中國儲能網(wǎng)訊：根據(jù)行業(yè)分析報告,在鋰電池產(chǎn)能擴張時代,高鎳三元材料逐步受到青睞。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》等政策的要求,到2020 年,新能源汽車年產(chǎn)銷達到200萬輛,動力電池單體比能量達到300 瓦時/公斤以上,力爭實現(xiàn)350瓦時/公斤,系統(tǒng)比能量力爭達到260 瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下。政策促進了動力電池材料的快速增長,2016年正極材料產(chǎn)量16.16萬噸中,磷酸鐵鋰產(chǎn)量5.7萬噸,同比增長75%;三元材料產(chǎn)量5.43 萬噸,同比增長49%。國內廠家目前在積極擴張產(chǎn)能。同時,高能量密度的要求促進了高鎳三元材料的發(fā)展,預計未來高鎳三元材料占比會逐漸增大。
2017 年以來部分正極材料廠商擴產(chǎn)情況
目前,三元正極材料市場以NCM523 為主,預計未來高鎳三元材料的比重會增加。NCM 材料一般包括NCM111、NCM424、NCM442、NCM523、NCM622、NCM811等。其中NCM111、NCM523、NCM622 和NCM811 較為常見,目前國內三元材料以NCM523為主,2016年其在三元材料分型號產(chǎn)量中占比為76%,NCM111 和NCM622 占比分別為13%和10%。未來隨著對動力電池能量密度的高要求和續(xù)航里程的延長,高鎳的NCM622、NCM811以及NCA占比會持續(xù)增加。
部分國內廠商的高鎳三元材料的投產(chǎn)計劃
國內正極材料企業(yè)產(chǎn)能相對集中,行業(yè)集中度較高。目前國內的正極材料市場規(guī)模為16.16萬噸/年,產(chǎn)值208億元。
部分企業(yè)NCA 產(chǎn)能規(guī)劃
常見的三元正極材料性能表
動力型電池增長明顯,需求旺盛
2012年以來,隨著新能源汽車領域的爆發(fā),帶動了動力電池需求的爆炸式增長。根據(jù)GGII的數(shù)據(jù), 2012-2016年,我國動力電池出貨量從0.66Gwh 增長到30.8Gwh,平均復合增長率達到261%。動力電池行業(yè)的爆發(fā)式增長直接拉動了相應的磷酸鐵鋰和三元正極材料的出貨量。根據(jù)GGII預計,全國動力電池2017-2020年需求為42.8、55.4、73.5和99.6Gwh,按照1Gwh 對應大約0.2萬噸正極材料的關系測算,動力型鋰電池正極材料2017-2020 年的需求分別為8.56萬噸、 11.8萬噸、 14.7萬噸和19.92萬噸。
各類型動力電池出貨量占比(2016)
三元材料是未來的趨勢。三元材料具有容量高,成本較低,均衡性較好的優(yōu)點,在動力電池領域具有重要應用。根據(jù)GGII統(tǒng)計,2016年,國內三元材料市場規(guī)模達79.8億元,同比增長68%,預計2018年產(chǎn)值將達到218億元。2016年國內三元材料市場銷量達到54300噸,同比增長49%,預計2018 年達到116600噸。
國內企業(yè)對于NCM811 NCA 布局圖(2016)
擴張時代,高鎳三元為王
受到新能源汽車行業(yè)的帶動作用和相關政策的驅動,高能量密度的三元材料需求增大。2017年1月14日,工信部牽頭編制了《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》,明確了到2020 年我國新能源汽車年產(chǎn)量將達到200 萬輛,以及到2025 年我國新能源汽車銷量占總銷量的比例達到20%以上的發(fā)展目標。根據(jù)國家發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》,到2020 年,新能源汽車年產(chǎn)銷達到200萬輛,動力電池單體比能量達到300瓦時/公斤以上,力爭實現(xiàn)350瓦時/公斤,系統(tǒng)比能量力爭達到260瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下。到2025年,新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上,動力電池系統(tǒng)比能量達到350瓦時/公斤。
全國動力電池用正極材料需求(2017-2020,萬噸)
目前的磷酸鐵鋰材料受到理論比容量的限制達不到2020年的要求,三元的NCM111和NCM523等材料也很難達到2020 年單體電池300wh/kg的目標。目前的主流的NCM523 可以達到160-200wh/kg,而NCM622 和NCM811分別可以達到230wh/kg和280wh/kg。所以未來需要大力發(fā)展高鎳的NCM622、NCM811和NCA材料。同時,對于三元材料,振實密度在2-2.5 g/cm3,而磷酸鐵鋰材料振實密度在1-1.4g/cm3,所以三元材料擁有更高的體積能量密度,這對于電池的小型化有重要作用。對于三元電池的型號,高鎳材料主要指三元材料中的鎳含量提高。因為在三元NCM 和NCA中,Ni 主要是提供容量作用,含量越高,電池的能量密度越大;而Co貢獻一部分容量的同時可以穩(wěn)定結構;Mn/Al主要用來穩(wěn)定結構,三者協(xié)同作用,共同發(fā)揮出三元材料高能量密度、較低成本等優(yōu)點。
三元材料分型號產(chǎn)量占比(2016)
