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锂电池三元正极材料市场分析

北极星储能网  来源:ValueDigger    2018/5/16 15:19:04  我要投稿  

北极星储能网讯: 在2014年之前,全球正极材料的主要产品是钴酸锂,其主要应用于3C消费领域,在2013年占全球正极材料的产量约42.11%。

但是随着新能源汽车行业的发展,车用动力锂电池的需求量迅速增加,而车用锂电池目前主要使用的正极材料为磷酸铁锂(中国新能源汽车主流正极材料)和三元材料(以特斯拉为代表的新能源汽车企业主流正极材料)。

因此,从2014年开始三元材料和磷酸铁锂正极材料的全球产量开始暴增,其中磷酸铁锂从2013年的0.8万吨,增长到2016年的7.48万吨,年复合增长率为110.67%。三元材料的产量从2013年的3.9万吨,增长到2016年的12.90万吨,年复合增长率49%。

据起点研究(SPIR)统计,2017年全国正极材料产量为21万吨,相比2016年的16万吨同比增长 31.25%。其中三元材料成为2017年增长最快的正极材料。三元材料(NCM)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。受限于政策对三元材料的解禁,磷酸铁锂(LFP)2017年总产量5.8万吨,同比增长基本持平,仅为1.75%。三元材料已经替代了磷酸铁锂成为正极材料行业的主流趋势。

2016-2017年国内正极材料年产量(万吨)


2017 年3 月1 日四部委发布《促进汽车动力电池产业发展行动方案》以及2017年4月6日三部委发布《汽车产业中长期发展规划》提出目标,到2020 年,新能源汽车年产销达到200万辆,动力电池单体比能量超过300Wh/kg(力争实现350Wh/kg),系统比能量力争达到260 Wh/kg,成本降至1元/Wh以下;到2025 年,单体比能量达500 Wh/kg,系统比能量达到350Wh/kg。受政策性影响,新能源汽车动力电池要求能量密度不断提高,而目前市场成熟化的各正极材料路线中,NCM被认为是实现规划目标最有效的方案。

2017年,中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会(以下简称“动力电池应用分会”)对国内50家主流电池企业统计后发现,布局三元电池的企业占比高达约94%。从2017年全球主要电池企业的动力电池装机量看,三元及复合材料电池累计装机量达12.09GWh,占比高达48.2%。比亚迪曾是磷酸铁锂技术路线的坚定践行者,目前已开始向三元转型。2017年8月,比亚迪与合肥国轩高科等共同设立合资公司,从事锂离子电池三元正极材料前驱体项目,比亚迪正式向三元材料方面布局。2017年年底,比亚迪动力电池总产能达到16GWh,其中磷酸铁锂10GWh,三元6GWh;2018年年底,比亚迪动力电池总产能将达到26GWh,其中三元16GWh。比亚迪方面透露,从2018年开始,除商用车外,其它所有新车型都将采用三元电池。

高镍三元是正极企业发展的方向

三元材料的高镍化包括NCM622、811体系与NCA体系,是未来三元电池发展的重要趋势。NCA材料镍含量高,能量密度类似NCM811型,压实密度接近NCM523型。由于NCA的合成难度较高,目前市场主要被日韩等外企所垄断,国内仅有少数几家企业在试生产。我国由于NCA制造技术和供应端的落后,短期内难以出现大规模的NCA电池产能,但国内技术领先企业在NCM811材料上的研发未来或可与国际巨头主推的NCA材料抗衡。目前对我国NCM三元材料的发展预期较为一致,即由最早生产NCM111变为大量生产NCM523,目前不少电芯龙头企业已经攻克NCM622技术,未来则进一步集中于NCM811。

NCM系不同类型材料性能对比


资料来源:高工锂电,申万宏源研究

目前国内三元材料型号以523为主,目前我国NCM622的技术难关已被突破,其中当升、宁波金和等正极材料企业都形成了规模的NCM622材料供应能力,国轩、CATL等电芯企业也己经实现了622电池的产业化应用。目前NCM811材料也有部分企业实现批量化生产如宁波金和、当升科技以及巴莫科技等。国内三元材料技术竞争激烈,产品更新换代速度较快,过去使用较多的数码类NCM111和NCM532三元材料正面临淘汰的尴尬局面,厂商们开始力推NCM622 以及NCM811等三元材料,高镍三元材料将进入产业化高速发展期。

高镍正极材料无论是从产品和技术溢价来说显著优于其他正极材料。从产品差异化角度来说,NCM811拥有更高能量密度,比NCM523高出23%。从技术溢价角度上看,高镍正极材料能享受到技术溢价,单吨盈利将有巨大提升。根据西部证券的相关测算,NCM622、NCM811 的单位成本分别比NCM523减少6%、14%。 而从单位售价来看, NCM622的单位售价比NCM523高出4%。根据NCM622和NCM523的历史价差图,可以看到 NCM622单位利润比NCM523 高出 1万元/吨,NCM811单位利润比NCM523要高出3-4万元/吨,这意味着高镍正极材料在成本大幅下降的同时,还能享受较高的技术溢价。因此,未来高镍产品的推出将带来产品差异和技术溢价,具备高镍前驱体产能,率先实现高镍产品稳定供货的公司有望脱颖而出,提升市占率。

不同结构三元正极成本估算(单位:元/kg)


不同结构三元正极单位价差估算(单位:元/kg)


