高镍三元锂电正极材料-锂电池未来发展趋势

时间:2017年09月28日 16:49:56 浏览:

[摘要] 目前的磷酸铁锂材料受到理论比容量的限制达不到2020 年的要求,三元的NCM111 和NCM523 等材料也很难达到2020 年单体电池300wh/kg 的目标。目前的主流的NCM523 可以达到160-200wh/kg,而NCM622 和NCM811 分别可以达到230wh/kg 和280wh/kg。所以未来需要大力发展高镍的NCM622、NCM811 和NCA材料。

正文

2017年09月28日 16:49:56

1、正极材料:锂电池的核“芯”

锂离子电池产业链包括正极材料、负极材料、隔膜、电解质、电芯制造与电池封装5 个环节,其中正极材料约占成本的30-40%,同时正极材料的性能是制约锂离子电池容量进一步提高的关键因素。

从原料到正极材料产品,一般会经过从矿石到前驱体,再到正极材料的工程。如磷酸铁锂材料的前驱体为磷酸铁。其中前驱体的性质很重要,因为前驱体的形貌、粒径、比表面积、振实密度等因素对于最终形成的正极材料的性质有很大影响。

常见的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

随着消费类电池的平稳增长和动力型电池的快速增长,正极材料的产量逐步扩大。产能方面:2012-2016 年,国内正极材料产量从4.4 万吨增长到16.16 万吨,年复合增长率高达38%。

对于正极材料的制备,一般从前驱体开始制备生成产品。常见的,磷酸铁锂的前驱体是磷酸铁,NCM/NCA 的前驱体是没有配锂源进行烧结的前驱体,钴酸锂的前驱体是四氧化三钴。前驱体的性质对于最后合成的正极材料产品至关重要。

根据GGII 的数据,2016 年动力锂电正极材料产量中磷酸铁锂的产量(含企业自产)为5.7 万吨,同比增长 75%。三元材料产量5.43万吨,同比增长 49%,磷酸铁锂材料占比相对较高。磷酸铁锂的合成一般经过以下步骤:锂源和铁源经过喷雾干燥后形成磷酸铁锂前驱体,再和碳源烧结形成最终的磷酸铁锂正极材料。

目前,三元正极材料市场以NCM523 为主,预计未来高镍三元材料的比重会增加

不同正极材料对比和相关生产企业

2、下游市场需求旺盛,以动力型电池增长为主

2012-2016 年,我国动力电池出货量从0.66Gwh 增长到30.8Gwh,平均复合增长率达到261%。动力电池行业的爆发式增长直接拉动了相应的磷酸铁锂和三元正极材料的出货量。根据GGII 预计,全国动力电池2017-2020 年需求为42.8、55.4、73.5 和99.6Gwh,按照1 Gwh 对应大约0.2 万吨正极材料的关系测算,动力型锂电池正极材料2017-2020 年的需求分别为8.56 万吨、 11.8 万吨、 14.7 万吨和19.92万吨。

三元材料是未来的趋势。三元材料具有容量高,成本较低,均衡性较好的优点,在动力电池领域具有重要应用。根据GGII 统计,2016 年国内三元材料市场规模达79.8 亿元,同比增长68%,预计2018 年产值将达到218 亿元。2016 年国内三元材料市场销量达到54300 吨,同比增长49%,预计2018 年达到116600 吨。

3、高镍三元为王

受到新能源汽车行业的带动作用和相关政策的驱动,高能量密度的三元材料需求增大。2017 年1 月14 日,工信部牵头编制了《汽车产业中长期发展规划》,明确了到2020 年我国新能源汽车年产量将达到200 万辆,以及到2025 年我国新能源汽车销量占总销量的比例达到20%以上的发展目标根据国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,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达到300 瓦时/公斤以上,力争实现350 瓦时/公斤,系统比能量力争达到260 瓦时/公斤、成本降至1 元/瓦时以下。到2025 年,新能源汽车占汽车产销20%以上,动力电池系统比能量达到350 瓦时/公斤。

