一、锂离子电池概述
锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为“锂电池”,电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于在充放电循环过程中容易形成锂结晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
因正极材料不同,锂离子电池主要分为:磷酸铁锂(LFP),镍酸锂(LNO),锰酸锂(LMO),钴酸锂(LCO),以及镍钴锰酸三元锂(NCM)、镍钴铝酸三元锂(NCA),负极材料主要采用石墨碳材料。
锂离子电池分类
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锂离子电池上游主要为正、负极材料、电解质、隔膜、包装等5大材料,中游为电池封装、测试,下游消费领域为消费类电子产品、交通电动化产品等。
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从锂电池构成来看,主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大块。一般正极材
料占锂电池总成本的40%-46%,是锂电池产业链中最重要的环节,负极材料一般占5%-15%,电解液一般占5%-11%,隔膜一般占10%-14%,包装等其他材料占18%-36%。锂离子动力电池中,正极材料一般占30%左右,隔膜25%左右,电解液17%左右,负极材料10%左右,包装等其他材料占18%左右。
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相关报告:华经产业研究院发布的《2019-2025年中国锂离子电池市场供需格局及未来发展趋势报告》
二、锂离子电池市场现状
2010年,我国锂离子电池产量为26.87亿只,得益于电动车销量快速增长,2016、2017年锂离子电池累计产量增速均在30%以上,到2017年,锂电池产量已提升至111.13亿只,增长超过4倍;2018年12月,全国锂电池产量累计达到139.87亿只,累计产量同比增长12.9%。
资料来源:国家统计局
2018年中国锂离子电池总出货量102GWh,同比增长27%,其中动力电池出货量占比63.7%,动力电池占比继续上升,较2017年上升8.3个百分点。数码电池的比例下滑,储能占比有所上升。动力锂电池出货量占比保持上升,主要是动力电池出货量同比46%的增长。
数码锂电池的出货量较2017年增长不大,主要是全球及国内智能手机、移动电源等出货量减少,从而对锂电池的需求减少。2018年数码锂电池在电动工具、电动自行车、蓝牙等小型3C领域的应用量有所增加,特别是在电动自行车板块,一定程度地弥补了在手机等终端的减少量。
储能锂电池增速超过40%,主要受江苏、河南、青海等地加大储能市场的引导及示范项目建设带动。另外广东、江苏等地开始加大储能锂电池在火力调频领域的应用。
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2018年对应的动力电池市场规模为820亿元,同比增长13%,增速远小于出货量增速,主要系2014年以来动力电池价格保持年均20%左右的下滑速度,2018年底容量型动力电池均价为1.15~1.3元/Wh,较2017年底降幅超过20%。
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三、锂离子电池国内主要企业
从市场份额看,2018年全球动力电池前十大企业产量86.11GWh,占全球总量比81.24%。从全球动力电池企业的竞争格局来看,日本主要是松下、AESC,韩国主要是SDI、LG,中国有CATL、BYD、国轩、孚能等。从全球动力电池格局来看,松下及CATL目前竞争优势明显,但LG、SDI等增长较快,国内排名靠后企业波动较大。
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1、宁德时代
宁德时代新能源科技有限公司(CATL)成立于2011年,原为新能源科技集团(ATL)的动力电池分部,2012年宁德时代新能源在青海成立青海时代新能源科技有限公司,主要从事动力锂电池、储能锂电池制造。
CATL主打方形电池,2018年开始批量供应软包,主要供应日产轩逸;在电芯的化学体系上,CATL正极材料选择磷酸铁锂和三元路线,其在2016年底开始加大对三元方形动力电池的布局,目前方形电池正极材料以NCM523为主,2019年批量供应NCM811体系。负极材料目前主要采用石墨,预计2020年后采用硅碳负极。
2、比亚迪
比亚迪依托于集团新能源汽车业务的带动,动力电池出货量一直处于国内领先地位。2017年8月比亚迪动力电池业务正式被拆分出来,由之前几乎完全闭合的生产链条转为开放了自己的供货体系。
