三元鋰電池行業(yè)發(fā)展趨勢

三元鋰電池行業(yè)發(fā)展趨勢

電池及鋰離子電池概述（一）電池概述電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲存的裝置，根據(jù)原理不同可劃分為化學(xué)電池、物理電池以及生物電池，其中應(yīng)用最為廣泛的是化學(xué)電池?；瘜W(xué)電池指盛有電解質(zhì)溶液和電極以產(chǎn)生電流的杯、槽、其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。實用的化學(xué)電池可以分成兩個基本類型：原電池與蓄電池。原電池又叫一次電池，制成后即可產(chǎn)生電流，但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池，使用前須先進行充電，充電后可放電使用，放電完畢后還可以反復(fù)充電循環(huán)使用。目前二次電池按所用電芯的正負極材料主要分為四種：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。因鉛酸電池，鎳鎘電池內(nèi)含有大量鉛、鎘、汞等有害元素，廢棄后會產(chǎn)生大量有毒物質(zhì)對環(huán)境造成嚴重污染，在全球范圍內(nèi)其生產(chǎn)、銷售和使用已逐步受到限制。鎳氫電池由于在能量密度、循環(huán)壽命、記憶效應(yīng)等方面遜色于鋰離子電池，近年來在手機、筆記本電腦等消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域的使用已逐漸被鋰離子電池替代。（二）鋰離子電池概述鋰離子電池是一類依靠鋰離子在正極與負極之間移動來達到充放電目的的一種二次電池。鋰離子電池主要由正極（含鋰化合物），負極（碳素材料），電解液，隔膜四個部分組成。電池充電時，正極上鋰原子電離成鋰離子和電子（脫嵌），鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極，得到電子，被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中（插入）；電池放電時，嵌在負極碳層中的鋰原子，失去電子（脫插）成為鋰離子，通過電解液，又運動回正極（嵌入）；鋰離子電池的充放電過程，也就是鋰離子在正負極間不斷嵌入和脫嵌的過程，同時伴隨著等當量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多，充放電容量就越高。根據(jù)功能與應(yīng)用領(lǐng)域的不同，鋰離子電池主要分成消費類鋰離子電池、動力類鋰離子電池和儲能類鋰離子電池三大類；根據(jù)封裝方式和形狀的不同，鋰離子電池可以分為軟包電池、方形電池和圓柱電池；根據(jù)使用的正負極材料體系不同，鋰離子電池可以劃分為磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池和鈦酸鋰電池等。近年來，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)受到世界各國政府的高度重視和大力支持。隨著21世紀微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，小型化電子設(shè)備的日益增多，消費者對電源有了更高的要求，再加上新能源汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和進步，從而使鋰離子電池進入了大規(guī)模的實用階段。目前，鋰離子電池已大量應(yīng)用在消費類電子產(chǎn)品（例如手機、筆記本電腦等3C產(chǎn)品）、新能源汽車和儲能領(lǐng)域等。與傳統(tǒng)的二次電池相比較，鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高、重量輕、體積小、自放電小、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、充電快速等優(yōu)勢，同時由于不含鉛、鎘等重金屬，無污染、不含毒性材料，因此被廣泛應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域，以及新能源汽車和儲能等領(lǐng)域，被稱為綠色新能源產(chǎn)品。中國鋰離子電池進出口現(xiàn)狀從鋰離子電池進出口貿(mào)易來看，我國是全球重要出口國，出口大于進口。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國鋰離子電池出口數(shù)量為34．3億只，出口金額達到284．3億美元。據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年1-2月，我國鋰電出口貿(mào)易穩(wěn)步增長，全國出口總額達到357億元。自2015年以來，我國鋰電池出口均價持續(xù)提升。從2015年的4．3美元/個提升至2021年的8．3美元/個。