新能源汽车电池正极材料解析

来源: 搜狐汽车

发表于: 2018.06.17
   

 

原标题:新能源汽车电池正极材料解析

来源:紫峰资本,由阿基米德先进技术网编辑整理

一、正极材料产业简介

1.作用

锂离子电池分布在生活中的每一个角落,其应用领域包括电动汽车、手机、平板电脑、无人机及其他各类电动工具。作为电能的载体和众多设备的动力来源,可以说,离开了锂离子电池,当今的物质世界就会受到很大影响。

正极材料作为目前锂离子电池里面主要的储存锂离子的地方,其性能直接影响锂离子电池的性能(正极材料的质量比一般为3:1-4:1,因此正极材料起到决定性影响),其成本的高低也决定锂电池成本的高低。

在新能源汽车成本构成中,电池占了很大的比重,大约在40%左右。其中电池主要由正极材料、负极材料、电解液以及隔膜构成。正极材料成本占整个电池的比例最高,约占35%,同时也是提升续航里程的最主要部分。

2.几种常见正极材料对比

正极材料主要分为三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂四大类。

三元材料是镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂为代表的多元金属复合氧化物,能够充分发挥三种金属的优势,电池容量较高,是动力电池主要正极材料之一,主要用于乘用车。

磷酸铁锂原材料低廉,循环性和安全性好,但容量较低,主要用于动力电池当中的客车和物流车。

锰酸锂资源丰富,价格便宜,安全性好,但循环性差,高温中衰减严重,少量用于动力电池中。

钴酸锂能量密度高,但价格高且不环保,目前主要用于3C产品数码电池中。

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3.行业产业链

正极产业链包括:上游的原材料厂家;中游的材料制造商;下游消费电子、动力电池等各个应用领域。

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二、国内正极材料产业现状分析

1.产量分析

得益于国内终端新能源汽车增长持续、高端3C数码市场需求稳定和钴酸锂、三元材料海外需求加大,国内正极材料产销得以增加。

其中三元材料2017年总产量8.6万吨,同比产量增加了58.38%,主要受新能源乘用车和专用车、锂电自行车、低端数码电池等市场带动。

钴酸锂材料产量4.5万吨,同比有增长28.9%。其主要受国外3C数码市场的需求拉动,同时国内高端智能数码电池需求增长。

锰酸锂材料产量2.1万吨,同比增长16.6%。在新能源客车市场、电动自行车、电动工具、数码三元混合锰酸锂等增长明显。

磷酸铁锂2017年总产量5.8万吨,同比增长基本持平,只有1.75%。从产值来看,2017年国内正极材料产值413亿,约21万吨,同比增长了98.56%。

2.价格走势

2017年锂电正极四大材料价格有较大幅度波动,其中三元材料与钴酸锂上涨幅度最大,锰酸锂其次,而磷酸铁锂最小,四大材料各自波动不一。

主要原因有:

1)上游原材料碳酸锂、钴金属、镍金属价格同比大幅上涨,涨幅超过15%,导致三元材料、钴酸锂价格跟随上涨;

2)无水磷酸铁国内产能过剩,市场竞争激烈,其价格同比每吨下降超过20%,因此使得碳酸锂价格上涨的情况下,磷酸铁锂材料出现下滑趋势;

3)以当年磷酸铁锂电池需求量来看,其材料国内产能已严重过剩,加上动力电池补贴与能量密度挂钩,因此大部分电池企业转型三元,并对铁锂材料价格形成压力;

4)锰酸锂价格历年波动情况相对稳定,其价格波动主要受碳酸锂价格影响较大。

3.存在的问题

目前,由于我国正极材料产能主要集中在低端产品,在一些高端产品,比如高性能三元材料等领域目前产能仍有不足。

国内正极材料领域低端产品竞争比较激烈,毛利率也较低;高端产品的毛利率则较高且竞争相对平稳。现在高端的三元材料与钴酸锂仍以进口为主。

因此,锂电正极材料行业目前整体来看处于供大于求的阶段,未来主要驱动力来自于动力电池的需求增长情况。并且在产品分布方面,低端产品产能过剩,高端产品供给不足。

三、行业企业2017年状况

在2017年度,前十大正极产能中,湖南杉杉资本遥遥领先其他公司,达到年产总量4.3万吨,最低的巴莫科技也达到1万吨的产量。

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十家企业当中,杉杉股份实现营业收入827,054.09万元,同比增长51.07%;实现归属于上市公司股东的净利润89,611.51万元,同比增长171.42%。主要系本期公司锂电池材料正极业务经营业绩同比大幅增长,同比增长179.54%,占据总营收的51.5%。

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格林美2017年实现营业收入107.52亿元,同比增长37.22%;实现净利润6.1亿元,同比增长131.42%。报告期内,与邦普循环签署了建设2万吨/年三元正极材料产线合作协议,进一步夯实了公司向国内最大动力电池企业CATL提供三元材料的能力,保障了格林美三元电池材料在国内的市场地位。

厦门钨业2017年度报告显示,公司当年度实现营收141.88亿元,同比增长66.37%;实现归属上市公司股东净利润6.18亿元,同比增长320.66%。其中,以正极材料为主的锂电池材料相关业务电池材料营收40.81亿元,同比增长99.02%,占总营收比重达28.76%。符合此前业绩预期。

而在其中,各家的主要产品类型如下(排名不分先后):

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四、三元材料的未来预测

1.市场占有

2017年全国正极材料产量为21万吨,同比增长3成,其中三元材料8.6万吨、磷酸铁锂5.8万吨、 钴酸锂4.5万吨、锰酸锂2.1万吨,三元材料接替2016年磷酸铁锂成为2017年增速最高的正极材料,受益乘用车接替客车成为新能源车重要增量。

在2018年首批公示的36款新能源乘用车配套电池类型中,三元锂电池25款,占比达69%,相比2017年增加了46%。

从以上数据可以看出, 当前新能源乘用车的动力电池采用三元材料电池正成为新趋势。而从今年初工信部公布首批推荐目录以来,市场内的锂电企业从推荐目录的差别中,灵敏地嗅到了新的商机——三元材料电池将成为主流。如沃特玛、比亚迪、国轩高科、力神等部分大企业在今年年初也纷纷开始布局三元材料的产能。

从上游原材料企业布局的大动作,和中游锂电企业的加大三元材料的产能布局,再到推荐目录上乘用车采用三元材料电池的比例突增,都在释放着三元材料电池的春天或将到来的信号。

值得一提的是,随着国家对新能源汽车的能量密度要求逐年提高,未来三元材料的市场比重将有望持续提升。由此可预见,三元材料的趋势已基本明确。

2.技术走向:高镍三元材料未来趋势明显

三元材料是指镍钴锰,它们具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价的特点,此外,三种元素之间具有良好的协同效应,因此受到了广泛的应用。在氧化还原储能中,镍是主要的成分,通过提高材料中镍的含量以有效提高材料的比容量,是三元材料再往前迈进的关键问题。

一般来说,高镍的三元正极材料是指材料中镍的摩尔分数大于0.6的三元材料,这样的材料具有高比容量和低成本的特点,但也存在容量保持率低,热稳定性差等缺陷。但通过制备工艺的改进可以有效改善材料性能。颗粒的微纳尺寸以及形貌结构,在很大程度上决定着高镍三元正极材料的性能。因此目前主要的制备方法是将不同原料均匀分散,通过不同生长机制,得到比表面积大的纳米球形颗粒。

高镍三元锂离子电池正极材料凭借比容量高、成本较其他两种元素低和安全性优良等优势,成为研究的热点,被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。

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