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锂电池:新能源车带动上游繁荣

2020-04-30 11:23:50 来源:乐晴智库 点击:389

【大比特导读】全球动力电池销量快速增长,2019年出货116.3GWh,其中中国占比61%。根据SNE数据,2019年全球动力电池出货量为116.3GWh,预计2025年全球动力电池出货量达到707.7GWh,2019-2025年CAGR为35.12%。

近几年,随着我国新能源汽车的快速发展,直接带动了上游动力电池市场的蓬勃繁荣,打破了原本由日韩主导的锂电池格局。从装机量来看,2019年宁德时代蝉联全球第一,达到32.5GWh,占全球锂电池出货量的28%。松下、LG化学、比亚迪分列装机量排名的2-4位,为28.1GWh、12.3GWh、11.1GWh,份额占比为24%、11%、10%。此外,跻身全球前十锂电池厂商的国产企业还有国轩高科和力神,装机量达到3.2GWh、1.9GWh,占比2.7%、1.6%。

全球动力电池销量快速增长,2019年出货116.3GWh,其中中国占比61%。根据SNE数据,2019年全球动力电池出货量为116.3GWh,预计2025年全球动力电池出货量达到707.7GWh,2019-2025年CAGR为35.12%。

锂电池

今年前两个月LG和松下通过配套国产Model3,装机分别为0.08和0.26gwh,市占率分别3%和9%;SK配套部分北京奔驰车型,也开始起量。但是宁德时代份额仍然维持55%高位,主要因为合资车及新造车势力明显起量,其均由宁德时代主要供应。

彭博新能源预计,到2024年,动力电池组的价格将降至100美元/KWh以下,电动汽车可以在价格上与传统燃油汽车竞争。从宁德时代过去几年的动力电池成本,以及2019年国内方形三元和铁锂电池成本来看,15年至今动力电池系统成本持续下降,当前锂电池成本已不断接近100美元/kWh,但在要售价上接近这一水平,预计还需时间。但随着竞争对手数量增加,行业竞争加剧,预计锂电池技术进步的步伐将加快。

锂电池是一类依靠锂离子在正负极之间穿梭来达到放电目的的化学电池,由于其具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、大充放电倍率等优势,被广泛应用于新能源汽车、3C产品以及储能电池领域。

从产业链角度来看,锂电池行业已经成为了一个清晰明了且专业化程度非常之高的体系。锂离子电池行业向上可延续至各类基础原材料的开采和加工,包括钴、锂、石墨、焦等原材料,中游主要为包括锂电池材料、电芯正负极等,锂电池下游应用主要有动力(电动交通工具,如新能源汽车、电动自行车等)、3C消费电子和储能等锂离子电池领域。

根据应用领域的不同可将锂电池分为储能电池、消费电池和动力电池三种类型,当前应用新能源汽车的动力电池已成为需求最大的应用领域。

锂离子电池工作原理是将电能转化为化学能储备在电极中,在需要的时候可以重新以电能释放。其主要材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。

其中电解液对综合性能的影响最大。电解液作为锂离子的载体,在充放电的过程中,完成锂离子的传输,因此需要具备极大的离子导电率及极小的电子导电率。锂电池电解液的生产设备及制备工艺相对简单,原材料成本占据总生产成本的绝大部分。电解液原材料主要由溶质(锂盐)、溶剂和添加剂三部分组成。

导电剂作为一种关键复材,可以增加活性物质之间的导电接触,提升锂电池中电子在电极中的传输速率,从而提升锂电池倍率性能和改善循环寿命。

隔膜是锂电池中的关键内层组件之一,市场上锂电池隔膜主要分为干法隔膜与湿法隔膜两种,两者在原理和工艺上有非常大的区别。湿法隔膜厚度均匀性更好,拉伸度更高,更适用于高能量密度的三元电池。

2019年中国企业已生产全球锂电池隔膜的3/4。中国隔膜企业在国内市场完成国产替代后,上海恩捷、星源材质等持续拓展海外LG化学、三星SDI、松下等客户,逐步渗透全球市场。

