張,截至 2020 年底,國內(nèi)濕法隔膜產(chǎn)能達(dá)到 70 億平,干法隔膜產(chǎn)能接近 30 億平。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2021 年僅恩捷、中材、星源材質(zhì)、河北金力等國內(nèi)隔膜企業(yè)的新增基膜產(chǎn)能就將達(dá)到 22 億平??焖僭鲩L(zhǎng)的產(chǎn)能一定程度的壓制了隔膜的銷售價(jià)格。此外,未來固態(tài)電池技術(shù)成熟后, 鋰電池中隔膜將不再需要,鋰電池隔膜市場(chǎng)需求將快速萎縮甚至消失。

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  十一、電解液市場(chǎng)需求旺盛,產(chǎn)品價(jià)格上升

  1. 電解液涉及諸多化學(xué)制品

  電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)離子,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料構(gòu)成, 其在一定條件下、按一定比例配制而成。

  電解液需要滿足以下性能要求:

 ?。?) 電導(dǎo)率高;

  (2) 電化學(xué)穩(wěn)定,電位范圍寬熱穩(wěn)定性好,工作溫度范圍寬;

 ?。?) 化學(xué)穩(wěn)定性好,與集體流及活性物質(zhì)不反應(yīng);

  (4) 無毒、無污染;價(jià)格便宜。

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  (1) 溶質(zhì)材料

  在溶質(zhì)材料中,LiAsF6 有非常高的電導(dǎo)率、穩(wěn)定性和電池充電放電率,但由于砷的毒性限制了它的應(yīng)用。目前常用的鋰電池的所有材料,包括電解液都是能符合歐盟的 RoHS,REACH 要求的,LiPF6 各項(xiàng)性能較均衡,且無毒無污染,是使用最廣的溶質(zhì)材料。

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 ?。?) 溶劑材料

  有機(jī)溶劑是鋰離子電池電解液的主體部分,與電解液的性能密切相關(guān),一般用高介電常數(shù)溶劑與低粘度溶劑混合使用。鋰離子電池對(duì)溶劑的要求有安全性、氧化穩(wěn)定性、與負(fù)極的相容性、導(dǎo)電性等,總體要求溶劑具有較高的介電常數(shù)、較低的粘度等特點(diǎn)。

  鋰離子電池電解液中常用的溶劑有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等,一般不使用碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME) 等重要用于鋰一次電池的溶劑。PC 用于二次電池,與鋰離子電池的石墨負(fù)極相容性很差,充放電過程中,PC 在石墨負(fù)極表面發(fā)生分解,同時(shí)引起石墨層的剝落,造成鋰離子電池的循環(huán)性能下降。

  鋰離子電池電解液有機(jī)溶劑在使用前必須嚴(yán)格控制質(zhì)量,如要求純度在 99.9%以上,水分含量必須達(dá)到 10-6 以下。溶劑的純度與穩(wěn)定電壓之間有密切聯(lián)系純度達(dá)標(biāo)的有機(jī)溶劑的氧化電位在 5V 左右,有機(jī)溶劑的氧化電位關(guān)于研究防止電池過充、安全性有很大意義。嚴(yán)格控制有機(jī)溶劑的水分,關(guān)于配制合格鋰離子電池電解液有著決定性影響。

  鋰電池電解液溶劑材料主要分為三類:碳酸酯、羧酸酯類和醚類。

  碳酸酯:碳酸乙烯酯(EC)是一種功能優(yōu)秀的有機(jī)溶劑,可溶解多種聚合物。會(huì)刺激眼睛,會(huì)影響呼吸系統(tǒng)和損壞皮膚。本品應(yīng)貯存于陰涼、通風(fēng)、干燥處,按一般化學(xué)品規(guī)定儲(chǔ)運(yùn)。

  羧酸酯類:其種類繁多,也較便宜,簡(jiǎn)單做到比較高的純度?;瘜W(xué)性質(zhì)還算穩(wěn)定,即不是很簡(jiǎn)單被氧化(甲酸酯除外),也不太簡(jiǎn)單被還原,常溫下又多數(shù)是液態(tài)。