资料来源: 亚洲金属网, CIAPS, 西部证券研发中心

国内电池企业方面,比克电池率先宣布量产NCM811圆柱动力电池,电池能量密度已经提高到232Wh/kg,后续300Wh/kg的产品也即将面世。鹏辉能源则对外透露,公司使用NCM811材料2.8Ah、3.0Ah圆柱18650电池已经量产并且供货给相关整车厂。国轩高科最近在接受机构调研时表示,公司承接国家科技部300wh/kg高能量密度重大科技专项目前进展顺利,公司已开发出三元811软包电芯,能量密度到达302wh/kg。国轩高科目前已开始建设相关产品中试线,计划2019年开始建设产线。此外,国轩高科已确定为福特与众泰合资公司开发的第一款车型提供三元622动力电池。虽然被普遍看好,但高镍NCM811产品在汽车动力电池领域实现规模化应用还任重而道远,目前NCM811产品在新能源汽车上的应用只有少数个案。

现有低端产能过剩的问题较为突出

据起点研究(SPIR)的数据统计, 2017年全国正极材料产量为21万吨,其中三元材料2017年总产量8.6万吨,同比增加了58.38%。据统计,2018年正极材料产能可达到近50万吨,根据各公司的规划,三元材料产能将实现55%以上的增长。

当前国内三元正极材料虽产能充足,但产能结构不佳,存在低端过剩而高端稀缺的现象。据统计数据显示,国内正极材料产能中三元材料产能占比约为39%,虽已超越磷酸铁锂成为当前最主流的正极材料,但目前三元材料的产能集中在NCM111与NCM523中。而由于生产工艺的差别,高镍三元材料与低镍材料产线不易实现共通,现有的NCM111甚至NCM523产线是不能够直接切换成NCM622或NCM811产线的,由于高镍三元壁垒较高,需要一定的积累沉淀高镍三元材料的生产工艺较为复杂,对生产设备和环境要求较高,现有的生产线无法直接作为NCM622或NCM811产线应用,需要重新设计和建造,增加大量资金投入。同时,镍比例越高,正极材料的热稳定性就越差。在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍电池会存在安全隐患。且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一个待解的问题。作为应用到汽车产品中的关键部件,高镍产品在安全方面仍然需要有更大程度的改进。可以说目前国内尚不具备成熟的制备技术和大规模批量生产能力,甚至未来三年将出现一定数量的产能缺口。

同时由于整车企业对新技术和新产品应用在车型时非常审慎,各大车企对电池供应商都有严格而复杂的认证程序,电池企业和产品都需要接受高难度的测试和验证,所需时间较长。因此率先取得技术突破以及较早布局的企业拥有很大的时间优势。目前多家企业准备或是已经布局三元材料尤其是高镍三元材料生产线,我们预计 2019-2020年会有大规模产能爆发。但目前可以开始批量供应 NCM622及811的企业数量仍然有限,未来当高镍三元应用普及时,低镍产线容易陷入产能过剩的尴尬境地。

上游产业链整合可有效降低生产成本

2017年由于上游原材料碳酸锂、钴金属、镍金属价格大幅上涨(涨幅超过15%),带动前驱体价格上涨。原料价格提升加上下游需求旺盛,导致2017年三元材料价格增长了53%(NCM523)。

从整个产业链角度看,一方面上游资源涨价阶段,议价能力极强,且盈利情况非常好;同时下游电芯企业竞争激烈,降价压力巨大;因此中游正极厂商将面临成本上升、销售价格承压的双重压力,利润上升困难。2017 年各正极公司毛利率水平均处于较低水平,业内平均毛利率为10-20%左右,而拥有上游资源优势的公司的毛利率可达20%以上。

理想的情况下,正极材料企业应该不断向上延伸产业链,形成完整的上游资源-金属盐-前驱体-正极材料的产业链,才能有效的降低生产成本。前驱体产能的配套有利于高性能正极材料的研发。前驱体是高度定制化的中间产品,前驱体的质量直接决定正极材料产品的理化性质,前驱体与正极材料产能的配套有利于高性能正极材料的研发,更利于生产高质量的产品,实现技术的突破。

此外,与下游客户深度绑定、协同发展对正极企业来说同样非常重要。新能源汽车的申报目录要求标明动力电池供货商和相应的正负极材料供应商,因此动力电池正极材料与下游电池厂商存在深度绑定关系。同时,大型动力电池企业希望上游材料供货稳定,因此拥有稳定供货能力的正极材料企业更易取得与大型电池企业的合作。电芯环节正处在洗牌阶段,但格局已相对清晰,CATL、国轩等电芯龙头厂商集中度正在快速提升。而考虑到正极材料行业产能的供过于求,正极材料企业议价能力较弱,这导致与下游客户有长期合作、成为核心供应商的企业,长期看具有一定先发优势。

国内主要三元材料企业主要客户


资料来源:公司年报、新三板智库整理

小结

毫无疑问,高镍路线是国产动力电池在下一阶段的主要提升方向,由于高镍三元的技术壁垒较高,在制备工艺、设备、生产环境以及配套高压电解液等方面的要求都远远高于普通三元材料,因此对企业的研发实力提出了更高要求,需要迅速匹配下游车厂及电池厂对于高能量高密度电池发展的需要,这也将加速中小型电池企业的淘汰。同时作为正极材料企业除了技术实力走在前端外,对上游原料材料的把控能力同样也至关重要,需要合理规划并掌握上游的产业链条,才能保证配套自身高性能正极材料的研发,并有效降低生产成本。

原标题:三元正极材料市场分析

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