锂电池按照形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等,其生产工艺有一定差异,但整体上其工艺流程包括前端工序——电极制作、中端工序——电芯制作以及后端工序——电池组装。由于锂离子电池的安全性能要求很高,因此在电池制造过程中对锂电设备的精度、稳定性和自动化水平都有极高的要求。

国内动力电池方形为主,2019年装机占比达84.52%。按照包装形式,锂电池的封装种类归为三大形式:圆柱形、方形以及软包。方形和圆柱均采用金属结构件外壳,软包采用铝塑膜包装。目前全球领先的动力电池厂商多以生产方形电池为主。

目前主流动力和储能电池是三元锂电池和磷酸铁锂电池,需求持续保持较快增速。动力电池的需求主要来源于新能源汽车的推广和渗透率提升,受汽车销量整体下滑,新能源汽车补贴退坡以及消费者对于新能源汽车续航焦虑和安全性担忧等方面因素叠加需求承压。

三元电池企业多在集中布局高镍三元电池的研发。虽然在与磷酸铁锂电池的竞争中,三元锂电池在安全性和稳定性上略逊一筹,但确具有其他电池无法比拟的电池能量密度、材料成本、续航里程的优势。三元锂电池安全问题的解决呼唤优质电池企业的投入,在未来,优质、能量密度高的三元材料电池市场规模将继续扩展。

锂电池产能当前主要集中在中日韩等亚洲地区,而特斯拉、戴姆勒、大众、奔驰、标志雪铁龙、通用和奥迪等品牌前期均遭遇电池供应有限导致的整车产能受限矛盾,部分亦开始自己投资布局动力电池领域,以减少对亚洲锂电池产业的依赖。

受国家政策补贴倾向于三元材料等影响,磷酸铁锂过去几年增长缓慢。2015-2019年国内磷酸铁锂电池装机量缓慢增长,由10.7GWh增长至20.0GWh,2016-2019年装机量稳定。整体来看,2015-2019年国内磷酸铁锂电池市场份额逐渐萎缩,由68.5%下降至32%。

2019年宁德时代磷酸铁锂电池出货量占全国市场份额55.8%,为国内磷酸铁锂电池主要供应商;国轩高科、比亚迪、亿纬锂能位列其后,分别占比为15.1%、13.8%以及8.8%。

由于磷酸铁锂电池能量密度等原因,国内乘用车市场中磷酸铁锂电池市场份额大幅萎缩,由2015年51.4%下降至2019年4.1%。而因为磷酸铁锂电池安全性高、成本低等优势,得磷酸铁锂电池逐步垄断客车与专用车市场,2019年市场份额分别为94.6%、79.6%。

锂电设备是锂离子电池生产过程所涉及的一系列设备。锂离子电池生产过程可分为前道、中道、后道三部分。前道工序为电极制片,即正极、负极的制作;中道工序为电芯装配,即将电解液注入锂电池;后道工序为激活检测组装,即密封、质检、分选阶段。

前道设备占整条价值的40%,而涂布机占前道设备的价值在75%左右。随着下游电池性能提高,活性更强的三元材料对前道设备要求更高,前道设备的价值量在整线中的占比逐渐提高。中道设备占整线的价值在30%左右,其中卷绕机占比70%。后道设备占比30%,化成分容系统占比70%,组装占比30%。

锂电设备是将正负极材料、隔膜材料、电解液等原料通过有序工艺,进行制造生产的工艺装备。锂电设备分为前段设备、中段设备、后段设备,价值占比约为4:3:3。

2015年以来受国家大力支持新能源汽车加补贴等政策鼓励因素影响市场快速扩张,国内锂电池行业产能亦快速放量,造成低端产能过剩高端产能供不应求的两极化供需格局。

中国目前已成为世界上最大的锂电池生产和消费国家(占比超一半),锂电池下游主要应用于消费电子、动力和储能等领域,且行业处于成长期。2019年国内动力电池出货量为71GWh,较2018年增长9.23%,在全球占比61%;预计到2025年,中国动力电池出货量有望达到385.2GWh,2019-2025年CAGR为32.56%,继续保持快速增长。

 

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