  碳酸酯和羧酸酯類:兩者的混合溶劑可以使得鋰電池包在首次充電過程中,負(fù)極形成SEI 膜的電位高,避免溶劑還原,保證電池安全性,進(jìn)步低溫電池的容量保持率和高倍率充放電容量。

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 ?。?) 添加劑

  添加劑是向電解質(zhì)中摻入少量物質(zhì),快速改變電解液的物理和化學(xué)性能,其基本要求包括:少量即可改善電池一種或幾種性能;不與電池中其他材料發(fā)生反應(yīng);與有機(jī)溶劑有較好的相溶性;無毒或低毒;價(jià)格便宜。

  1) 成膜添加劑

  優(yōu)良的 SEI 膜(固體電解質(zhì)薄膜)具有有機(jī)溶劑不容性,允許鋰離子自由的進(jìn)出電極而溶劑分子無法穿越,從而阻止溶劑分子共插對(duì)電極的破壞,提高電池的循環(huán)效率和可逆容量等性能。

  其主要分為無機(jī)成膜添加劑(SO2、CO2、CO 等小分子以及鹵化鋰等)和有機(jī)成膜添加劑(氟代、氯代和溴代碳酸酯等,借助鹵素原子的吸電子效應(yīng)提高中心原子的得電力能力,使添加劑在較高的電位條件下還原并有效鈍化電極表面,形成穩(wěn)定的 SEI 膜。)另有 Sony 公司專利報(bào)道,在鋰離子電池非水電解液中加入微量苯甲醚或其鹵代衍生物,能改善電池的循環(huán)性能,減少電池不可逆容量的損失。

  2) 導(dǎo)電添加劑

  對(duì)提高電解液導(dǎo)電能力的添加劑的研究主要著眼于提高導(dǎo)電鋰鹽的溶解和電離以及防止溶劑共插對(duì)電極的破壞。

  其按作用類型可分為與陽離子作用型(主要包括一些胺類和分子中含有兩個(gè)氮原 子以上的芳香雜環(huán)化合物以及冠醚和穴狀化合物)、與陰離子作用型(陰離子配體主要是一些陰離子受體化合物,如硼基化合物)及與電解質(zhì)離子作用型(中性配體化合物 主要是一些富電子基團(tuán)鍵合缺電子原子N 或B 形成的化合物,如氮雜醚類和烷基硼類)。

  3) 阻燃添加劑

  作為商業(yè)化應(yīng)用,鋰離子蓄電池的安全問題依然是制約其應(yīng)用發(fā)展的重要因素。鋰離子蓄電池自身存在著許多安全隱患,如充電電壓高,而且電解質(zhì)多為有機(jī)易燃物, 若使用不當(dāng),電池會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)甚至爆炸。因此,改善電解液的穩(wěn)定性是改善鋰離子電池安全性的一個(gè)重要方法。在電池中添加一些高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)和不易燃的溶劑可改善電池的安全性。

  主要分為:(1)有機(jī)磷化物 (2)有機(jī)氟代化合物 (3)鹵代烷基磷酸酯4)過充保護(hù)添加劑

  對(duì)于采用氧化還原對(duì)進(jìn)行內(nèi)部保護(hù)的方法人們進(jìn)行了廣泛的研究,這種方法的原理是通過在電解液中添加合適的氧化還原對(duì),在正常充電時(shí)這個(gè)氧化還原對(duì)不參加任何化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng),而當(dāng)電池充滿電或略高于該值時(shí),添加劑開始在正極上氧化, 然后擴(kuò)散到負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng),如下式所示。

  正極:R→O+ne-

  負(fù)極:O+ne-→R

  最佳的過充電保護(hù)添加劑應(yīng)該具有 4.2~4.3V 的截止電壓,從而滿足鋰離子蓄電池大于 4V 電壓的要求,總的來說,這一部分的研究工作還有待進(jìn)一步研究。