從出口地區(qū)分布來看，目前，我國鋰電池出口金額最高的地區(qū)是美國，2021年，出口至美國的鋰離子電池金額為49．75億美元，占總出口額的17．50%。德國、韓國、越南以及中國香港緊隨其后，出口額占比分別為12．28%、10．56%、8．92%和8．01%。鋰離子電池行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)（一）國家政策大力支持鋰離子電池行業(yè)發(fā)展我國鋰離子電池行業(yè)已逐步實現(xiàn)從無到有、由弱到強的轉(zhuǎn)變。近年來，國家陸續(xù)出臺多項對鋰離子電池行業(yè)的鼓勵支持政策，對行業(yè)規(guī)模的進一步擴大起到了極為重要的推動作用?！峨娮有畔a(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中提出，要提高新型鋰離子電池、薄膜太陽能電池等產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)能力，初步形成完整配套、相互支撐的電子元器件產(chǎn)業(yè)體系，并于2014年將鋰離子電池材料作為電子核心基礎(chǔ)工業(yè)中關(guān)鍵電子材料列入《國家重點新產(chǎn)品計劃支持領(lǐng)域（2014年）》。為貫徹落實國家十三五規(guī)劃綱要和《中國制造2025》，工信部在2016年8月發(fā)布《輕工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，指出要推動電池工業(yè)向綠色、安全、高性能、長壽命方向發(fā)展。加快鋰離子電池高性能電極材料、電池隔膜、電解液、新型添加劑及先進系統(tǒng)集成技術(shù)。同年11月，工信部又印發(fā)了《鋰離子電池綜合標準化技術(shù)體系》，制定工作目標到2020年，鋰離子電池標準的技術(shù)水平達到國際水平，初步形成科學(xué)合理、技術(shù)先進、協(xié)調(diào)配套的鋰離子電池綜合標準化技術(shù)體系。為加強鋰離子電池行業(yè)管理，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，推動鋰離子電池產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，2019年1月工信部發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）》，指出鼓勵企業(yè)加強頂層設(shè)計，促進自動化裝備升級；鼓勵企業(yè)積極開展智能制造，降低運營成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品不良品率，提高能源利用率，推動自動化水平提高。國家相關(guān)部門對鋰離子電池行業(yè)多項鼓勵政策的發(fā)布，明確顯示出國家對鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的肯定與支持，對行業(yè)快速發(fā)展、加速產(chǎn)業(yè)升級具有積極意義。（二）鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善在我國相關(guān)政策的大力扶持和下游消費需求有效支撐的作用下，我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展和完善，不僅在電芯制造這一核心領(lǐng)域取得了長足的發(fā)展，而且已逐步建立起包含鋰礦采選、材料供應(yīng)、電芯及PACK、電池回收等各個環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，并且受益于我國鋰離子電池行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，我國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值也在迅速提升。根據(jù)高工產(chǎn)研（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2018年我國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值已突破3，100億元，同比增長13%。我國鋰電生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)水平也在不斷提升，據(jù)高工產(chǎn)研（GGII）統(tǒng)計，中國鋰電設(shè)備的國產(chǎn)化率已經(jīng)超過85%，盡管在部分高端設(shè)備產(chǎn)品上與國際一流水平還存在一定差距，但是已完全可以實現(xiàn)鋰離子電池所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)所用設(shè)備的國產(chǎn)化供應(yīng)，中國企業(yè)已具備提供整條鋰離子電池生產(chǎn)線的能力，并且已有國內(nèi)企業(yè)將生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)至三星、索尼等企業(yè)的電池生產(chǎn)線。