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2019年4月新能源電池行業正極産量、正極材料及行業發展趨勢分析[圖]

2019年07月24日 14:14:20字號:T|T

    锂電正極材料下遊主要是新能源汽車和動力電池領域。從能源戰略安全和環境保護的角度,發展新能源汽車已經在全球範圍內形成共識。不僅各國政府先後公布了禁售燃油車的時間計劃,各大國際整車企業也陸續發布新能源汽車戰略,新能源汽車成爲未來汽車産業發展的導向和目標。新能源汽車在全球範圍內已進入快速發展期,全球主要車企已將汽車電動化作爲公司發展的重要戰略,逐漸加大布局與投入。未來全球市場將隨著全球主流車企的新能源車型集中投放而進入新一輪快速增長期。2019年第一季度,全球新能源乘用車已經銷售近50萬輛,同比增長58%。2019年1~4月全球新能源汽車銷售量爲66.2萬輛,同比增長52%。2019年4月,全球新能源乘用車市場滲透率達到2.1%。純電動車型的增速遠超平均水平,同比增長43%,市場占比高達71%。

2014-2019年4月全球新能源汽車銷量及增速(輛,%)

數據來源:公開資料整理

2014-2019年4月全球新能源汽車每月銷量(輛)

數據來源:公開資料整理

    2019年1~4月,國內新能源汽車産銷分別完成36.8萬輛和36.0萬輛,比上年同期分別增長58.5%和59.8%。其中純電動汽車産銷分別完成28.6萬輛和27.8萬輛,比上年同期分別增長66.1%和65.2%。插電式混合動力汽車産銷分別完成8.1萬輛和8.2萬輛,比上年同期分別增長36.3%和43.7%。燃料電池汽車産銷分別完成237輛和230輛,比上年同期分別增長154.8%和289.8%。國內新能源汽車行業良好的發展態勢得以延續。新能源汽車銷量高速增長的原因既有整個新能源汽車市場需求的強勁驅動,也有新補貼政策落地後車企迎來搶裝高峰所致。2019年新補貼政策大幅減少補貼額度,新能源汽車行業目前正逐步由政策驅動轉向市場驅動,雙積分政策也正式迎來考核,行業發展迎來市場和政策的雙重考驗。

2014-2019年4月中國新能源汽車銷量及增速(萬輛,%)

數據來源:公開資料整理

2015~2019年中國新能源汽車每月銷量(萬輛)

數據來源:公開資料整理

    受新補貼政策加速退坡及國內宏觀經濟環境的影響,2019年二季度新能源汽車銷量增速有所放緩。2019年6月三部委出台推動消費品更新升級的相關政策,從供給、消費、配套等方面推動新能源汽車行業實現高質量發展,要求各地取消對新能源汽車的限行、限購規定。該政策的出台及雙積分政策調整趨嚴有望破除新能源汽車消費的市場壁壘,拉升後市銷量。伴隨下遊新能源汽車的需求推動,動力電池行業的增長2019年1~4月國內動力電池裝機量達到17.72GWh,同比增長117%。

    一、正極材料

    新能源汽車區別于傳統車最核心的技術是“三電”,包括電池、電機、電控。隨著整車車體結構輕量化的推進,電池、電機、電控系統在新能源汽車整車中的成本占比也逐漸上升。其中動力電池提供整車動力來源成爲新能源汽車最核心的部件,動力電池的性能直接影響著新能源汽車的續航裏程、充電時間、成本預算、安全性能等核心指標。

電動汽車成本占比

數據來源:公開資料整理

    動力電池主要是由四大核心材料、電芯制造及PACK封裝構成。電池核心部件爲電芯,電芯主要由正極、負極、電解液和隔膜四大關鍵材料組成。按照不同正極材料,動力電池可以分爲三元、磷酸鐵锂、錳酸锂電池,2018年三元材料動力電池産量占比達到53.88%。按照不同封裝類型,可以分爲方形、軟包、圓柱電池,2018年方形動力電池産量占比達到74.13%。

2018年不同類型正極材料動力電池産量占比

數據來源:公開資料整理

2018年不同封裝類型動力電池産量占比

數據來源:公開資料整理

    正極材料、隔膜、電解液、負極材料、其他部件分別占锂離子電池材料成本的比例約爲30%、25%、17%、10%和18%。

動力電池成本占比

數據來源:公開資料整理

    在補貼退坡壓力和行業市場化程度加深的情況下,全産業鏈産品的價格將會持續走低。2019年上半年上遊資源價格繼續走跌,根據調查數據顯示,正極材料1~6月價格下滑12%。

    二、發展趨勢

    行業空間測算主要基于對未來三年新能源汽車銷量持續高速增長、動力電池與新能源汽車配比電量穩中有升以及動力電池價格的逐步下降。

    1、三元正極

    锂電正極材料在锂電池中占據核心地位,其性能直接影響了锂電池的各項性能指標。目前已經市場化的锂電池正極材料包括三元材料、磷酸鐵锂、錳酸锂、钴酸锂等産品。

不同正極材料性能對比

類型
優點
缺點
應用領域
三元材料
能量密度高
高溫産氣、工藝複雜、成本高
動力電池
磷酸鐵锂
高溫穩定性好、循環壽命長、成本低
能量密度低、一致性差、低溫性能不佳
動力電池和儲能電池
錳酸锂
安全性高,抗過充能力強、成本低
能量密度低、高溫出現容量衰減
小型锂電和動力電池
钴酸锂
充放電穩定、生産工藝簡單
钴價格昂貴、循環壽命較低、環境汙染
嚴重
小電池、手機、平板電腦等
消費電子産品