  5) 控制電解液中水和HF 含量的添加劑

  有機(jī)電解液中存在的痕量水和 HF 對(duì)性能優(yōu)良的 SEI 膜的形成是有一定作用的, 這些都可以從 EC、PC 等溶劑在電極界面的反應(yīng)中看出。但水和酸(HF)的含量過高, 不僅會(huì)導(dǎo)致 LiPF6 的分解,而且會(huì)破壞SEI 膜。當(dāng)Al2O3、MgO、BaO 和鋰或鈣的碳酸鹽等作為添加劑加入到電解液中,它們將與電解液中微量的 HF 發(fā)生反應(yīng),降低 HF 的含量,阻止其對(duì)電極的破壞和對(duì) LiPF6 分解的催化作用,提高電解液的穩(wěn)定性,從而改善電池性能。但這些物質(zhì)去除 HF 的速度較慢,因此很難做到阻止 HF 對(duì)電池性能的破壞。

  而一些酸酐類化合物雖然能較快地去除HF,但會(huì)同時(shí)產(chǎn)生破壞電池性能的其它酸性物質(zhì)。烷烴二亞胺類化合物能通過分子中的氫原子與水分子形成較弱的氫鍵,從而阻止水與 LiPF6,反應(yīng)產(chǎn)生 HF。

  6) 改善低溫性能的添加劑

  低溫性能為拓寬鋰離子電池使用范圍的重要因素之一,也是目前航天技術(shù)中必須具備的。N,N 一二甲基三氟乙酰胺的黏度低(1.09mPa·S,25°C)、沸點(diǎn)(135°C)和閃點(diǎn)(72°C)高,在石墨表面有較好的成膜能力,對(duì)正極也有較好的氧化穩(wěn)定性,組裝的電池在低溫下具有優(yōu)良的循環(huán)性能。有機(jī)硼化物、含氟碳酸酯也有利于電池低溫性能的提高。

  7) 多功能型添加劑

  多功能添加劑是鋰離子電池的理想添加劑,它們可以從多方面改善電解液的性能, 對(duì)提高鋰離子電池的整體電化學(xué)性能具有突出作用。正在成為未來添加劑研究和開發(fā) 的主攻方向。

  實(shí)際上,現(xiàn)有的某些添加劑本身就是多功能添加劑。例如,12-冠-4 加入 PC 溶劑后。在提高 Li+的自身導(dǎo)電性的同時(shí),利用冠狀配體在電極表面的親電作用使得 Li+在電極界面與溶劑分子反應(yīng)的可能性大大降低,冠醚對(duì) Li+的優(yōu)失溶劑化作用抑制了 PC 分子共插,電極界面 SEI 膜得到優(yōu)化,減少了電極首次不可逆容量損失。此外,氟化有機(jī)溶劑、鹵代磷酸酯如 BTE 和 TTFP 加入電解液后,不僅有助于形成優(yōu)良的 SEI 膜, 同時(shí)對(duì)電解液具有一定的甚至明顯的阻燃作用,改善了電池多方面性能。

  2. 到 2025 年全球電解液需求 1200 億元

  電解液占電芯成本的 5%-8%。其中,溶質(zhì)占電解液成本的一半。溶質(zhì)價(jià)格顯著影響電解液的價(jià)格。其作用是保證電池在充放電過程中有充足的鋰離子實(shí)現(xiàn)充放電循環(huán), 目前使用最為廣泛的溶質(zhì)是六氟磷酸鋰;溶劑成本占比約 30%,質(zhì)量占比達(dá) 80%以上,目前主要使用的是碳酸酯類溶劑;添加劑成本占比 10%,是電解液競(jìng)爭(zhēng)力差異化的主要來源之一。

  按照每 GW 電池需要電解液 1098 噸計(jì)算,到 2025 年全球動(dòng)力電池需求量將達(dá)1490GW,需要電解液 163.60 萬噸。按照目前價(jià)格,市場(chǎng)空間約為 1200 億元。但另一方面,如果固態(tài)電池技術(shù)成熟,與鋰電池隔膜類似,現(xiàn)有液態(tài)電解液將被快速替代, 市場(chǎng)需求將萎縮。