目前的磷酸铁锂材料受到理论比容量的限制达不到2020 年的要求,三元的NCM111 和NCM523 等材料也很难达到2020 年单体电池300wh/kg 的目标。目前的主流的NCM523 可以达到160-200wh/kg,而NCM622 和NCM811 分别可以达到230wh/kg 和280wh/kg。所以未来需要大力发展高镍的NCM622、NCM811 和NCA材料。

三元NCA 材料,国外起步较早,国内的起步较晚。根据GGII 的统计,截止2016年末,国内从事NCA 生产的企业数量超过了15 家,大多数处于建设发展初期,少量企业处于小批量生产送样检测的阶段,与日韩存在明显的差距。目前特斯拉电动汽车采用的为日本松下的NCA 电池,带动了全球的NCA 生产的热潮。国内NCA 生产量为几百吨左右,根据GGII 预计,到2018 年国内NCA 材料需求将突破千吨。

国内的正极材料企业正在积极布局高镍三元材料,未来高镍三元材料比重会逐步提升。目前国内布局高镍三元材料的企业有当升科技、杉杉能源、天津巴莫、国轩高科、格林美等。根据高工锂电的调研,高镍三元材料的占比持续上升,2016 年国内高镍的NCM622、NCM811 和NCA 在三元材料总产量的占比已经超过5%,预计2017 年将达到10%。未来高能量密度的 NCM622 与 NCM811 和NCA 占比将逐步提升。特别的,截止2016 年末,国内从事NCM811/NCA 企业相对较少,大多数处于生产线建设阶段和小批量生产阶段。其中处于研发阶段的占据大多数,为55%;处于产线建设阶段的有25%;处于小批量生产阶段的有20%。

4、关注重点上市公司

杉杉股份(600884)

公司的锂电材料业务处于行业龙头地位。2016 年公司锂离子电池材料业务营收40.96 亿元,占比超过74%,净利润2.81 亿元,占比超过85%。公司正极材料产销量全球第一;负极的人造石墨产销量全国第一、世界第二;电解液产销量全国前五。杉杉能源现有正极材料产能3.3 万吨,其中6 万吨为三元NCM111/532/622,其余为 LCO(钴酸锂),在建三元产能1.5 万吨,是产销规模全球第一的锂离子电池正极材料制造商

当升科技(300073)

公司成立于2001 年,起源于国务院国资委管理的国家首批创新型中央企业——北京矿冶研究总院,是国内锂电正极材料的龙头企业之一。公司锂离子电池材料业务主要产品包括三元材料、钴酸锂等正极材料以及四氧化三钴、多元材料前驱体等前驱体材料。公司是国内高镍三元材料龙头企业,国内最先实现高镍NCM622 量产的企业之一。在量产NCM622 后,公司在积极进行NCM811、NCA 等更高镍动力型产品的开发工作,目前已经完成中试,年内可以小批量生产,新产品预计将巩固公司在高镍三元正极材料的龙头地位。受益于新能源汽车爆发的影响,目前多元正极材料市场需求良好,产品供不应求。公司2017 年底预计将形成约1.6 万吨锂电正极材料产能,其中燕郊工厂保持6000 吨年产能(包括钴酸锂2000 吨和4000 吨NCM523),江苏海门基地实现约1 万吨产能。

格林美(002340)

公司目前形成了原料回收—前驱体—正极材料的全产业链的格局,是全国最大的含钴电池原料的制造中心,电池材料年产能达10 万吨,生产动力电池用钴镍原料占中国市场30%,世界市场的15%以上。年生产锂离子电池用钴镍原料与正极材料50000 吨以上,形成高纯硫酸镍、氯化钴、四氧化三钴、大颗粒球形氧化钴、镍钴锰(NCM)前驱体、镍钴铝(NCA)前驱体、镍钴锰(NCM)三元材料、镍钴铝(NCA)三元材料等全系列、多品种锂离子电池原料与材料的制造体系。

备注:以上仅供投资研究参考,不构成投资建议。

作者不持有文中所涉及的股票或其他投资组合,未来5个交易日内也不打算买入或做空。

本文仅代表撰稿人个人观点,不代表摩尔投研平台。

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