2018年比亚迪动力电池仍以自供为主,向比亚迪、广汽比亚迪、北京华林三家配套车辆分别为22.02万辆、0.50万辆、0.01万辆。同时,2018年比亚迪正式对外开放动力电池业务,并已成功配套泰开汽车、徐工机械生产出样车。
3、国轩高科
国轩高科主要从事铁锂动力电池新材料、电池芯、电池组及电动自行车、风光锂电绿色照明系统、电动汽车等相关产品的研发、生产、销售,并延伸开发电动高尔夫车、锂电光伏电源、锂电备用电源等多领域系列产品。
国轩高科动力电芯产品有方形、圆柱两种,其中方形电池产能占主要部分。除此之外,2018年公司还成功研发出软包电池,目前开始中试线的建设,2020年可实现量产。
2018年国轩高科动力电池装机量前五客户为江淮汽车、北汽新能源、奇瑞商用车、新楚风汽车、安凯汽车,装机量分别为1.13GWh、0.61GWh、0.32GWh、0.22GWh和0.20GWh。其中,江淮汽车电池装机量占比最高,达36%。
4、孚能科技
孚能科技有限公司2009年在江西赣州成立,注册资本8.5亿元,2010年实现锂电池产业化,目前是中国最大的软包电池生产商,三元软包技术国内领先。
孚能科技主营软包电池和少量圆柱电池,在正极材料上选择NCM三元路线,具有能量密度高、安全性能好的优点,主要应用领域为储能及新能源汽车领域。2018年孚能科技配套客户包括北汽新能源、长城汽车、江铃汽车、长安汽车,装机电量分别为1.6GWh,0.38GWh,0.10GWh,0.02GWh,其中为北汽新能源装机电量最高,占比84%。
5、天津力神电池股份有限公司
天津力神电池股份有限公司(以下简称力神电池)是一家国有控股的混合所有制高科技企业,创立于1997年,注册资本约17.30亿元人民币。目前中电力神以17.80%持股比例为力神电池第一大股东。
天津力神电池主要从事锂离子电池生产销售,包括软包电池、圆柱电池、方形铝壳电池。软包电池主要针对数码市场;圆柱电池则应用于数码、动力市场;方形磷酸铁锂电池应用于动力市场。
2018年力神配套装机电量前五车企为长安汽车、江淮汽车、力帆乘用车、华晨鑫源汽车、宇通客车,装机电量分别为0.58GWh、0.35GWh、0.16GWh、0.14GWh、0.08GWh。其中长安汽车为其装机与配套车辆最多的客户。
6、比克动力
比克电池2001年中国深圳成立,现发展成为集锂离子动力电池、消费类数码电池研发、生产、销售及回收利用于一体的国际领先新能源企业。在国内拥有深圳比克动力、郑州比克电池两大生产基地,产品涵盖电芯、模组、整包,应用于乘用车、巴士车、物流车、专用车等系列车型。
比克公司电池产品以18650圆柱三元锂电池为主,应用覆盖了从日常家居生活到长短途交通出行等各个领域,包括电动车、平衡车、扫地机器人、打印机、蓝牙耳机等多种产品。
2018年比克电池装机电量前五客户为众泰汽车、领途汽车、江淮汽车、海马汽车、江铃汽车,具体装机电量分别为0.56GWh、0.31GWh、0.28GWh、0.20GWh、0.12GWh。
四、锂离子电池发展趋势
1、锂离子电池市场趋势
中国作为全球锂电池发展最活跃的地区,锂电池市场规模逐年增长。2017年中国锂电池销售收入达1589亿元,同比增长19.5%;锂离子电池产量为1009亿瓦时,同比增长15.6%。2018年,锂电池销售收入将达到1882亿元左右,到2019年将跨过2000亿元大关,2021年超过3000亿元。
2016年开始新能源汽车已是带动锂电池快速增长的最大引擎,预计未来5~10年,新能源汽车仍将是拉动锂电池出货量增长的主要动力。
储能市场逐渐进入快速期,对锂电池的需求有望提速。国内储能锂电池除了满足国内需求,也将批量出口到欧美、澳大利亚、东南亚等地区。
3C数码及小动力市场增速有限,特别是3C数码领域短期很难再快速增长。小动力市场将维持较高速增长,主要替代铅酸、镍氢电池市场。
2、锂离子电池材料趋势
三元材料是由三种电极材料共融而成的复合电极材料,理论上兼具每种电极材料的特性和优势,目前最常见的是NCA和NCM。其中,NCM是通过调配镍、钴、锰三者的比例,得到不同的电极特性,是目前主流的三元材料,也被认为是目前最有应用前景的正极材料之一。
根据工信部发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,2020年的纯电动汽车动力电池的能量密度目标为350wh/kg,2025年目标为400wh/kg,2030年目标为500wh/kg。要达到2020年的阶段性目标350wh/kg,在能量密度上具有优势的NCM三元材料无疑是目前最具可行性方案中的最优之选。
2017年以来不少动力电池厂家都在加速高镍三元电池的产业化进程,国内高镍三元电池的研发和生产均已呈现燎原之势。虽然目前三元电池企业主要应用的还是NCM523和NCM622电池,但是NCM811已经进入了部分动力电池企业的材料供应链。随着材料体系的高镍化进程,预计明年国内三元电池企业将开始批量应用NCM811高镍三元材料,电池单体能量密度将从200wh/kg向250-300wh/kg迈进。