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  十二、主要稀缺資源供需趨勢(shì)

  1. 鋰——70%的供應(yīng)依賴進(jìn)口

  鋰是鋰離子電池不可或缺和不可替代的元素。在鋰離子電池電解液中加入鋰鹽, 是鋰離子能量的載體,當(dāng)電池放電時(shí),鋰離子從陰極穿過隔膜進(jìn)入正極,而充電時(shí), 鋰離子穿過隔膜進(jìn)入負(fù)極。此外,在磷酸鐵鋰電池中,磷酸鐵鋰也作為電池的正極材料。

  自然界的鋰存在于鋰輝石、鋰云母和磷鋰鋁石中以LiO2 的形式存在,相當(dāng)大的部分還存在含鹽湖鹵水中。通過對(duì)含鋰礦石加工得到工業(yè)級(jí)碳酸鋰,再提純精煉制成電池級(jí)碳酸鋰,再將碳酸鋰制成各種鋰電池需要的材料。

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  全球鋰資源總量豐富,分布集中,主要分布在南美洲、澳大利亞和中國。據(jù)美國 地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù),2020 年全球鋰資源儲(chǔ)量約為 2100 萬噸(金屬鋰),靜態(tài)儲(chǔ)采比超過256 年,主要集中在智利(750 萬噸,占比 48%)、中國(350 萬噸,21%)澳大利亞(270 萬噸,占比 17%}、阿根廷(200 萬噸,占比 13%},其他鋰資源較豐富的國家包括美國、巴西、葡萄牙、津巴布韋。全球鋰資源不僅表現(xiàn)出區(qū)域分布集中的特點(diǎn),還表現(xiàn)出控 制權(quán)高度集中的特點(diǎn)。澳大利亞的 Talison Lithium 公司和銀河資源(Galaxy Resources Ltd.)兩家公司控制了全球約 70%的礦石鋰供給,而SQM、Rockwood 以及 FMC 三家公司則控制了全球約 92%的鹽湖鋰供應(yīng)。我國占全球鋰礦消費(fèi)量的近一半,進(jìn)口依賴度約 70%,其中約一半來自于澳大利亞。

  中國鋰資源主要分布在青藏高原、四川、新疆、江西、內(nèi)蒙等省份,鋰礦資源類型多種多樣,但是約 80%以上鋰資源賦存于鹽湖中;絕大多數(shù)鹽湖分布在青藏高原等生態(tài)脆弱區(qū);礦石鋰資源集中于四川、江西、湖南、新疆等省份。

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  我們對(duì)歷年碳酸鋰價(jià)格和新能源汽車銷量增速做對(duì)比,二者有較顯著的相關(guān)性, 當(dāng)新能源汽車銷量增速上升,碳酸鋰價(jià)格也隨之升高,當(dāng)新能源汽車銷量增速下降時(shí), 碳酸鋰價(jià)格業(yè)會(huì)隨之降低。

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  未來 5-10 年,全球新能源汽車滲透率將快速升高。根據(jù) Canalys 最新預(yù)測(cè),預(yù)計(jì)到 2021 年,電動(dòng)汽車將占全球新車銷售的 7%以上,進(jìn)一步增長(zhǎng) 66%,疊加美聯(lián)儲(chǔ)放水的影響,2021 年碳酸鋰價(jià)格有望保持上升趨勢(shì)。

  中國鋰礦資源主要分布再四川、青海和西藏,雖然礦藏量豐富,但因交通和地理位置限制,短時(shí)間大規(guī)模開采可能性很大,加上部分礦產(chǎn)品位較低,提煉成本較高, 自由產(chǎn)能難以滿足本土動(dòng)力電池激增的需求。目前國內(nèi)鋰資源 70%依賴進(jìn)口,隨著中國鋰離子電池需求和產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)張,對(duì)外依賴度將進(jìn)一步提升。

