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【产业信息丨新能源动力电池行业解析】

【产业信息丨新能源动力电池行业解析】 唯德科技
2023-02-21
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导读:本文针对新能源细分行业锂电做解析,涵盖锂电介绍、产业链、国内外锂资源分布、成本结构、行业未来发展及风险情况!

前言


由于全球减排和新能源汽车的快速发展,即使补贴下降,电池需求也在不断增加,我国目前是全球电池需求最大的国家。在第26届联合国气候变化会议(COP26)上,100多个国家签署了停止破坏大型森林的重要协议,为未来新能源方向的发展做出进一步承诺,风光储存一体化解决方案将在未来逐步替代化石燃料。在动力电池领域,高镍低钴/无钴电池、磷酸铁锂电池、钠离子电池、氢燃料电池是未来主要的发展方向,其中钠离子电池在未来储存能源及中低端车等领域最具竞争优势。同时,电力交换方式、快速充电、续航性、电池回收带来技术创新和改革。电池厂和部分整车厂有整合的可能,企业将加快产业链上下游和海外市场布局,提高竞争力。



锂离子电池介绍



锂离子电池定义:一种可反复充电的电池,在充放电循环过程中,周而复始从正极向负极移动,将化学能和电能相互转换,实现电荷的转移。

锂离子电池种类:主要根据电解质材料不同区分,分别为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池
  • 液态锂离子电池(LIB):通常使用液态电解质
  • 聚合物锂离子电池(LIP):固体聚合物电解质为主


锂资源是锂电池行业的关键因素,主要分布在中国、澳大利亚阿根廷智利等地区。目前,优zhi锂资源主要分布在澳大利亚的矿山和南美洲的盐湖中。澳大利亚主要生产锂矿,南美洲的盐湖主要生产锂,如图1所示。矿山资源的大部分股份是过去采矿企业的车辆厂和电池厂。全球优质盐湖锂资源主要以雅保和智利矿业和化学工业(SQM)为主。中国一些企业主要通过战争投资和并购获得优质锂资源。


国内锂资源
  • 锂盐湖:主要在青海和西藏
  • 锂辉石及锂云母:主要在四川,湖南和江西省


上游-提取

锂资源能力是企业提高竞争力的关键因素。锂提取周期长,且存在时间成本。

  • 锂矿:由于对高镍三元新电池的需求,近年来一些企业在澳大利亚购买了优质锂辉石资源,一些企业调整了产能分布,安排了氢氧化锂的生产。

  • 盐湖提锂:中国的锂资源主要集中在盐湖。新的碳酸锂技术体现在特斯拉Model 3磷酸铁锂的应用上。
  • 磷矿:国内磷矿主要分布在云南、湖北和四川。磷矿石用作磷酸铁锂电池的原料。磷矿的开采量影响磷酸铁锂的生产。

中游
  • 正极材料:主要包括碳酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂三元材料
  • 负极材料:为石墨碳材料制造活性材料
  • 电解液:主要作用是使锂离子自由,简单地想象水,并使锂离子在其中自由移动,这需要良好的热稳定性、低绝缘电阻等。
  • 隔膜:主要功能是防止正负电极材料之间的直接接触。随着电池越来越小,存储容量也在增加。必须将正极和负极材料分开,以避免短路。隔离膜应具有良好的离子渗透性和电子绝缘体,以实现锂离子在正负电极之间的自由通过。


下游-01.新能源汽车

  • 目前概况:随着一般市场新能源汽车消费水平的提高,销量有所增加。考虑是否购买新能源汽车的主要因素是电池充电、能耗安全等。目前,汽车制造商主要关注提高电池密度、减轻重量和提高续航能力。
  • 技术领域:目前,整车厂的电池寿命可支持500-800KM,主要使用三元锂和磷酸铁锂电池。

