中国锂电池产业迁移路径及锂电池产业发展趋势

日期:2019-11-03编辑作者:北京赛车官方正版投注

预计2017年我国磷酸铁锂电池产量约为10.82万吨,2018年约15.01万吨,2019年也20.9万吨,2020年也29.16万吨,2021年约40.66万吨,2022年约56.62万吨。

锂离子电池是指依靠锂离子在正极和负极之间移动实现化学能与电能相互转化的装置。锂电池的上游原材料主要包括镍钴锰、锂矿和石墨矿,由此构成正负极材料、电解液、电极基材、隔膜等;中游则是将正负极材料、电解液、电极基材、隔膜组装成电芯后进行制造和封装;下游是锂电池的应用领域。

我国锂电池正极材料行四大业发展有利因素分析

图表:2017-2022年中国磷酸铁锂电池行业产量预测

随着数码类电子产品和新能源动力类产品的广泛应用核普及,锂离子电池产业已经发展形成专业化程度高、分工明确的产业链体系,全球锂离子电池市场取得了较快的增长。2010年,全球锂电池市场规模约为120亿美元,到2017年市场规模已大幅增长至442亿美元;据前瞻产业研究院测算,2018年,全球锂电池行业市场规模预计达493亿美元。

1、低端产品过剩,高端产品不足。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。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。

随着新能源汽车行业快速发展,其对磷酸铁锂电池的需求将进一步增加,行业技术的不断提高也有助于行业需求的增强。未来,磷酸铁锂电池供过于求的局面将有所缓解。

锂电池产业迁移路径

据前瞻产业研究院发布的《中国锂电池正极材料行业发展前景与投资预测分析报告》统计数据显示,随着国内锂电池制造业的快速发展,2016年我国锂电池正极材料产量为21.60万吨,到了2017年我国锂电池正极材料产量增长至32.30万吨,同比增长49.54%。截止至2018年前9月,我国锂电池正极材料产量为22.63万吨,同比增长13%。预测2019年我国锂电池正极材料产量将突破50万吨,达到53.7万吨,未来五年(2019-2023)年均复合增长率约为17.02%,并预测在2023年我国锂电池正极材料产量也将突破百万吨,达到了100.7万吨。

磷酸铁锂电池行业应用趋势预测

中国锂电池产业发展趋势

锂电池正极材料行业产品更新换代速度快、性能要求不断提高。此外,替代技术如燃料电池、锂硫电池、锂空电池虽然距离大规模产业化还有待时日,但不排除未来出现技术革新替代现有产品的风险。

磷酸铁锂电池供需平衡预测

三元锂电池的发展势头之所以如此迅猛,背后靠的是国家对新能源汽车补贴政策的不断调整变更的因素。对比2017年新能源汽车补贴政策,2018年补贴在乘用车方面不仅重新划分了续驶里程区间,还对动力电池的能量密度通过系数变化和调档的方式提出更高的要求,对于百公里电耗量系数也分档进行划分,同时,电池能量密度系数可以与百公里电耗系数叠加。

数据来源:前瞻产业研究院整理

数据来源:中研普华测算

根据Benchmark的数据,全球锂电池市场将进入垄断阶段。到2023年,全球锂电池产能将达到658GWh,而全球前十大电池企业在2023年的产能将达到299GWh,占到全球总产能的45%。

国际上有一定产能和知名度的正极材料公司主要集中在日本、中国和韩国,国际上其他国家的正极材料企业规模普遍偏小,产品也较为单一,因此上述三国全球正极材料行业公认的三大巨头国家。

随着磷酸铁锂电池行业的发展,其应用的要求不断提高,技术含量不断提高,应用领域也不断扩展。

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2、与日韩先进企业有一定差距

图表:2017-2022年中国磷酸铁锂电池行业市场规模预测

据统计,2016-2018年动力锂电池的出货量和装机量均逐年增加。2018年中国锂电池出货量102GWh;其中动力电池出货量达65.0GWh,占比达63.7%;数码电池出货量增长不大,手机、移动电源等出货量减少,电动工具等小3C领域应有有所增加,整体占比下滑;储能增速超过40%,占比有所增长。动力领域逐渐成为锂电池的第一大需求产业。