三元NCA 材料,國外起步較早,國內的起步較晚。根據(jù)GGII 的統(tǒng)計,截止2016年末,國內從事NCA 生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量超過了15家,大多數(shù)處于建設發(fā)展初期,少量企業(yè)處于小批量生產(chǎn)送樣檢測的階段,與日韓存在明顯的差距。目前特斯拉電動汽車采用的為日本松下的NCA 電池,帶動了全球的NCA 生產(chǎn)的熱潮。國內NCA 生產(chǎn)量為幾百噸左右,根據(jù)GGII 預計,到2018年國內NCA 材料需求將突破千噸。
國內的正極材料企業(yè)正在積極布局高鎳三元材料,未來高鎳三元材料比重會逐步提升。目前國內布局高鎳三元材料的企業(yè)有當升科技、杉杉能源、天津巴莫、國軒高科、格林美等。根據(jù)高工鋰電的調研,高鎳三元材料的占比持續(xù)上升,2016年國內高鎳的NCM622、NCM811和NCA在三元材料總產(chǎn)量的占比已經(jīng)超過5%,預計2017年將達到10%。未來高能量密度的NCM622與NCM811和NCA占比將逐步提升。特別的,截止2016 年末,國內從事NCM811/NCA企業(yè)相對較少,大多數(shù)處于生產(chǎn)線建設階段和小批量生產(chǎn)階段。其中處于研發(fā)階段的占據(jù)大多數(shù),為55%;處于產(chǎn)線建設階段的有25%;處于小批量生產(chǎn)階段的有20%。
高鎳三元材料技術難度較大,需要企業(yè)科研的不斷投入。由于NCM和NCA結合了LiCoO2、 LiNiO2以及LiMnO2/ LiAlO2的優(yōu)點,通過三者之間的協(xié)同作用,表現(xiàn)出高能量密度、良好循環(huán)性和較好的成本優(yōu)勢的特點。隨著鎳含量的提高,整體能量密度得到提高,但是由于鈷、錳/鋁等含量降低,導致穩(wěn)定性下降。同時高鎳的三元材料制備工藝、設備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料,特別是其前驅體在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀,不易調漿和極片涂布,并且高鎳的三元材料對窯爐設備的要求很高,很難調控。
中國NCA 材料企業(yè)的進展(2016)
產(chǎn)能擴大加劇行業(yè)洗牌
動力電池相關的磷酸鐵鋰和三元材料企業(yè),紛紛推出了擴產(chǎn)計劃,加劇了行業(yè)洗牌。工信部在2016年推出《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》(征求意見稿),對于下游的動力電池企業(yè)提出了年產(chǎn)8GWh的基本要求,相對于原先的要求提高了40倍,這項政策將會極大地促進產(chǎn)業(yè)的集中。同時伴隨著規(guī)模化效應,動力電池企業(yè)的電池成本下降,必將對上游的正極材料企業(yè)成本造成沖擊,要求正極材料企業(yè)能夠滿足動力電池企業(yè)對更高性能材料的要求。預計未來可能有價格戰(zhàn),中低端正極材料產(chǎn)能過剩,技術水平較高的龍頭公司能滿足動力電池企業(yè)對更高性能材料的需求,市場集中度進一步提升,表現(xiàn)出強者恒強。
未來中國低端正極材料市場產(chǎn)能將過剩,市場集中度將進一步提升。據(jù)GGII不完全統(tǒng)計,自2017年以來,包括廈門鎢業(yè)、當升科技、科恒股份、湘潭電化、優(yōu)美科、安達科技、裕能新能源、三秋新能源、國光電器、浩普瑞、格林美、天賜材料等12家都在國內投擴建正極材料,涉及投資金額超70億元,產(chǎn)能規(guī)劃近40萬噸。企業(yè)大躍進式布局的背后可能帶來市場過剩,根據(jù)GGII 的預測,到2018年國內磷酸鐵鋰正極材料有效產(chǎn)能將達30萬噸/年,產(chǎn)能將出現(xiàn)明顯過剩,磷酸鐵鋰材料行業(yè)競爭更加激烈。
大企業(yè)和大客戶深度綁定,協(xié)同發(fā)展。對于大型動力電池企業(yè),希望上游的材料企業(yè)供貨穩(wěn)定,同時對于新能源汽車的審報目錄,會標注動力電池供貨商和相應的正負極材料供應商。每款車型的相應的正、負級材料供應商相對穩(wěn)定,大的電池企業(yè)和正負級材料企業(yè)通過深度綁定,實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。
中國正極材料細分產(chǎn)品產(chǎn)量(2013-2015,萬噸)
正極材料中日韓三分天下
在全球鋰離子電池正極材料市場,中日韓三國占據(jù)統(tǒng)治地位,總共市場份額90%以上。截止2014年,中國正極材料占據(jù)全球市場的份額43.77%,位居第一,相比2013 年有所下降;韓國企業(yè)占有率迅速上升到 30.56%;同時日本在積極布局動力電池市場,增長明顯。中國主要在磷酸鐵鋰電池領域技術較強,在三元領域相對于日韓有一定的差距,目前國內的三元材料廠家開始發(fā)力,穩(wěn)步追趕日韓巨頭。對于正極材料的生產(chǎn)結構,我國以磷酸鐵鋰、三元、鈷酸鋰材料為主,日韓以三元材料為主。
國家電池技術發(fā)展規(guī)劃
三元材料專利掌握在日韓手中。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的信息,三元NCM的基礎專利由美國3M公司持有,3M公司并不涉及三元材料的生產(chǎn),而是通過轉讓授權專利的方式來獲取利潤,其中LG、SK、優(yōu)美科都曾向3M購買三元材料專利授權。NCA 的主要專利掌握在日本松下和住友手中,專利限制在全球有效。目前三元材料的相關專利主要集中在日韓手中,排名前三的分別是豐田、索尼和東芝,而這些專利技術壁壘阻礙了我國三元材料的廠商很難進入國際大廠,通過改性添加以及改良生產(chǎn)工藝等手段已經(jīng)成為我國正極材料企業(yè)避免專利訴訟的常用手段。而近年來國內企業(yè)和高校也開始布局三元專利,發(fā)展勢頭良好。