完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)以及配套產(chǎn)業(yè)水平的提升將大幅減少我國鋰電產(chǎn)業(yè)的設(shè)備進口量，降低成本，有利于產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展，鞏固我國在全球鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中的中心地位。（三）鋰離子電池安全問題持續(xù)引發(fā)社會關(guān)注在鋰離子電池問世初期，安全性是制約其大規(guī)模商業(yè)化的重要瓶頸之一。隨著鋰離子電池行業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)不斷升級進步，鋰離子電池的安全性能實現(xiàn)了大幅提升，但其安全隱患仍然不容忽視。從手機、筆記本電腦中的消費類鋰離子電池，到新能源汽車中的動力鋰離子電池，近年來關(guān)于鋰離子電池的安全事故仍時有發(fā)生。根據(jù)新聞報道不完全統(tǒng)計，2020年我國新能源汽車發(fā)生起火等安全事故超過100起，與2019年不相上下。2021年4月，北京集美大紅門25MWh直流光儲充一體化電站發(fā)生起火爆炸事故，導(dǎo)致兩名消防員犧牲。鋰離子電池安全事故時有發(fā)生，這使得鋰離子電池的安全問題持續(xù)引發(fā)社會關(guān)注。引發(fā)鋰離子電池安全事故的原因主要有過充、不恰當使用等導(dǎo)致電池溫度過高，受到外部猛烈的碰撞、擠壓導(dǎo)致電解液外溢，電池內(nèi)部短路導(dǎo)致起火，電池脹氣、電解液外溢等。即便是在鋰離子電池技術(shù)發(fā)展日趨成熟的今天，安全性能仍然是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最重要的議題。中國鋰電池市場規(guī)模分析在國家各種支持政策的刺激下，我國新能源汽車產(chǎn)量快速增長，對動力鋰離子電池的需求量將超過140億瓦時左右，再加上電動自行車對鋰離子電池的需求，2015年動力電池市場規(guī)模將超過250億元，IT用鋰離子電池市場約為640億元，儲能用鋰離子電池市場為30億元，2015年我國鋰離子電池產(chǎn)品銷售收入估計約920億元，同比2014年增長28%以上。由于動力電池需求的快速擴大，導(dǎo)致碳酸鋰、六氟磷酸鋰等材料產(chǎn)能不足，從2015年第三季度開始，材料價格飛速上漲。電池產(chǎn)品漲價的呼聲日益高漲。在國家各種支持政策的刺激下，我國新能源汽車產(chǎn)量快速增長，對動力鋰離子電池的需求量將超過140億瓦時左右，再加上電動自行車對鋰離子電池的需求，2015年動力電池市場規(guī)模將超過250億元，IT用鋰離子電池市場約為640億元，儲能用鋰離子電池市場為30億元，預(yù)計2015年我國鋰離子電池產(chǎn)品銷售收入將超過920億元，同比2014年將增長28%以上。由于動力電池需求的快速擴大，導(dǎo)致碳酸鋰、六氟磷酸鋰等材料產(chǎn)能不足，從2015年第三季度開始，材料價格飛速上漲。電池產(chǎn)品漲價的呼聲日益高漲。鋰離子電池自1991年由日本索尼首次商業(yè)化以來，市場規(guī)模從無到有，先后超越鎳鎘電池、鎳氫電池等其他二次電池，發(fā)展成為僅次于鉛酸電池的第二大二次電池產(chǎn)品。鋰離子電池通過性能優(yōu)勢，和快速下滑的價格，市場規(guī)模逐步擴大，而需求增長直接導(dǎo)致行業(yè)產(chǎn)能擴張、制造成本下降，又反過來刺激市場需求進一步提升。鋰電池需求重心正處于由消費類電子產(chǎn)品的小電池市場向電動交通工具的動力電池市場轉(zhuǎn)移的發(fā)展階段，同時工業(yè)和儲能市場也開始啟動。其中電動交通工具以電動汽車和電動自行車為代表，工業(yè)和儲能市場主要以移動通信基站電源市場為代表。電動交通工具市場對鋰電池的需求呈現(xiàn)出高速增長的態(tài)勢，未來5年電動汽車市場對鋰電池需求爆發(fā)。在電動自行車市場，隨著性價比提升，鋰電池已開始規(guī)?；娲U酸電池，2014年電動自行車市場使用鋰電池的新品占比在20%左右，據(jù)預(yù)測，2020年占比將達95%以上。電動汽車市場是未來5年鋰電池市場規(guī)模增長的最大動力，2014年電動汽車對鋰電池的需求量占鋰電池總需求量的比重由2011年的6．6%迅速提升至16．7%，成為僅次于智能手機的鋰電池第二大細分市場，據(jù)專家預(yù)測，2016年將以2071萬kWh的需求量和22%的市場份額成為最大細分市場，2020年將以31．4%的市場份額超越整個消費類電子產(chǎn)品市場，屆時需求總量將超過6200萬kWh，CAGR約32%。