一、三元鋰電池綜述。
三元鋰電池是指以鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰為正極材料,以石墨為負極材料,以六氟磷酸鋰為主的鋰鹽為電解質的鋰電池。在與磷酸鐵鋰電池的競爭中,三元鋰電池在安全性和穩定性方面略遜一籌,但確實具有其他電池無法比擬的電池能量密度、材料成本和里程優勢。解決三元鋰電池安全問題,呼吁優質電池企業投資。未來,高質量、高密度三元材料電池的市場規模將繼續擴大。
與磷酸鐵鋰電池相比,三元鋰電池的優缺點。
資料來源:整理公開資料。
二、三元鋰電池產業鏈。
在鋰電池四種原材料(正極、負極、隔膜、電解質)中,正極材料的成本比例最高,對能量密度、循環壽命等關鍵性能影響較大。前驅體是決定正極材料關鍵性能的重要原料,前驅體和碳酸鋰(或氫氧化鋰)通過煅燒、除磁等一系列工藝獲得正極材料。根據類別,正極材料可分為三元、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等,其對應的前驅分別為三元前驅、磷酸鐵、四氧化三鈷。
三元鋰電池產業鏈。
資料來源:整理公開資料。
相關報告:華經產業研究院發布的《2022-2027年中國三元鋰電池市場規模預測及投資戰略咨詢報告》
三、三元鋰電池行業現狀。
1.新能源汽車銷量。
2021年,全球和中國新能源汽車產業增速爆發。據統計,2021年全球新能源汽車銷量為636萬輛,同比增長96.6%。2021年,中國新能源汽車銷量為352萬輛,同比增長157.6%。預計2022年新能源汽車行業將保持高增長,全球和中國的銷量將分別達到922/507萬輛。
2016-2022年全球和中國新能源汽車銷量。
資料來源:整理公開資料。
2.動力電池出貨量。
據統計,2021年全球動力鋰電池出貨量為311GWh,中國動力鋰電池出貨量為154GWh。
2020-2022年全球及中國動力鋰電池出貨量。
資料來源:整理公開資料。
3.三元鋰電池關鍵材料產量。
三元正極材料和三元前驅體是三元鋰電池的關鍵材料,前驅體是對正極材料性能影響較大的鋰電池原料。從三元前驅體市場供給來看,2020年全球和中國三元前驅體產量分別為42/33萬噸,2021年全年三元前驅體產量為63萬噸,同比增長11.8%,保持快速增長。
2017-2021年全球和中國三元前驅體產量。
資料來源:華經產業研究院整理的新蕨鋰電。
從三元正極材料供應來看,2021年全球三元正極材料產量為71.8萬噸,中國三元正極材料產量為39.8萬噸。
2017-2021年全球及中國三元正極材料產量。
資料來源:華經產業研究院整理的新蕨鋰電。
從三元正極市場價格來看,鋰鹽等原料推動價格持續上漲。在原材料方面,碳酸鋰市場供不應求價格上漲,鎳鹽和鈷鹽持續上漲,成本壓力推動三元價格上漲。需求方面,國內外高鎳車型在動力電池領域陸續發行,電池廠對8系以上材料需求較好,高鎳三元需求即將進入旺季。根據鑫蕨鋰電池數據,2022年1月底,三元鎳55型報價為27-27.5萬元/噸,月漲幅為11%;NCM523數碼型報價為29.1-29.5萬元/噸,月漲幅為12%;NCM811型報價為30.2-30.7萬元/噸,月漲幅為8%。
中國三元正極市場價格(萬元/噸)2019-2021年
資料來源:華經產業研究院整理的新蕨鋰電。
四、三元鋰電池市場現狀。
從動力電池市場來看,三元動力鋰電池的出貨量和裝載量都小于磷酸鐵鋰。根據電池聯盟數據,2021年,我國鋰離子電池出貨量為324GWh,動力電池出貨量占67.9%,共219.7GWh。2021年,我國三元材料鋰電池產量93.86GWh,占總產量42.7%,同比增長93.60%;我國動力電池裝載量為154.5GWh,其中三元材料動力鋰電池裝載量為74.35GWh,占總裝載量的48.1%,同比增長91.30%。
中國動力電池的出貨量和裝載量結構。
資料來源:電池聯盟,華經產業研究院整理。
從我國三元鋰電池下游應用結構來看,動力電池占79.2%,數字電子加儲能占20.8%。
2021年中國三元鋰電池下游應用分布比例。
資料來源:整理公開資料。
四、三元鋰電池行業競爭格局。
從全球動力電池市場競爭格局來看,據統計,2021年全球動力電池裝機311GWh,其中排名前十的企業總裝機286GWh,占92%。分別市場占32.02%、19.70%、11.67%的寧德時代、LG、松下排名前三。從國內市場競爭格局來看,行業集中度不斷提高。2021年,前三、前五、前十家動力電池企業分別裝機114.6GWh、128.9GWh和142.5GWh,占總裝機容量的74.2%、83.4%和92.3%。
2021年全球及中國動力電池裝機市場格局TOP10。
資料來源:電池聯盟,華經產業研究院整理。
五、三元鋰電池行業未來發展前景。
三元動力電池需要解決續航里程和負擔得起的痛點。高能量密度+低成本是長期進步的關鍵,以正極材料為主導的材料系統升級是關鍵。材料系統的升級更多的是電化學系統的替代,如高鎳正極、硅碳負極、鈉離子正極、富鋰錳基等,需要相關材料的支持開發。高鎳三元是NCM材料系統中的技術變化。鎳有助于提高比容量和能量密度,鈷有助于提高電導率和倍率性能。高鎳和低鈷使電池比容量增加,但安全性和倍率性能減弱。
未來三元鋰電池的發展趨勢如下:
1.提高鎳含量(高鎳化):鎳是三元材料中的活性物質之一。增加鎳含量可以增加反應電子數量,增加正極材料的活性和放電比容量,從而提高電池能量密度,如NCM811和NCM9系(增加鋰離子數量)。
2、提高電壓和穩定性(單晶):由于內部排列方向一致,沒有晶體邊界,結構穩定性較強。通過提高充電電壓,迫使更多的鋰離子嵌入,增加參與反應的鋰離子數量,從而提高能量密度。
3.報廢三元電池拆解資源再利用:拆解破碎退役三元動力電池,然后通過化學、物理或生物工藝回收鋰、鈷、鎳、錳等有價金屬。硫酸鎳、硫酸鈷等廢棄電池回收產品可直接用于前驅體的生產,前驅體廠可通過廢棄電池回收降低原材料成本。回收市場的主要參與者包括電池廠、電池廠+汽車廠聯合設立回收企業和第三方綜合利用回收企業。
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