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  2. 鈷——高價(jià)促使需求減少

  鈷元素在三元正極材料中,起到提高導(dǎo)電率和改善循環(huán)性能,延長(zhǎng)電池的使用壽命的作用。全球鈷資源儲(chǔ)量較貧乏,但分布較集中。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù),2020 年全球鈷資源儲(chǔ)量約為 710 萬噸,靜態(tài)儲(chǔ)采比為 50 年,主要集中在剛果(金)(360 萬噸,占比 51%)、澳大利亞(140 萬噸,占比 20%}、古巴(50 萬噸,占比 7%},其他鈷資源較豐富的國家包括俄羅斯和加拿大。

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  在 2020 年之前,鈷價(jià)格和新能源車銷量增速變動(dòng)方向基本一致。由于三元電池能量密度相對(duì)高,鈷占三元電池成本相當(dāng)大的部分,鈷需求大幅增長(zhǎng),鈷價(jià)在 2018 年突破 9 萬美元/噸,三元電池成本也急劇升高。為降低成本同時(shí)提高能量密度,電池廠家推出NCM811 電池,鈷需求量下滑,因此在 2020 年后鈷價(jià)并未隨新能源車銷量增長(zhǎng)而提高。

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  目前全球 60%的鈷產(chǎn)量出自于 4 家企業(yè),分別是嘉能可、洛陽鉬業(yè)、歐亞資源和金川集團(tuán)。其中,嘉能可,洛陽鉬業(yè)和歐亞資源三家公司的產(chǎn)量已達(dá)全球鈷產(chǎn)量的 40%。嘉能可目前是全球最大鈷礦生產(chǎn)商,2016 年全年共產(chǎn)鈷原料 28300 噸, 占全球鈷礦總產(chǎn)量 23%;洛陽鉬業(yè)并購的 Tenke 礦,2016 年生產(chǎn)鈷金屬 1.45 萬噸,居世界第二;歐亞資源集團(tuán)(ERG),除了擁有 MukondoMountain 銅鈷礦,控股的Camrose 還擁有包括 KolweziTailings、Africo 項(xiàng)目和 Coe 項(xiàng)目等幾個(gè)中小銅鈷礦,目前產(chǎn)量約 6 千多噸左右,居世界第三。國內(nèi)鈷供給 96%依靠進(jìn)口。

  3. 鎳——價(jià)格仍有提升潛力

  鎳在三元電池的作用在于提高增加材料的體積能量密度。三元電池的發(fā)展從最早期的NCM111 到 NCM523,再從 NCM523 到NCM622,再到最新的 NCM111,鎳的比例從 30%左右,提高到正極材料的 80%左右,使用比例不斷提高。

  全球鎳資源儲(chǔ)量較豐富。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù),2020 年全球鎳資源儲(chǔ)量約為9400 萬噸,靜態(tài)儲(chǔ)采比為 37.6 年,雖然靜態(tài)儲(chǔ)采比不高,但年新增探明儲(chǔ)量大多高于開采量,因此總儲(chǔ)量大體保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從礦產(chǎn)分布來看,主要集中在印尼(2100 萬噸, 占比 18%)、澳大利亞(2000 萬噸,占比 17%)、巴西(1600 萬噸,占比 14%),其他鎳資源較豐富的國家包括俄羅斯和古巴。

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  從鎳的價(jià)格走勢(shì)和新能源車產(chǎn)量增速對(duì)比來看,二者在 2019 年走勢(shì)相近,但在2019 年之后,隨著鎳在正極比例越來越高,鎳的需求相對(duì)更旺盛,總體保持向上的走勢(shì)。高鎳占三元材料出貨量的占比在 2019-2020 年從 9%上升到 24.1%,從各國動(dòng)力電池技術(shù)路徑規(guī)劃來看,高鎳將成為正極行業(yè)主流發(fā)展方向。2020 年NCM811 電池占寧德時(shí)代動(dòng)力電池出貨量的 20%,隨著對(duì)電池能量密度提升的需求,NCM811 電池占比將逐漸升高,未來鎳的價(jià)格還有提升空間。

