三元材料成鋰電池發(fā)展趨勢 ，相關(guān)公司有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-18 11:19
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新能源汽車板塊成為市場的焦點(diǎn)板塊，連續(xù)大漲兩天，后半周跟隨大盤小幅回調(diào)，鋰電池板塊作為子板塊，走勢比之新能源汽車板塊整體走勢更為強(qiáng)勁。
鋰電池板塊指數(shù)突破了重要壓力線，強(qiáng)勢特征非常明顯。
對(duì)于純電動(dòng)汽車來說，電池成本占總成本的42%左右，是占比最高的部分。電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液四部分組成。放電時(shí)鋰離子與電子從負(fù)極脫出，電子經(jīng)由外部電路到達(dá)正極，而鋰離子則通過電解液進(jìn)入正極。鋰離子、正極材料以及電子在正極重新結(jié)合完成電流傳導(dǎo)，隔膜則主要是將正極和負(fù)極隔離從而防止短路。
※圖片來自Vsat資訊-新能源汽車專題
純電動(dòng)汽車的短板在于續(xù)航里程，未來提升競爭力的關(guān)鍵也就在于降低成本和提高里程。而正極材料決定著電池的容量（續(xù)航里程）、壽命等多方面核心性能，故而正極材料是電池最為重要的環(huán)節(jié)，成本占比高達(dá)30%-40%。隔膜技術(shù)壁壘和成本都比較高，難點(diǎn)在于微孔結(jié)構(gòu)成型技術(shù)與基底材料，目前占比約20%。負(fù)極材料主要以石墨為主，電解液主要以六氟磷酸鋰為主，成本占比相對(duì)較低，分別為15%和10%左右。
正極材料種類較多，主要包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰，其中三元鋰分為鎳鈷錳NCM以及鎳鈷鋁NCA,，由于三元材料使用了鈷等貴金屬，故而成本相對(duì)較高。
磷酸鐵鋰是鋰電池初期主導(dǎo)路線，主要由于其原材料價(jià)格低、壽命長、安全性能高，但其缺點(diǎn)恰恰在于能量密度最低，位于100-120Wh/kg區(qū)間，上限160Wh/kg，嚴(yán)重制約了續(xù)航里程。2017年工信部發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》指出在2020年動(dòng)力電池單體比能量需達(dá)到300Wh/kg，力爭350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭260Wh/kg、2025年力爭350Wh/kg,而現(xiàn)在技術(shù)水平下的磷酸鐵鋰相去甚遠(yuǎn)。
而三元鋰電池比能量較高，位于150-200Wh/kg區(qū)間，故而市場占比逐年上升。但三元材料熱穩(wěn)定性相對(duì)較差，在200攝氏度下易分解氧氣為電池高溫助燃，而磷酸鐵鋰分解溫度在700攝氏度并且不產(chǎn)生氧氣。
目前基于安全性，商用車仍然較多使用磷酸鐵鋰，而乘用車逐步切換到三元鋰路線。目前能量密度是最大的瓶頸，而三元鋰路線的熱穩(wěn)定性短板則可以通過配套使用效率較高的熱管理系統(tǒng)加以彌補(bǔ)。故而使得三元鋰路線有望逐步成為后期技術(shù)主流路線。
從汽車廠商來看，比亞迪、上汽、北汽等廠商逐步從磷酸鐵鋰向三元鋰過渡，并已有相應(yīng)車型落地，而吉利、眾泰以及奇瑞則直接切入三元鋰電池。而國際主流廠商特斯拉Model S、寶馬i3、日產(chǎn)Leaf均采用三元鋰電池。而就目前來看，磷酸鐵鋰依然占據(jù)主流，2016年出貨量高達(dá)20.33GWh,占比高達(dá)72.49%，而三元鋰出貨量為6.29GWh,占比22.44%仍然比較低。
所以，從上游金屬資源角度，鎳鈷錳鋰值得關(guān)注，對(duì)于各鋰電池廠商的主導(dǎo)技術(shù)路線以及發(fā)展方向、技術(shù)水平也都值得更進(jìn)一步研究。在此我們謹(jǐn)拋磚引玉、啟迪思考。
對(duì)磷酸鐵鋰材料廠而言，最大困境在于客車市場銷售增速放緩，而儲(chǔ)能領(lǐng)域難以短期上量。同時(shí)，受制于磷酸鐵鋰電池本身能量密度的短板，無法抓住乘用車這一高速增長的市場。
真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，2018年前三季度，在29.5GWh的動(dòng)力電池總裝機(jī)量中，EV乘用車市場前3季度累計(jì)裝機(jī)16.1GWh，占比達(dá)54.4％，排名第一。單看今年9月的數(shù)據(jù)，電動(dòng)乘用車實(shí)現(xiàn)裝機(jī)3.31GWh，比去年的總和還多，同比增長高達(dá)165.6％。