下游-02.充电设备及换电

整车厂布局充电方向,缩短用户充电时间,提高便携性。未来的发展包括但不限于超级充电桩、移动充电车、发电站、家庭服务和其他充电模式。



动力电池装机类型



三元锂电池

  • 总结:主要元素是钴,受到钴供应不稳定和价格高企的限制。目前,全球钴供应主要来自刚果,刚果处于垄断地位,具有定价权。

  • 不足:三元锂电池在250——350℃左右的高温下会分解,耐高温性弱,成本高。

  • 发展方向:目前,三元锂电池的发展方向集中在高镍钴去除上。


磷酸铁锂电池
  • 总结:由于成本低、安全系数高的优势,一些中高端车企纷纷转向磷酸铁锂。特斯拉已经为Model 3和Model Y车型订购了45GWh的磷酸铁锂电池,预计将应用于数十万辆汽车。预计未来将继续增加订单。今年,磷酸铁锂电池的产量和装机容量大幅增加。
  • 优势:磷酸铁锂不需要镍和钴,成本低,技术突破,安全性高
  • 磷矿资源:国内磷矿主要分布在云南、湖北和四川。产业链的上游是磷矿石。磷酸铁锂的容量取决于磷矿石的开采量。
  • 不足:磷酸铁锂电池的耐低温性有待提高,这对续航里程有部分影响。

磷酸铁锂电池VS 三元锂电池
三元电池续航能力强。目前,在中国市场动力电池的装机规模占主导地位,钴的成本较高。目前的发展方向是高镍和低钴电池。但磷酸铁锂的技术得到了改进,安全性和稳定性得到了提高。过去一年,中国市场磷酸铁锂的装机容量增长远超三元锂电池。特斯拉旗下各汽车企业大规模更换磷酸铁锂电池,磷酸铁锂占据了多个市场份额。

钠离子电池
总结:笔者认为钠离子电池未来在储能及中低端车等领域中最具有竞争优势
优势:储量丰富,成本低,安全性能好,高低温性能优异以及具备快充能力。
不足:能量密度稍低,在145-160Wh/kg之间。


氢燃料电池
总结:氢燃料电池是最环保,清洁高效的储能技术,涵盖制氢、储存及运输。各国政府发布多项政策大力支持,可应用于氢燃料电池车,目前处于技术研发阶段。



成本结构


图3 锂离子电池成本结构%

数据来源:Statista


如图2所示,锂离子电池成本结构中涵盖正极材料、负极材料、隔膜、电解液及其他。在正极材料占主导达40%(包括碳酸锂及氢氧化锂),负极材料占15%,隔膜20%,电解液10%及其他15%。


图4 新能源电动汽车成本结构%


如图3所示,新能源电动汽车成本结构中涵盖电池、车身底座、驱动系统、配件及其他,其中电池占总成本主导地位。未来电池成本逐步降低,会促使新能源电动汽车销量将大幅提升。



锂电行业未来发展


锂电行业产业链未来发展趋势涵盖电池回收、新型电池、提升续航及换电和快充等新型充电模式。
01. 电池回收提锂,降低电池废弃对环保的污染
  • 提高电池效率及再利用性,保证电池安全性,降低成本。


02. 未来电池方向
  • 高镍低钴/无钴电池

  • 磷酸铁锂电池

  • 钠离子电池

  • 氢燃料电池


03. 换电、快充及续航
  • 未来换电站、超级快充、移动快充等新充电模式将占据主导地位。

  • 电池模组及整车等技术提升,加强续航时间。


我国政策


2020年11月工信部发布《新能源汽车产业发展规划2021-2035》中提到
  • 坚持整车和零部件并重,强化整车集成技术创新,提升动力电池、新一代车用电机等关键零部件的产业基础能力,推动电动化与网联化、智能化技术互融协同发展。

  • 以生态主导型企业为龙头,加快车用操作系统开发应用,建设动力电池高效循环利用体系,强化质量安全保障,推动形成互融共生、分工合作、利益共享的新型产业生态。

  • 推动新能源汽车与能源、交通、信息通信等领域的全面深度融合,促进新能源消费结构优化,交通体系和城市智能化水平提高,构建产业协同发展新格局。

  • 加快推动充换电、加氢等基础设施建设,提升互联互通水平,鼓励商业模式创新,营造良好使用环境。

  • 践行开放融通、互利共赢的合作观,深化研发设计、贸易投资、技术标准等领域的交流合作,积极参与国际竞争,不断提高国际竞争能力。



风险



  • 原材料成本持续上涨:锂电目前因资源稀缺而成本过高,同时对钴或其他贵金属存在依赖,需降低生产成本。
  • 新能源电动汽车需求量放缓:电动汽车渗透率下降,将影响锂电产品需求。
  • 竞争格局:未来新型技术的出现将使行业面临竞争格局被打破的风险

(文章来源:LINCAP


END


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