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动力电池四大将

时间:2018-10-31 15:47来源:中国电池联盟 作者:综合
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市场:动力电池四大关键材料发展水平
  正极材料:呈现中、日、韩“寡头聚集”的格局
  锂电池主要由五部分构成,即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中,包装材料和石墨负极技术相对成熟,成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中,正极材料是锂电池最为关键的原材料,占锂电池成本的30%以上。
       目前世界范围内已进入商业化的正极材料包括钴酸锂(LCO)、三元材料(NCM)、锰酸锂(LMO)和磷酸铁锂(LFP)等。各个国家乃至各个厂商对正极材料的选择不尽相同,日本和韩国主要开发锰酸锂(LMO)和镍钴锰酸锂三元材料(NCM),中国更偏向磷酸铁锂(LFP)的发展。
       纵观全球,锂电池正极材料呈现中、日、韩“寡头聚集”的格局。日本和韩国的锂电正极材料产业起步早,整体技术水平和质量控制能力要优于我国锂电正极材料产业,占据锂电正极材料市场高端领域。在日韩锂电池市场,主要锂电企业的供应商选择本土锂电正极材料企业。由于中国大型锂电正极材料近十年迅速发展,产品质量大幅度提高,并具备较强的成本优势,近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料,据悉目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球一半左右,未来发展空间仍广阔。
        负极材料:技术成熟,产业转向国内
  负极材料作为锂电池的四大关键材料之一,决定了锂电池充放电效率、循环寿命等性能。锂电池负极材料国内技术成熟,碳材料种类繁多,成本比重最低,在5-10%左右。现阶段负极材料研究的主要方向如下:石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。
  目前负极材料以碳素材料为主,占锂电池成本较低,在国内基本全面实现产业化。负极材料产业集中度高,从区域看,中国和日本是全球主要的产销国,日本以三菱化学、日立化成(Hitachi Chemical)、JFE化学、吴羽化工(Kureha)等企业承担了该国主要负极材料的产能。出于为接近资源、降低制造成本的考虑,日本的主要负极材料企业也纷纷将产能转移到石墨资源丰富的中国。
  电解液:六氟磷酸锂国产化 产能不断向中国转移
  电解液作为带动锂离子流动的载体,对电池的比容量、工作温度范围、循环效率和安全性能等至关重要,是锂离子电池获得高电压、高比能的保证,对锂电池的运行和安全性具有举足轻重的作用。电解液成本中电解质比重最大,也是电解液中技术壁垒最高的环节。
       六氟磷酸锂以其独特的性能优势成为目前最广泛的电解质。着眼全球,过去锂电池电解液一直都是日韩厂商的天下(2011年日本瑞星化工、森田化学和关东电化是六氟磷酸锂的主要生产商,占全球产能的55%左右),但是随着中国技术的提高以及国内需求的日益增速,尤其是六氟磷酸锂国产化后,电解液产能不断向中国转移。
  隔膜材料:国内技术实现突破,进口替代日趋明显
  隔膜在成本构成上仅次于正极材料,占20-30%,隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能。
  目前市场上大规模使用的隔膜主要有单层聚乙烯膜(PE膜)、单层聚丙烯膜(PP膜)和3层PP/PE/PP符合面膜。这些隔膜的制备工艺主要是干法和湿法两种。受益于下游新能源汽车动力电池需求的提升,全球锂离子电池隔膜产业发展迅速。但国产隔膜主要集中于低端的干法隔膜产品领域,量产批次均匀性、稳定性较差,在质量上难以有效应用到动力锂电池上,目前我国在锂电池隔膜仍处于进口替代的阶段。
  过去几年里,锂电隔膜的高毛利率吸引了大量新进入者,而新建产能集中在低端产品领域,造成了低端产品供过于求的局面,高技术壁垒使得中高端产品国内供给远低于市场需求,特别是高端产品约90%为进口隔膜。全球隔膜行业集中于美日韩,国内发展空间大。
  按照目前的发展状况,我国在四大关键材料领域中,正极材料、负极材料和电解液都已逐步自给,只有隔膜材料还高度依赖进口,但是发展速度也很快。总体来说,我国动力电池核心技术并不缺失,产业化的基础也比较厚实。可以预见,随着企业加强技术研发和新能源汽车市场的推动,我国动力电池的质量会进一步提升,并迎来发展的好时期。
企业:动力电池四大关键材料高度集中
       曾几何时,动力电池四大关键材料参与企业众多,呈现出“百花齐放”的繁荣景象。到如今,市场份额愈发集中于几家综合实力突出的大企业手中,留给后来者机会所剩无几。
       正极材料领域,现阶段看点主要在三元材料。数据显示,2017年中国三元正极材料产量达8.61万吨,同比增长59%,其中销售量排名前十的三元材料企业合计达6.43万吨,占整体的74.68%。这些企业分别是宁波容百、长远锂科、湖南杉杉、当升科技、厦门钨业、格林美、天力能源、振华新材、桑顿新能源、科恒股份。
       今年以来,三元材料进一步放量,上述领先企业营收净利倍增,同时在高镍三元方面你追我赶。从行业竞争格局来看,三元材料市场集中度明显提高。据资深业内人士透露,正极材料投资大、周期长,加上毛利整体不高,所以生产厂家相对并不多。目前具备实际产能1万吨以上的估计只有7-8家,占了差不多90%以上的市场。
        负极材料领域,杉杉(含创亚)、江西紫宸、凯金能源、深圳斯诺、中科星城、正拓能源、翔丰华、深圳金润、洛阳月星上榜。
近两年来,为了巩固领先地位,上述负极材料企业大多进行了资本引入,典型事件有:派思股份以9.5亿估值收购正拓能源100%股权,国民技术(300077)收购深圳斯诺70%股权,中科电气(300035)收购星城石墨,翔丰华牵手跃岭股份(002725)失败之后独立IPO。
       从现有竞争格局来看,以BTR、上海杉杉和江西紫宸为一线梯队,暂处于市场领先地位,而以正拓能源、深圳斯诺、凯金能源、中科星城、翔丰华为代表的二线梯队企业也正在通过各种方式提升企业竞争力,扩大各自市场份额。