2016-2023年我国锂离子电池产量统计情况及预测

磷酸铁锂电池市场规模预测

技术驱动三元锂电池发展

受锂电池及其下游行业快速发展的驱动,锂电池正极材料增长较为迅猛。作为电动汽车的关键零部件,动力锂电池是影响整车性能、成本及用户使用体验的关键部件之一,也是整车成本中占比最大的零部件,其成本占整车成本的一半。细分来看,正极材料、负极材料、隔膜及电解液四大关键材料的成本占电池成本的八成以上。其中正极材料的成本也占据了锂离子电池总成本的40%左右。

磷酸铁锂电池行业发展趋势

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2016年中国锂离子电池产量为78.4亿只,同比增长35.8%。到了2017年中国锂离子电池产量增长至111.1亿只,同比增长31.3%。截止至2018年12月,我国锂离子电池产量为137470.9万只,同比增长16.1%,较上月增加18490.8万只。2018年1-12月我国锂离子电池产量累计1398713.9万只,较去年同期增长12.9%。预测2019年我国锂离子电池产量将达到154亿只,未来五年(2019-2023)年均复合增长率约为16.43%,并预测在2023年我国锂离子电池产量将达到283亿只。

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上游材料短缺形成了比较严重的制约,钴资源的短缺直接制约我国高比能量动力电池的发展。另外,地壳中锂元素的比例约为0.0065%,其丰度在各种元素中居第27位。海水中锂的总储量达2600亿吨,但浓度太小,提炼困难。世界盐湖锂资源主要分布在智利、阿根廷、中国及美国。花岗伟晶岩锂矿床主要分布在澳大利亚、加拿大、芬兰、中国、津巴布韦、南非和刚果。印度和法国也发现伟晶岩锂矿床,但是不具有商业开发价值,目前世界上只有少数国家拥有可经济开发利用的锂资源,资源的缺乏将制约行业的规模化发展。

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磷酸铁锂电池行业需求预测

2019年锂电池市场景气度回升,主要是补贴退坡预期已经逐步被市场所消化。为应对2019年补贴的退坡,汽车企业积极应对行业变化,升级成型提升续航里程,加速去老旧库存。未来,锂电池行业市场规模将不断扩大,动力领域将仍然是锂电需求的最大突破口;三元锂的技术优势大,磷酸铁锂的价格优势大,未来二者需求将比重;从产地上来说,东部仍然将是主要产地,但未来将向中部地区转移,将东部的资源集中于发展高端锂电池。

2018年全年我国锂离子电池产量接近140亿只

目前磷酸铁锂电池被广泛应用于混合动力汽车、电动工具、电动自行车、电动助力车、发电储能装置等各个领域。磷酸铁锂电池的出现是锂离子电池材料的一项重大突破,成为各国竟相研究的热点。目前磷酸铁锂产品正处于行业的萌芽阶段,而中国环境问题突出,能源问题紧张,因此磷酸铁锂电池产业具备良好的发展前景。

制造中心从日本转移到中国

2、产业高速发展,形成产业基地

数据来源:中研普华测算

锂电池具有的优点使其成为了人类21世纪重点发展的理想二次能源。在过去5年来,锂电池在下游消费品领域发展迅速,其中,笔记本和手机是锂电池的两大应用领域。下游需求的大幅扩张利好锂电池行业发展,从供给数据看,2008-2018年中国锂电池产量逐年增加;2012年和2016年产量大幅增幅的两个时间节点,2012年是由于智能手机的普及,2016年是由于电动汽车的应用,从消费电池驱动发展到动力电池驱动的阶段。

锂电池正极材料行业基本概况分析

磷酸铁锂电池行业供给预测

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日韩两国在正极材料行业发展较早,近几年来一直致力于三元材料等高端正极材料产品,而国内方面,由于多方面的原因,锂电正极材料产业在过去的发展中心集中在磷酸铁锂,近两年来随着新能源汽车行业的发展,国家和企业逐步重视三元材料行业的发展,但在技术方面仍然和日韩先进企业有一定的差距。