“以前是得電動(dòng)客車者得天下，現(xiàn)在是得電動(dòng)乘用車者得天下。”墨柯說。
今年前三季度，在電動(dòng)乘用車16.06GWh的總裝機(jī)量中，13.98GWh采用三元電池，占比約為87％；而磷酸鐵鋰電池占比僅12％。“還有少數(shù)乘用車在用磷酸鐵鋰電池。比如，不追求高續(xù)航、用于城市通勤的乘用車，或者低速車。”天風(fēng)證券分析師楊藻指出。
磷酸鐵鋰電池和三元電池能量密度差距有多大？“目前磷酸鐵鋰單體電芯能量密度約在140-150Wh/kg，電池系統(tǒng)能量密度約為110－120Wh/kg。而常見的三元電池單體電芯為200Wh/kg，系統(tǒng)能量密度約在140Wh/kg。”羅煥塔告訴中國證券報(bào)記者。
為何高能量密度成為電池廠、車企競逐的目標(biāo)？一方面受補(bǔ)貼政策引導(dǎo)。根據(jù)2018年6月實(shí)施的補(bǔ)貼新政，電池系統(tǒng)能量密度補(bǔ)貼門檻由2017年的90Wh/kg提升105Wh/kg，105（含）-120Wh/kg的車型按0.6倍補(bǔ)貼，120（含）-140Wh/kg的車型按1倍補(bǔ)貼，140（含）-160Wh/kg的車型按1.1倍補(bǔ)貼，160Wh/kg及以上的車型按1.2倍補(bǔ)貼。換言之，搭載磷酸鐵鋰電池的乘用車只能拿到0.6倍或1倍的補(bǔ)貼，而三元電池一般而言至少能拿到1倍以上補(bǔ)貼。
另一方面，對(duì)于乘用車而言，系統(tǒng)能量密度高低至關(guān)重要。電池的能量密度指的是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能，會(huì)影響到車輛的續(xù)航里程。“舉個(gè)例子，200公斤電池包，如果能量密度是140Wh/kg，200KG可以裝28度電。如果能量密度是120Wh/kg，200KG可以裝24度電。這對(duì)乘用車而言很要命，因?yàn)槌擞密噧?nèi)部空間有限，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只有200公斤左右的重量留給電池包，裝28度電當(dāng)然比24度電跑得更遠(yuǎn)。”墨柯告訴記者。
頭部磷酸鐵鋰電池廠正在努力補(bǔ)足這一短板。比亞迪相關(guān)人士向中國證券報(bào)記者透露，目前公司磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)層面能量密度最高可以做到140wh/kg。
國軒高科今年9月接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示，已完成了磷酸鐵鋰單體能量密度由170Wh/kg向180Wh/kg產(chǎn)線升級(jí)改造。接近三元523的性能指標(biāo)，且能滿足新能源汽車300公里以上的續(xù)航里程。同時(shí)計(jì)劃2019年將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度最高提升至接近200Wh/kg。
頭部企業(yè)尤其是早期技術(shù)路線偏向磷酸鐵鋰的企業(yè)多在進(jìn)行兩手準(zhǔn)備，提升磷酸鐵鋰技術(shù)路線的同時(shí)，蓄力發(fā)展三元電池。
上述比亞迪相關(guān)人士指出，目前比亞迪商用車和E6仍然在使用磷酸鐵鋰電池，乘用車今年已經(jīng)全部換裝三元電池。2018年，比亞迪在青海新增了24GWh的三元電池產(chǎn)能，加上截至2017年底16Gwh的總產(chǎn)能（其中6Gwh是三元電池，10Gwh是磷酸鐵鋰電池），預(yù)計(jì)2019年年底動(dòng)力電池總產(chǎn)能達(dá)40Gwh。
國軒高科表示，正全力推進(jìn)三元電池開發(fā)及投產(chǎn)，已完成原有兩條111產(chǎn)線升級(jí)為三元622產(chǎn)線的改造，并已穩(wěn)定、批量向客戶供貨。同時(shí)新建的4GWH升級(jí)版三元產(chǎn)線，已經(jīng)完成一條產(chǎn)線的打通，預(yù)計(jì)四季度供貨。
“以前走磷酸鐵鋰路線的中小電池廠要轉(zhuǎn)換三元路線就沒那么容易。一來原來上游供應(yīng)商的關(guān)系都在磷酸電池體系上，要重新建立三元體系比較困難；二來還要與現(xiàn)有電池廠在客戶資源上展開競爭。
