一、三元锂电池综述。
三元锂电池是指以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为正极材料,以石墨为负极材料,以六氟磷酸锂为主的锂盐为电解质的锂电池。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方面略逊一筹,但确实具有其他电池无法比拟的电池能量密度、材料成本和里程优势。解决三元锂电池安全问题,呼吁优质电池企业投资。未来,高质量、高密度三元材料电池的市场规模将继续扩大。
与磷酸铁锂电池相比,三元锂电池的优缺点。
资料来源:整理公开资料。
二、三元锂电池产业链。
在锂电池四种原材料(正极、负极、隔膜、电解质)中,正极材料的成本比例最高,对能量密度、循环寿命等关键性能影响较大。前驱体是决定正极材料关键性能的重要原料,前驱体和碳酸锂(或氢氧化锂)通过煅烧、除磁等一系列工艺获得正极材料。根据类别,正极材料可分为三元、磷酸铁锂、钴酸锂等,其对应的前驱分别为三元前驱、磷酸铁、四氧化三钴。
三元锂电池产业链。
资料来源:整理公开资料。
相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国三元锂电池市场规模预测及投资战略咨询报告》
三、三元锂电池行业现状。
1.新能源汽车销量。
2021年,全球和中国新能源汽车产业增速爆发。据统计,2021年全球新能源汽车销量为636万辆,同比增长96.6%。2021年,中国新能源汽车销量为352万辆,同比增长157.6%。预计2022年新能源汽车行业将保持高增长,全球和中国的销量将分别达到922/507万辆。
2016-2022年全球和中国新能源汽车销量。
资料来源:整理公开资料。
2.动力电池出货量。
据统计,2021年全球动力锂电池出货量为311GWh,中国动力锂电池出货量为154GWh。
2020-2022年全球及中国动力锂电池出货量。
资料来源:整理公开资料。
3.三元锂电池关键材料产量。
三元正极材料和三元前驱体是三元锂电池的关键材料,前驱体是对正极材料性能影响较大的锂电池原料。从三元前驱体市场供给来看,2020年全球和中国三元前驱体产量分别为42/33万吨,2021年全年三元前驱体产量为63万吨,同比增长11.8%,保持快速增长。
2017-2021年全球和中国三元前驱体产量。
资料来源:华经产业研究院整理的新蕨锂电。
从三元正极材料供应来看,2021年全球三元正极材料产量为71.8万吨,中国三元正极材料产量为39.8万吨。
2017-2021年全球及中国三元正极材料产量。
资料来源:华经产业研究院整理的新蕨锂电。
从三元正极市场价格来看,锂盐等原料推动价格持续上涨。在原材料方面,碳酸锂市场供不应求价格上涨,镍盐和钴盐持续上涨,成本压力推动三元价格上涨。需求方面,国内外高镍车型在动力电池领域陆续发行,电池厂对8系以上材料需求较好,高镍三元需求即将进入旺季。根据鑫蕨锂电池数据,2022年1月底,三元镍55型报价为27-27.5万元/吨,月涨幅为11%;NCM523数码型报价为29.1-29.5万元/吨,月涨幅为12%;NCM811型报价为30.2-30.7万元/吨,月涨幅为8%。
中国三元正极市场价格(万元/吨)2019-2021年
资料来源:华经产业研究院整理的新蕨锂电。
四、三元锂电池市场现状。
从动力电池市场来看,三元动力锂电池的出货量和装载量都小于磷酸铁锂。根据电池联盟数据,2021年,我国锂离子电池出货量为324GWh,动力电池出货量占67.9%,共219.7GWh。2021年,我国三元材料锂电池产量93.86GWh,占总产量42.7%,同比增长93.60%;我国动力电池装载量为154.5GWh,其中三元材料动力锂电池装载量为74.35GWh,占总装载量的48.1%,同比增长91.30%。
中国动力电池的出货量和装载量结构。
资料来源:电池联盟,华经产业研究院整理。
从我国三元锂电池下游应用结构来看,动力电池占79.2%,数字电子加储能占20.8%。
2021年中国三元锂电池下游应用分布比例。
资料来源:整理公开资料。
四、三元锂电池行业竞争格局。
从全球动力电池市场竞争格局来看,据统计,2021年全球动力电池装机311GWh,其中排名前十的企业总装机286GWh,占92%。分别市场占32.02%、19.70%、11.67%的宁德时代、LG、松下排名前三。从国内市场竞争格局来看,行业集中度不断提高。2021年,前三、前五、前十家动力电池企业分别装机114.6GWh、128.9GWh和142.5GWh,占总装机容量的74.2%、83.4%和92.3%。
2021年全球及中国动力电池装机市场格局TOP10。
资料来源:电池联盟,华经产业研究院整理。
五、三元锂电池行业未来发展前景。
三元动力电池需要解决续航里程和负担得起的痛点。高能量密度+低成本是长期进步的关键,以正极材料为主导的材料系统升级是关键。材料系统的升级更多的是电化学系统的替代,如高镍正极、硅碳负极、钠离子正极、富锂锰基等,需要相关材料的支持开发。高镍三元是NCM材料系统中的技术变化。镍有助于提高比容量和能量密度,钴有助于提高电导率和倍率性能。高镍和低钴使电池比容量增加,但安全性和倍率性能减弱。
未来三元锂电池的发展趋势如下:
1.提高镍含量(高镍化):镍是三元材料中的活性物质之一。增加镍含量可以增加反应电子数量,增加正极材料的活性和放电比容量,从而提高电池能量密度,如NCM811和NCM9系(增加锂离子数量)。
2、提高电压和稳定性(单晶):由于内部排列方向一致,没有晶体边界,结构稳定性较强。通过提高充电电压,迫使更多的锂离子嵌入,增加参与反应的锂离子数量,从而提高能量密度。
3.报废三元电池拆解资源再利用:拆解破碎退役三元动力电池,然后通过化学、物理或生物工艺回收锂、钴、镍、锰等有价金属。硫酸镍、硫酸钴等废弃电池回收产品可直接用于前驱体的生产,前驱体厂可通过废弃电池回收降低原材料成本。回收市场的主要参与者包括电池厂、电池厂+汽车厂联合设立回收企业和第三方综合利用回收企业。
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