未来磷酸铁锂电池必将成为动力电池的主流。而纵观全球,磷酸铁锂电池目前发展的瓶颈是其正极活性材料磷酸铁锂材料本身的产业化。因此世界各界的研究院及高校对磷酸铁锂材料的关注异常火热,但真正实现批量化生产企业却为数不多。技术的进步将成为磷酸铁锂电池行业最重要的发展趋势之一。

正极材料是电池中锂离子之源,其性能直接关系到电池性能,是锂电能量密度的基础,是锂电池中最关键的功能材料。锂电池按正极材料分类,主要有三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂这四种,对应的负极材料一般都是石墨。2018年,三元锂电池的装机量占比最高,达58.17%,装机量增速同比达107%;其次是磷酸铁锂电池,占比为39%,装机量增速同比为23%;而锰酸锂和钛酸锂电池二者合计不超过3%,装机量呈负增长。

4、技术不断创新

磷酸铁锂作为新型高能锂离子电池的正极活性材料及电子材料产品,随着电池工业及电子工业的发展,具有广阔的市场前景。在未来的两三年内,磷酸铁锂的市场需求量将达5万吨以上,尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂的需求将大幅增加。

目前业界普遍认同的是按锂离子电池及类似产品功能与应用领域的不同,将其划分为消费型、动力型和储能型三种。消费型主要应用于手机、平板和笔记本电脑、MP3/MP4 播放器、数码产品等。动力型主要应用于各种电动自行车、电动汽车、电动工具、大功率器件等。储能型电池与独立或离网系统相关,主要应用于小型储能电源与UPS、通信基站储能、新能源储能等。

1、列入重点新材料首批次应用示范指导目录。2017年7月14日,国家工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录》。《指导目录》涉及新能源领域的新材料有4项,包括高性能锂电池隔膜、镍钴锰酸锂三元材料、负极材料、高纯晶体六氟磷酸锂材料。

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数据来源:前瞻产业研究院整理

根据国家统计局数据,对比2015年和2018年各省市锂离子电池的产量情况发现:第一,在全国锂离子电池产量大幅增加的背景下,上海、山东、北京、黑龙江和青海地区的锂离子电池产量减少;第二,产地集中度下降,广东、江苏、福建的市场份额均下降,但广东省锂电池产量仍在40%以上;第三,河南、湖北的市场份额显著上升,天津、江西市场份额显著下降。

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随着各国政府环保意识的不断加强,新能源产业备受关注,政府不断出台相关政策进行扶持,如美国政府作为全球新能源经济的引领者,持续发力新能源汽车产业。智能手机、平板电脑、可穿戴式智能设备、移动电源、新能源汽车、电动自行车、电动工具及储能电站的应用和普及,将给锂离子电池产业带来前所未有的发展机遇,全球锂离子电池市场将继续保持稳步增长态势。据Benchmark Mineral Intelligence预测,2023年全球锂电池产能将进入1TWh时代,达到1102.5GWh。从预测数据来看,中国将成为全球锂电池产业的重镇;2023年,中国的锂电池产能将达到405GWh,占全球的61.55%;2028年占全球的57.23%。

预测2019年中国锂电池正极材料产量将突破50万吨

全球锂电子电池产业稳步增长,进入垄断时代

依托昆明理工大学建设的云南省先进电池材料重点实验室,主要围绕锂离子电池及关键材料开展研究,开发了锂离子三元电池正极材料、电池制备及管理等核心技术。“十三五”以来在核壳结构长寿命高镍正极材料技术开发方面取得新突破,显著提升了高镍正极材料的循环稳定性。