數據來源:公開資料整理

    隨著锂離子電池在新能源汽車和消費電子領域的廣泛應用,锂電正極材料的産量在過去十年實現了高速增長,從2009年的1.56萬噸增長到2018年的27.5萬噸,複合增長率達到33%。2018年全國锂電正極材料産值達到535億元,同比增長22.7%。

2007~2018全國锂電正極材料産量及增速(萬噸,%)

數據來源:公開資料整理

    近年國家推出的相關政策提高了高能量密度動力電池的補貼,而三元材料電池相比其他類型電池在能力密度方面優勢明顯。磷酸鐵锂電池憑借價格優勢一直占據相當大的比重,但隨著三元材料生産工藝進步,原材料價格的不斷降低,未來將逐步取代磷酸鐵锂成爲動力電池的主要發展方向。

不同類型正極材料性能對比

-
三元材料
磷酸鐵锂
钴酸锂
錳酸锂
工作電壓
3.7V
3.4V
3.6V
3.8V
電容量
190mAh/g
160mAh/g
160mAh/g
110mAh/g
循環壽命
>500次
>2000次
>500次
>500次
價格
較高
較低
安全性
較低
較好
應用領域
動力電池
動力電池
小型電池
動力電池

數據來源:公開資料整理

    2018年三元正極材料出貨量呈現快速增長,達到13.68萬噸,同比增長57%,磷酸鐵锂出貨量爲5.84萬噸,同比小幅下降1.2%。三元材料在正極材料占比接近50%,一方面由于2018年新能源乘用車銷量突破100萬輛,而新能源乘用車爲滿足補貼政策中對高續航裏程的要求,紛紛采用能力密度更具優勢的三元電池。另一方面各個電池生産企業加大三元電池的産線建設,2018年這些新建産能得以充分釋放。可以預期在2019年新能源汽車銷量繼續高速增長以及三元材料在儲能及小型電池領域實現替代作用,未來三元材料在锂電正極行業中的占比將繼續提升。

2018年全國锂離子電池不同類型正極材料占比(%)

數據來源:公開資料整理

    一方面續航裏程焦慮是困擾新能源汽車發展最主要的問題,解決方式就是提高電池的能量密度。三元電池這一技術指標的提升空間目前優于鐵锂電池,技術研發人員通過增加電池正極材料鎳的占比和固態锂電的技術發展已經讓我們看到了解決這一問題的希望。另一方面參考生産技術發展的曆史經驗,新技術在取代舊技術的過程中,雖然在初期會面臨成本較高,産品性能不夠穩定,使用者的消費慣性和信任成本等諸多問題。但這一過程基本是不可逆的,上述問題會隨著産能釋放後的規模效應,技術工藝逐步成熟和新産品滲透率的提升得以解決。

    過去幾年三元電池市占率一直在穩步提升乃至超越鐵锂電池的市占率,動力電池行業巨頭多數依舊選擇三元做爲産品的主要技術路線。近期傳統汽車廠商擁抱新能源的力度加大,特斯拉國産化的提速和相關車型的降價,各大電池廠商的超預期産能布局對動力電池行業“向前”的趨勢更爲樂觀。在可預見的5到10年內,將看到新能源汽車的動力來源將沿著高鎳NCM/NCA到固態锂電再向未來的燃料電池的技術方向逐步發展。

    補貼效應逐步弱化後,動力電池行業將面臨“消費分級”。2020年對于國內新能源汽車行業是一個關鍵節點,屆時一直對行業起著強大助推作用的政策補貼將全部取消,新能源汽車行業將直接面向市場迎來平價時代。直接面向市場的行業和公司最重要的問題就是生存和發展,行業格局也將隨之進一步分化。當新能源汽車褪去補貼光環成爲一款大衆消費品時,一部分公司會積極跟隨行業主流發展方向,走在行業前沿迎接消費升級,追求消費品的品質和口碑以及帶來高溢價。這些公司包括部分造車新勢力和由傳統燃油車轉型的高端汽車廠商以及傳統大型車企的高端車型。三元高鎳電池和固態锂電的技術路線會成爲這些公司必然的需求。

    三元材料中鎳钴錳三種元素的不同配置將爲材料帶來不同的性能,常見配比有NCM111、523、622、811等。Ni含量上升能夠提高材料容量但會降低循環性能和穩定性,Co含量上升可以抑制相變並提高倍率性能,Mn含量上升有利于提高結構穩定性,但會降低容量。因此找到三種材料的比例關系以達到綜合性能最優化,是三元材料研發的重點。NCA中鎳钴鋁常見的配比爲8:1.5:0.5,以Al代替Mn,是將鎳钴錳酸锂通過離子摻雜和表面包覆進行改性,離子摻雜可以增強材料的穩定性,提高材料的循環性能。

不同鎳含量電池能量密度(mAh/g)

數據來源:公開資料整理

    新能源汽車目前在發展的過程中面臨的主要問題是續航時間較短,電池成本占比過高等問題,而作爲新能源汽車發展初期的起主要推動作用的補貼政策也給予配備高能量密度電池的車型更多的補貼。2020年後國家的補貼政策將全部取消,逐年下降的補貼額度也推動新能源汽車走向平價時代。因此提高能力密度,降價電池成本也成爲正極材料行業發展的必然趨勢。

    在車輛空間有限的條件下,提高電池能量密度可以有效增加新能源汽車的續航裏程。電池能量密度隨著正極材料中鎳含量的增加而逐步提升,三元材料高鎳化成爲行業發展的方向。

    相關報告:智研咨詢發布的《2019-2025年中國電池行業運營態勢及投資前景預測報告

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