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鋰電池的材料發展結構的分析

鉅大LARGE  |  點擊量:509次  |  2022年11月30日  

目前國內動力鋰電受制于發展模式不清、標準制定不明及技術路線不確定三大問題,盡管下游電動汽車市場發力讓國內動力鋰電迎來了全面的發展機遇,但國內企業在技術研發和規模生產上與國外企業仍存在一定差距,這一差距在正極材料和隔膜等技術含量較高的領域尤為明顯,因此我國動力鋰電產業的發展還需要經歷技術和經驗的逐步積累,并在此基礎上加以完善,實現產品的成熟穩定。


作為電動汽車的關鍵零部件,動力鋰電是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關鍵部件之一,也是整車成本中占比最大的零部件,其成本占整車成本的一半。細分來看,正極材料、負極材料、隔膜及電解液四大關鍵材料的成本占電池成本的八成以上。


1、正極材料


正極材料是動力鋰電最關鍵的材料,決定了電池工作電壓、壽命、容量、安全性和成本,其成本約占電池制造成本的30-40%。目前用于動力鋰電的正極材料有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰三種。其中錳酸鋰和三元材料是目前應用比較廣泛的兩種,技術發展相對成熟,性能穩定,相關技術主要掌握在日韓企業手中。磷酸鐵鋰因為成本較低且使用壽命長(充放電循環次數多)因此被業界認為具有良好的發展前景,但目前由于技術原因能量密度偏低,核心技術主要掌握在加拿大魁北克水電和美國A123等企業手中。總體來看,三類材料各具特點,都具有一定的應用場景和市場空間。



中國是當前全球最大的正極材料生產地,但動力鋰電用正極材料的技術目前仍掌握在日韓及北美的企業手中。目前國內正極材料企業有20多家,產品集中在適用于消費型鋰離子電池(應用于手機和平板電腦等消費電子類產品)的低端正極材料產品上,形成了較嚴重的產能過剩,正面臨行業洗牌。部分國內企業正在尋求動力電池正極材料方面的技術突破,目前有10家左右的廠家形成了生產能力。

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-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

2、負極材料


與正極材料相比,負極材料發展相對比較成熟。商業應用中石墨類碳材料是最廣泛應用的材料,技術成熟,市場價格相對穩定,但隨著動力鋰電對能量密度、功率、充電時間及穩定性等性能的要求不斷提升,以鈦酸鋰為主的新型負極材料受到關注,但因為價格高昂,還沒有得到市場普遍應用。預計隨著市場應用的擴大,鈦酸鋰價格將會進入下行通道并得到廣泛采用。


目前國內市場上,石墨類負極材料技術較為成熟,已經實現產業化,基本能夠滿足國內市場需要,但隨著黑龍江、山東和內蒙古等主要產地大量開采石墨,近期產能一直處于相對過剩狀態。深圳貝瑞特和上海杉杉是負極材料領域的龍頭企業,兩者市場份額合計超過五成。其中,貝瑞特以天然石墨為主,是三星最大的負極材料供應商;杉杉以人造石墨和中間相碳微球為主,主要客戶包括比亞迪、力神、東莞新能源、比克等國內企業。


3、隔膜


除正極材料外,隔膜也是鋰離子電池中技術含量及附加值較高的材料,其成本占電池成的20%-25%。目前日本及美國企業利用技術壁壘形成了寡頭壟斷市場,業內前四大企業日本旭化成、美國Celgard、日本東燃和日本Ube壟斷了約75%的市場份額。

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國內市場上,以中科科技、星源材質和金輝高科為主的一批國內企業率先實現消費型電池隔膜的量產,國內市場開始進入產能釋放期,相關生產廠商超過35家。但是在高端的動力電池隔膜領域,外資企業仍占壟斷地位,國內企業出貨量份額不足10%。盡管我國過去幾年中在隔膜生產上投入了大量資金,但受制于技術和設備因素,依然沒有實現高端產品的突破,反而造成當前中低端市場產能過剩、價格戰頻發的情況。


4、電解液


鋰離子電池的電解液由溶劑載體、電解質鹽和添加劑組成,其中電解質鹽是實現電解液導電功能的元素,是電解液的關鍵材料。六氟磷酸鋰是鋰離子電池最常用的電解質鹽,具有電導率高、電化學穩定性強、不符實鋁集流體(延長電池壽命)等優勢。在2010年以前,六氟磷酸鋰由StellaChemifa、關東電化學工業和森田化學等幾家日本企業壟斷,2011年之后,國內企業開始加速進入這一領域,國泰華榮、新宙邦和天津金牛等企業開始快速新建產能,目前已呈現產能過剩之勢。


電解液核心六氟磷酸鋰方面,我國企業已經實現了技術突破,擁有核心技術及量產能力,為電解液的發展提供良好空間。目前,國內具備獨立生產六氟磷酸鋰能力的多家企業都在積極擴大產能,龍頭企業多氟多已于2014年投產2,000噸電解質生產線,九九久也已建成投產400噸的電解質生產線,新增1,600噸產能生產線也在建設中。


快速增加的六氟磷酸鋰產能已經超出了市場實際需求。六氟磷酸鋰的全球需求量約為5,000噸,而行業整體產能已超過市場需求量的兩倍。事實上,產能過剩的負面效應已經顯現。六氟磷酸鋰的市場價格已由2010年的每噸33.5萬元降至2013年的每年16萬元。隨著產能在今明兩年集中釋放,預計六氟磷酸鋰價格將持續下降。

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