移動通信網(wǎng)絡(luò)由3G向4G甚至5G方向發(fā)展，要求在人口密集地區(qū)高密度建設(shè)大量小微型移動通信基站，鋰電池成為此類基站電源的最佳選擇，未來幾年鋰電池在基站電源市場的應(yīng)用有望高速發(fā)展。同時，為降低電動汽車的售價，日產(chǎn)、特斯拉、通用汽車、三菱汽車、戴姆勒-奔馳、比亞迪等知名車企已紛紛嘗試將車載電池擴產(chǎn)或回收二次利用，開發(fā)家庭儲能市場，以降低車載電池的價格。鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，是二次電池技術(shù)中能量密度最高、綜合性能最好的電池，其市場份額自誕生之日起便逐年提升。與其他充電電池相比，鋰離子電池具有高能量密度、高電壓、壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點。鋰離子電池已經(jīng)占據(jù)了手機、筆記本電腦等消費電子類產(chǎn)品電池的主要市場，未來隨著鋰電生產(chǎn)工藝和電池性能的進一步提升，將占據(jù)儲能電池、動力電池等領(lǐng)域的主要市場。2016年中國鋰電池的產(chǎn)量達到78．42億只，同比增長40%。各類鋰離子電池的制造可統(tǒng)一分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測和電池封裝四個工序段。極片制作工藝包括攪拌、涂布、輥壓、分切、制片、極耳成型等工序，是鋰離子電池制造的基礎(chǔ)，對極片制造設(shè)備的性能、精度、穩(wěn)定性、自動化水平和生產(chǎn)效能等有著很高的要求；電芯組裝工藝主要包括卷繞或疊片、電芯預(yù)封裝、注電解液等工序，對精度、效率、一致性要求很高；電芯激活檢測工藝主要包括電芯化成、分容檢測等；電池封裝工藝包括對構(gòu)成電池組的單體電池進行測試、分類、串并聯(lián)組合，以及對組裝后的電池組性能、可靠性測試。鋰離子電池的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不同型號的鋰離子電池的生產(chǎn)工藝不同，甚至同一型號但不同的電池生產(chǎn)商所用生產(chǎn)工藝也不同。國外企業(yè)單一設(shè)備精度高，價格昂貴。目前，日本和韓國的鋰電設(shè)備居于世界領(lǐng)先地位，相對于國內(nèi)研發(fā)起步早，設(shè)備精度高、自動化程度較高、性能優(yōu)越、技術(shù)更加成熟，價格也相對價高。企業(yè)分工精細，基本上都是從事單一設(shè)備的研發(fā)制造，如國外生產(chǎn)鋰電卷繞設(shè)備的企業(yè)主要有日本皆藤、CKD以及韓國的Koem；生產(chǎn)涂布設(shè)備的企業(yè)主要有東芝、富士、東麗、平野；生產(chǎn)分條設(shè)備的企業(yè)主要有日本的西村等。政策推動離子電池行業(yè)發(fā)展新能源，新材料，新能源汽車行業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)同時受國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策支持，具有巨大的發(fā)展空間。鋰離子電池屬于新能源產(chǎn)業(yè)，面對日益緊迫的環(huán)保壓力，我國出臺了多項法律法規(guī)和政策以大力支持鋰離子電池材料行業(yè)的整體發(fā)展?！妒奈鍑覒?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出深入實施制造強國戰(zhàn)略，大力發(fā)展新能源、新材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。相關(guān)政策的出臺促進了鋰離子電池材料行業(yè)的健康發(fā)展。中國鋰離子電池行業(yè)市場現(xiàn)狀鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。鋰離子電池按照應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為儲能、動力和消費電池。儲能電池涵蓋通訊儲能、電力儲能、分布式能源系統(tǒng)等；動力電池主要應(yīng)用于動力領(lǐng)域，服務(wù)的市場包括新能源汽車、電動叉車等；消費電池涵蓋消費與工業(yè)領(lǐng)域，包括智能表計、智能安防、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)等。近年來3C產(chǎn)品對鋰離子電池需求量的穩(wěn)定增加，以及隨著新能源汽車的不斷發(fā)展和儲能電池的需求擴大，我國鋰離子電池產(chǎn)量規(guī)模也不斷擴大。從容量規(guī)模來看，據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2022年我國鋰離子電池產(chǎn)量達750GWh，同比增長超過130%，其中儲能型鋰電產(chǎn)量突破100GWh；從數(shù)量規(guī)模來看，據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2022年我國鋰離子電池產(chǎn)量達239．