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我国锂电池正极材料行业发展不利因素分析

从2012-2018年我国的新能源汽车销量情况来看,处于逐年增长的趋势。在2018年汽车产销整体下滑的背景下,新能源汽车依然保持高速增长,2018年国内新能源汽车产销分别为127万辆和125.6万辆,同比增长59.8%和61.7%;其中,纯电动车汽车产销分别完成98.6万辆和98.4万辆;插电式混合动力汽车分别完成28.3万辆和27.1万辆。新能源汽车销量逐年增长,对于锂电池的需求量也在不断扩张。

目前锂电池正极材料主要包括三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等。其中,磷酸铁锂更多的应用在动力电池和大型储能领域;锰酸锂主要应用于动力电池和储能领域,且多与三元材料掺杂使用。三元材料主要应用在动力电池,并且已经开始用于小型锂电领域;钴酸锂主要用于3C产品。

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3、替代风险

以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

在国家重点研发计划的支持下,北京大学夏定国教授团队开展新型高比能锰基正极材料研究,突破了掺杂、包覆、纳米形貌等传统改性方法的限制,将LiMO2相与单层Li2MnO3相复合制备出了一种O2构型的锰基富锂动力电池正极材料。这种正极材料具有400mAh/g以上的放电比容量和1380Wh/kg以上的比能量密度,为开发比能量大于500Wh/kg的新型锂离子电池提供了可能,是目前国内外已报道的具有最高比能量密度的锂离子电池锰基富锂正极材料。该研究为新型高比能量锂离子电池正极材料的设计思路提供了新的方向,并突破了国外层状锰基富锂材料专利的限制。

锂电子电池产业发展趋势

3、下游行业发展带动产业增长

全球锂电池产业迁移路径

2016-2023年我国锂电池正极材料产量统计情况及预测

锂离子电池产业链

由于我国锂电池正极材料生产所需的锂、钴、锰、镍等金属资源丰富,消费类电子产品、新能源汽车等锂电池其下游应用市场迅速扩张,近年来中国锂电池正极材料行业不断发展壮大。国内锂电正极材料行业集中度较高,已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地。

动力锂电池领域应用最广

锂电池的锂离子仅存在于正极材料中,电池能量密度等性能主要取决于正极材料。锂电池电芯的核心结构包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。其中正极材料在电芯制造成本、质量中占比最大,正极材料直接决定着动力电池产品的安全性、能量密度等各项性能。锂电池所有材料成本中,正极材料占比从来没有低于30%,最高时超过一半。

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全球锂电池行业发展迅猛

2001年以前,日本基本垄断了全球的锂离子电池生产。2001年中国加入WTO后,全球制造业中心向中国转移,中国成为全球规模最大、产业链最全的电子制造中心,中国逐步加大对锂离子电池产业的投资并陆续实现量产。2017年,中国、日本和韩国生产的锂离子电池占全球产量的95%左右。国内锂离子电池产业已经进入快速成长阶段,成为全球主要的锂离子电池生产国和消费国。从中国锂离子电池产地分布图示看,中国锂电池产业迁移路径如下:广东仍然是锂电池产业最大集中地,但锂电池产业从江苏、福建等东部地区向河南和湖北等中部地区迁移。

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磷酸铁锂电池曾是中国新能源汽车市场上的主流,虽然其充放寿命长,但电池系统的能量密度只在100Wh/kg左右,而三元锂电池能量密度最高能达到330Wh/kg。

根据工信部发布的《全国锂离子电池及类似产品标准化技术委员会筹建申请公示》中相关数据,2001年以前,日本基本垄断了全球的锂离子电池生产。2001年中国加入WTO后,全球制造业中心向中国转移,中国成为全球规模最大、产业链最全的电子制造中心,中国逐步加大对锂离子电池产业的投资并陆续实现量产。2017年,中国、日本和韩国生产的锂离子电池占全球产量的95%左右。国内锂离子电池产业进入快速成长阶段,成为全球主要的锂离子电池生产国和消费国。

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下游需求扩张利好,锂电池行业大规模扩张

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从锂离子电池产地分布图示看,中国锂电池产业迁移路径如下:广东仍然是锂电池产业最大集中地,但锂电池产业呈现出从江苏、福建、江西向河南和湖北迁移的趋势。

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中国锂电子电池产业迁移路径

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