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  印尼鎳資源儲(chǔ)量約 2100 萬噸,作為全球鎳資源儲(chǔ)量最大和開采量最大的國家,印度尼西亞已成為“兵家必爭(zhēng)之地”。

  目前在印尼布局鎳資源的主要有三類玩家,第一類是手握資源的本土企業(yè),代表企業(yè):安塔姆、Harita;第二類是長(zhǎng)期扎根的西方巨頭,淡水河谷、Eramet;第三類是迅速崛起的中資企業(yè),青山集團(tuán)、寧德時(shí)代、格林美、華友鈷業(yè)。上述三類企業(yè)也成為電池、材料、車企合資的重要對(duì)象。

  4. 錳——主要用途還是鋼材冶煉

  在三元鋰電池中錳的作用是提高安全性和提升結(jié)果穩(wěn)定性。隨著電池不斷追求更高的能量密度,錳的使用量逐步降低。

  全球錳資源儲(chǔ)量較豐富。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù),2020 年全球鈷資源儲(chǔ)量約為130 萬噸,靜態(tài)儲(chǔ)采比為 70 年,總探明儲(chǔ)量大保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從礦產(chǎn)分布來看,主要集中在南非(52 萬噸,占比 40%)、巴西 27 萬噸,占比 20%}、烏克蘭(14 萬噸,占比11%},其他錳資源較豐富的國家包括印度和中國。

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  由于錳 90%用于鋼鐵冶煉,因此錳的價(jià)格和新能源汽車的產(chǎn)銷走勢(shì)不大相關(guān),從近期表現(xiàn)來看,錳價(jià)基本保持穩(wěn)定。

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  十三、2030 年全球動(dòng)力電池梯次利用將超千億

  當(dāng)動(dòng)力鋰電池容量衰減至 80%時(shí),不適宜繼續(xù)在車輛上服役,即將退役的動(dòng)力電池用在儲(chǔ)能等其他領(lǐng)域作為電能的載體使用,從而充分發(fā)揮剩余價(jià)值。

  我國新能源汽車的推廣是在 2015 年之后,并且在近幾年實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)性增長(zhǎng),鋰離子動(dòng)力電池通常使用壽命為 5-8 年,因此從 2020 年開始,我國鋰電池退役數(shù)量進(jìn)入爆發(fā)期。

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  2019 年全國鋰動(dòng)力電池累計(jì)退役量約為 8.4 至 12.4 萬噸。中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測(cè),2020 年,我國動(dòng)力電池累計(jì)退役量將達(dá) 20 萬噸(約 25GWh);2025 年,累計(jì)退役量約為 78 萬噸(約 116GWh),其中,約有 55 萬噸(占總退役量 70%)退役

  動(dòng)力電池可進(jìn)入梯次利用環(huán)節(jié),龐大的退役量也讓動(dòng)力電池回收成為當(dāng)前行業(yè)前行過程中亟待解決的問題。

  2018 年我國廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)規(guī)模約為 50-65 億元,預(yù)計(jì)該市場(chǎng)規(guī)模在2020 年可達(dá)到 70-75 億元,2025 年市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⑼黄?250 億元。動(dòng)力電池退役量的持續(xù)攀升,也為動(dòng)力電池回收市場(chǎng)帶來了巨大的利潤(rùn)空間。

  國際環(huán)保組織綠色和平與中華環(huán)保聯(lián)合會(huì)共同發(fā)布了《為資源續(xù)航:2030 年新能源汽車電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)潛力研究報(bào)告》。根據(jù)報(bào)告團(tuán)隊(duì)的估算,2021 至 2030 年,全球乘用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池退役總量將會(huì)達(dá)到 1285 萬噸,其中中國動(dòng)力電池退役總量將會(huì)達(dá)到 705 萬噸,到 2030 年全球乘用電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池將面臨總電量 463GWh 的大規(guī)模退役,如果對(duì)退役電池進(jìn)行梯次利用,幾乎可以覆蓋全球儲(chǔ)能的用電需求,總價(jià)值將達(dá)到 1000 億人民幣,大約是 2019 年的 25 倍。


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