28億只。經(jīng)過幾十多年的發(fā)展，中國鋰離子電池生產(chǎn)廠從最初的幾家到現(xiàn)在的上百家，完成了數(shù)量的突破，中國成為全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)國和消費國。在政策、補貼的雙重推動下，中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)誕生出眾多具有全球競爭力的企業(yè)。根據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會按照營業(yè)收入（僅統(tǒng)計鋰離子電芯及動力用、消費類產(chǎn)品用和儲能用鋰離子電池模組或系統(tǒng)）排序，前10家企業(yè)2021年營業(yè)收入為2787．80億元。其中，寧德時代新能源科技以1051．15億元營業(yè)收入位居第一，且遠遠超過其他企業(yè)。鋰離子電池因其較小體積條件及優(yōu)越的性能條件，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品優(yōu)先選擇的儲能電池種類，也是新能源汽車主要使用的動力電池。未來中國市場對電子產(chǎn)品的需求會保持相對穩(wěn)定，再有新能源汽車市場需求的穩(wěn)步增長，鋰離子電池下游應(yīng)用行業(yè)將帶動行業(yè)發(fā)展。鋰離子電池行業(yè)發(fā)展態(tài)勢（一）鋰離子電池加速替代其他二次電池二次電池主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池四大類。自1991年日本索尼第一次將鋰離子電池實現(xiàn)商業(yè)化以來，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于消費電子、新能源汽車和儲能等領(lǐng)域。根據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù)顯示，我國鋰離子電池銷售規(guī)模占我國電池行業(yè)整體銷售規(guī)模的比重由2014年的17．9%上升至2018年的42．9%。與其他二次電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高、重量輕、體積小、自放電小、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長、充電快速等優(yōu)勢，同時由于不含鉛、鎘等重金屬，無污染、不含毒性材料，對人體無危害。此前，制約鋰離子電池替代傳統(tǒng)二次電池的主要因素是鋰離子電池價格相對其他二次電池偏高，但近年來隨著鋰離子電池制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進步、生產(chǎn)規(guī)模的提升，鋰離子電池的價格已大幅下降。以鋰離子電池和鉛酸電池對比為例，鋰離子電池的能量密度可以達到鉛酸電池的4倍以上，循環(huán)壽命也是鉛酸電池的3-4倍，能量轉(zhuǎn)換效率可達97%，且鋰離子電池不含鉛等重金屬，更加環(huán)保。目前，鋰離子電池的價格已經(jīng)降至鉛酸電池的2倍不到，從單次循環(huán)使用成本來看，鋰離子電池成本已經(jīng)低于鉛酸電池。由于鋰離子電池性能較其他二次電池更加優(yōu)異且更加環(huán)保，隨著制造成本和價格的不斷下降，未來鋰離子電池在全應(yīng)用場景加速替代其他二次電池將是大勢所趨。（二）動力鋰離子電池行業(yè)競爭加劇新能源汽車行業(yè)為國家大力堅定支持的戰(zhàn)略性新興行業(yè)，近年來實現(xiàn)了快速發(fā)展。碳排放政策（雙積分政策）的引導(dǎo)、財政補貼政策以及其他相關(guān)政策的支持，是驅(qū)動新能源汽車行業(yè)增長的重要因素。然而，受宏觀經(jīng)濟波動、相關(guān)政策支持力度下滑、中美貿(mào)易戰(zhàn)、突發(fā)事件（如新冠肺炎疫情）等多重因素影響，新能源汽車行業(yè)的發(fā)展也呈現(xiàn)出明顯的波動起伏。但從中長期發(fā)展趨勢來看，隨著電池成本不斷降低、充電基礎(chǔ)設(shè)施日趨完善、安全性逐步提升等下游消費者痛點問題的解決，新能源汽車行業(yè)未來增長趨勢明確。隨著新能源汽車補貼政策力度的滑坡甚至取消，新能源汽車行業(yè)將迎來更加市場驅(qū)動化的競爭，高端需求和性價比需求等多層次需求分化、顯現(xiàn)。在新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展的背景下，新能源汽車動力鋰離子電池行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)廠商新能源汽車動力鋰離子電池裝機量逐年提升。動力鋰離子電池行業(yè)需要高資本投入，高技術(shù)要求，高人才配置，有較高的市場壁壘和準入門檻，近年來隨著新能源汽車補貼政策力度的滑坡，