       业内分析认为,尽管传统负极的体量和业绩并不大,但在动力电池高能量密度需求提升带来的负极材料新旧转换之下,给负极企业带来了全新的机会,由此为传统的负极产业格局带来了变局的可能。谁能率先在产品技术、客户资源及资本规模上取得突破,就有可能异军突起,改变现有负极行业的竞争格局。
       隔膜领域,近两年,囿于隔膜的高毛利不少资本涌入。回顾2016-2017年可以发现,这是跨界者进入最为激进的时期,产能规划动辄上亿平米。但事实上,能够顺利走到2018年实现投产和供货的企业却屈指可数。
       不少按照规划今年上半年要投产的新进隔膜企业,囿于补贴退坡并挂钩能量密度、动力电池企业降本增效对隔膜降价等直接影响,已经沦为低端隔膜市场的附属军,甚至产线出现停滞。
        数据显示,2017年国内共有55家隔膜生产厂商,在2015-2017年期间国内新增隔膜企业数量超过10家,但截至2018年8月,具备量产能力的隔膜企业数量已经少于40家。
       干法隔膜方面,目前具备产能规模、技术和资金实力,并且拥有一批优质动力电池客户群实力的老牌企业集中在星源材质、中兴新材、沧州明珠、中科科技;湿法隔膜方面,排名靠前的有恩捷、捷力、中锂、星源材质、沧州明珠。反观新进大军中能够与之相匹敌的隔膜企业却少之又少。
       电解液领域,根据GGII发布的《2017年中国负极材料出货量TOP10榜单》,天赐材料、新宙邦、国泰华荣、珠海赛纬、天津金牛、东莞杉杉、香河昆仑、汕头金光高科、山东海容、北化所上榜。
另据统计,目前国内电解液企业约40家,新宙邦、天赐材料、国泰华荣三家市场份额占比约60%,电解液排名前七的市场份额占比约75%,市场集中趋势明显。
       在领先电解液企业大幅扩产抢夺市场的形势下,未来小厂商由于成本和技术的劣势将逐步被淘汰,而下游电池企业与龙头供应商的绑定关系将加速集中度提升。
       值得一提的是,动力电池高端化带来电解液升级,电解液厂商通过开发新的添加剂以及提供配方服务,盈利能力有望提升。同时国内电解液厂商具备规模以及性价比优势,未来进军海外市场将带来增量机会。
       动力电池四大关键材料风云变幻,接下来的市场形势到底如何?
技术:动力电池四大关键材料技术知识
        正极材料:正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3: 1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。
        采用微波干燥新技术干燥锂电池正极材料,解决了常规锂电池正极材料干燥技术用时长,使资金周转较慢,并且干燥不均匀,以及干燥深度不够的问题
       负极材料:负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。从物理角度来看,是电路中电子流出的一极。而负极材料,则是指电池中构成负极的原料,目前常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。
       锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成,关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。
       电解液:电解液是化学电池、电解电容等使用的介质(有一定的腐蚀性),为他们的正常工作提供离子。并保证工作中发生的化学反应是可逆的。锂离子电池电解液含碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯等主要溶剂. 它们各自的导电盐也完全不同,超电容电解液中四氟硼酸四乙基铵,锂锰一次电池中常用高氯酸锂或三氟甲磺酸锂,而锂离子电池中则是六氟磷酸锂。使用电解液对提升电容量有帮助。其次是使用电解液制造的电解电容,最高能耐260度的高温,此外,使用电解液做阴极的电解电容,当介质被击穿后,只要击穿电流不持续,那么电容能够自愈。电解液不足之处是在高温环境下容易挥发、渗漏,对寿命和稳定性影响很大,在高温高压下电解液还有可能瞬间汽化,体积增大引起爆炸;其次是电解液所采用的离子导电法,其导电率很低,只有0.01S(电导率,欧姆的倒数)/CM,这造成电容的ESR值特别高.。
       隔膜:隔膜是电解反应时,用以将正负两极分开防止在电解池中直接反应损失能量的一层薄膜。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 隔膜通俗点的描述就是一层多孔的塑料薄膜,是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,约占锂电池成本的20%-30%。隔膜价格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的关键技术被日本和美国所垄断,国产隔膜特别是高端隔膜的指标还未达到国外产品的水平。 
       隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基体材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。
数字
        2017年中国正极材料产量20.8万吨,同比增长28.4%;负极材料产量14.6万吨,同比增长23.7%;隔膜产量14.35亿平方米,同比增长32.9%;电解液产量11万吨,同比增长23.6%。
       全球负极材料总出货量中天然石墨占比55%,人造石墨占比35%,中间相炭微球占比7.4%,钛酸锂、锌、硅合计占比约1%。综合而看石墨类负极材料占总出货量的90%。中国和日本是全球主要产销国,总量占全球负极材料产销量95%以上。
       四大关键材料正极、负极、隔膜、电解液占动力电池成本比例分别约为40%、20%、8%、10%,共占据近80%的成本。
2017年新增锂矿、锂加工环节产能陆续释放,供需在2018年下半年将开始缓解,锂盐价格将回落,但不会出现断崖式下跌。钴价方面,钴矿高度依赖进口,加之锂电池对钴的需求持续增长,2018年钴价仍大概率上涨。
                                                        (本网综合)
 
(责任编辑:子蕊)
文章标签: 动力电池 四大将
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