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〈分析〉中国锂电池四大材料发展现况大解析

作者:   发布日期:2020-06-10  分类:人工科幻

电动车上游产业链包含电池 (四大材料: 正极、负极、隔膜、电解液)、电池管理系统 (BMS)、锂电池生产设备、电机材料,及更上游的铁矿及非铁金属产业等。其中,电池部份是电动车核心,是价值相对较大的关键零组件之一。

〈分析〉中国锂电池四大材料发展现况大解析

以中国来看,目前电池四大材料 90% 以上都已经国产化。以下将介绍中国电池产业发展现况。

一、市场规模:

正极材料:

中国电池四大材料市场当中,又以正极材料市场规模最大,2018 年产值约人民币 531 亿元,但毛利率相对低,约在 21%。由于市场出现明显结构性的变化,低阶的磷酸铁锂材料需求减缓,而三元材料是新的产业趋势。

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负极材料:

负极材料则排行电动车电池市场规模第二,2018 年产值约人民币 81 亿元,其技术和市场相对稳定,产业集中度很高,毛利率约在 30% 左右。

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电解液:

市场规模排名第三,2018 年产值约人民币 61 亿元,毛利率约在 24%。在去年同业间经历激烈的价格战之下,市场集中度已迅速提升。

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隔膜:

市场规模最小,2018 年产值约人民币 40 亿元,由于技术含量高,2017 年的毛利率曾高达 55%。而在 2018 年受到降价冲击之下,落后产能已渐渐淘汰。因为电池技术朝向三元发展的影响,湿法隔膜替代传统乾法隔膜已形成趋势。

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电池四大材料:正极、负极、隔膜、电解液彙整

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二、电池四大材料技术:

正级材料:

正极材料主要是为电池提供锂离子,它决定电池的能量密度、寿命、安全性、使用领域等,其成本占整个动力电池的 40%,是锂离子电池的核心关键材料。

市场上常用的正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料,其中三元材料分为镍钴锰 NCM,及镍钴铝 NCA。由于三元材料含有钴等贵金属,因此成本相对较高。

与其它正极材料相比,三元材料拥有更高的体积能量密度,这对于电池的小型化具有关键性作用。目前三元材料已成为中国正极材料成长速度最快及比重最大的材料。

根据高工锂电统计,2018 年中国正极材料出货量中,三元材料 13.7 万吨(比重 50%)、磷酸铁锂 5.6 万吨(比重 21%)、钴酸锂 5.4 万吨、锰酸锂 2.5 万吨。

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招商银行研究院预估,磷酸铁锂主要应用于电动客车、专用车领域,考虑到二者车款未来中国政府将不再补贴,因此销售量成长可能受限,短期供过于求的格局不易改变,预计未来磷酸铁锂价格将会持续有压力。

不过,由于磷酸铁锂成本相对较低,及中国政策偏向高阶的三元材料,因此即使磷酸铁锂价格出现下滑,但竞争压力相较三元材料不再那幺大,所以降幅相对于三元材料较低。

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负极材料:

负极材料是在电池充放电过程中,作为锂离子和电子的载体,扮演着能量的储存与释放的作用。

负极材料最主要採用的是石墨材料,其中,天然石墨、人造石墨生产都已具经济规模,而新型硅碳複合材料也正在走向商业化应用。

由于人造石墨寿命高、倍率性能好,且与电解液相容性佳,因此多用于动力锂电池;而天然石墨虽然在释放能量方面略高于人造石墨,但是倍率性能较差,首次放电效率较低,因此多用于消费类锂电池上。

因人造石墨的特性适合电动车动力电池发展,带动需求量快速提升,中国人造石墨出货量连续三年保持 25% 以上成长幅度,2018 年出货量为 12.9 万吨,年增 26.44%,占中国整个负极材料出货量的 69%。

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2014 年以来负极材料价格波动不大,整体趋势呈现小幅度向下修正。招商银行研究院预估,在考虑到整体供需关係后,未来两年内负极材料出货量成长速度与产能扩张速度相当,因此负极材料价格大致上算稳定。

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隔膜:

隔膜是决定锂电池性能、安全性和成本的重要部分,其成本占整个动力电池成本的 8% 左右。隔膜主要作用是使电池的正、负极分隔开,防止两极接触而短路,此外还具有能让电解质离子通过的功能。另外,由于电解液为有机溶剂, 因而隔膜还必须具备耐有机溶剂的功能。

隔膜的工艺主要分为乾法及湿法。其中,乾法主要针对聚丙烯(PP)材料,目前较多用于磷酸铁锂电池,而湿法则针对低密度的聚乙烯(PE)材料,目前较多应用于三元锂电池。2018 年中国湿法隔膜出货量比重已达到 65%,湿法隔膜出货量比重持续保持领先。

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由于乾法隔膜性能远不如湿法隔膜,导致乾法的需求已低于供给量,因此高工锂电预估未来乾法价格将持续走低。而中国厂在湿法技术也已成熟,在新产能逐步释放,预计湿法的价格也将在未来几年内下滑。但由于湿法隔膜技术相对高阶,因此湿法隔膜价格降幅将低于乾法。

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电解液:

电解液是电池中离子传输的载体,其成本约占整个锂电池成本的 10%,是锂离子电池获得高电压、高能比等优点的保证。中国电解液经过多年的发展,已是四大材料中技术最为成熟的产业。

电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐,及相关添加剂等原料组成。其中,电解质锂盐主要以六氟磷酸锂为主,而添加剂配方则是电解液性能提升的关键。不过,添加剂配方需要长期积累,且往往需要与下游客户共同开发针对性配方。

电解液中六氟磷酸锂的成本占比高达 50%,至于有机溶剂和其余添加剂成本比重分别为 30% 及 10%。

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招商银行研究院预估未来电解液每年平均价格降幅为 5%。同时,依按照 1 kwh 锂电池平均需要消耗约 1.28kg 的电解液推估,预计 2019、2020 年中国电解液出货量分别为 21 万吨、27 万吨,而产值将分别达到人民币 85 亿元、104 亿元。

整体来看,电池四大材料未来两年在中国发展的情况将会呈现,正极材料结构性产能过剩,高镍三元供不应求;负极材料产能利用率相对稳定,价格波动低;湿法隔膜产能迅速扩张,可能将带来产能过剩风险;最后,电解液产业门槛低,竞争者众,产能利用率已从 2014 年的 65% 一路下滑至 2018 年的 43%。

 
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