三元路線占據(jù)陰極市場(chǎng)的主流。高鎳已成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。三元材料由于其優(yōu)異的單體能量密度,可以大大提高里程。它們是目前轎車(chē)動(dòng)力電池的主要正極材料。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),2020年三元材料占陰極材料出貨量的46%。受疫情影響,與2019年相比略有下降,但仍占最高比例。隨著鎳含量的增加,電池能量密度增加,高能量密度和高里程是未來(lái)乘用車(chē)的首要追求。高鎳技術(shù)已成為中長(zhǎng)期發(fā)展的現(xiàn)實(shí)趨勢(shì)。目前,鎳材料占據(jù)三元市場(chǎng)的主流,高鎳材料所占比例逐年上升。三元材料的定價(jià)模式為成本加成。制造商的主要利潤(rùn)來(lái)自加工費(fèi),原材料成本構(gòu)成占近90%。隨著鎳含量的增加,陰極材料的加工成本和利潤(rùn)逐漸增加。目前,鋰鹽價(jià)格反彈,預(yù)計(jì)高鎳材料將受益于原材料庫(kù)存。在電氣化浪潮下,動(dòng)力電池需求爆發(fā),三元正極材料需求有望快速增長(zhǎng)。歐盟實(shí)施最嚴(yán)格的碳排放政策,迫使其向電氣化轉(zhuǎn)型。與此同時(shí),歐洲國(guó)家大幅增加補(bǔ)貼金額,全球主流汽車(chē)企業(yè)的新型電動(dòng)車(chē)型將在未來(lái)幾年迎來(lái)投資周期;隨著國(guó)內(nèi)政策的實(shí)施以及國(guó)內(nèi)特斯拉和合資汽車(chē)企業(yè)的大量涌現(xiàn),全球動(dòng)力電池行業(yè)即將爆發(fā),三元電池裝機(jī)容量所占比重逐年上升。從中國(guó)新能源汽車(chē)終端銷(xiāo)售的角度來(lái)看,自2019年7月以來(lái),高能量密度車(chē)型的趨勢(shì)顯著增加。在政策和需求的雙重刺激下,三元電池是未來(lái)的大勢(shì)所趨,對(duì)三元材料的需求有望快速增長(zhǎng)。
三元模式得到加強(qiáng)。到2025年,三元陰極的需求將增加近10倍。三元陰極行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)分散。2020年,前五大行業(yè)的總市場(chǎng)份額將達(dá)到52%,而在高鎳市場(chǎng),榮百科技和天津巴莫的總市場(chǎng)份額將在2020年超過(guò)85%,具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2025年,全球電力級(jí)三元陰極需求量將達(dá)到117萬(wàn)噸,五年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)50%。歐洲的需求在2020年飆升,歐洲當(dāng)?shù)氐年帢O容量只能滿足2020年至2022年需求的30-40%。中國(guó)陰極企業(yè)有望加快海外替代。目前,龍頭企業(yè)已獲得海外訂單,預(yù)計(jì)格局將逐步集中。
1. 三元路線占據(jù)了正極市場(chǎng)的主流,高鎳成為未來(lái)的趨勢(shì)
1.1正極材料是鋰電池的重要上游。三元路線占據(jù)市場(chǎng)主流
正極材料是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的重要上游環(huán)節(jié)。鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游大致可以分為四個(gè)主要部分:正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液。其中,正極材料是其電化學(xué)性能的決定性因素,對(duì)電池的能量密度和安全性能起著主導(dǎo)作用,正極材料的成本比例也很高,占鋰電池材料成本的30%-40%。因此,正極材料是鋰電池最關(guān)鍵的材料。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看,正極材料的上游包括金屬礦(鈷礦、鎳礦、錳礦和鋰礦)原料,下游包括動(dòng)力電池、3C電池和儲(chǔ)能應(yīng)用。
目前,鋰電池正極材料體系主要分為鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵磷酸鹽和三元材料。相比之下,成本、能源密度和安全性是核心指標(biāo)。鋰鈷氧化物作為第一代商用鋰電池正極材料,具有抽頭密度高、充放電穩(wěn)定、工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于小型電池中。但是,鈷酸鋰成本高、可回收性差、安全性差;錳酸鋰的比容量和循環(huán)性能較低,特別是在高溫下,極大地限制了其應(yīng)用;磷酸鐵鋰價(jià)格低廉,環(huán)境友好,安全性好,高溫性能好,但能量密度低,低溫性能差;三元材料綜合了鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物和錳酸鋰的優(yōu)點(diǎn)。三元協(xié)同效應(yīng)明顯,能量密度較高,但成本較高,安全性要求較高。由于突出的單體能量密度,三元材料可以大大提高耐久里程。目前,三元材料是轎車(chē)動(dòng)力電池的主要正極材料。
從陰極材料的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)來(lái)看,三元材料仍然占據(jù)主流地位。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),2020年,中國(guó)陰極材料市場(chǎng)出貨量達(dá)到51萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)27%。從比例上看,三元材料比例為46%,受上半年疫情影響,略低于2019年,但比例仍然最高,增長(zhǎng)趨勢(shì)不變;補(bǔ)貼效應(yīng)減弱,磷酸鐵鋰材料比例增加;除三元和磷酸鐵鋰外,其他材料類型的發(fā)貨比例有所下降。
1.2能量密度與綜合成本優(yōu)勢(shì)疊加,高鎳成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
高鎳正極具有高能量密度和里程優(yōu)勢(shì)。在三元材料中,Ni/Co/Mn是過(guò)渡金屬元素,形成固溶體,原子可以任意比例混合;鎳的上升將增加容量;Mn4+具有電化學(xué)惰性,主要起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。錳含量的增加將提高氧氣釋放溫度,確保安全;CO不僅可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),還可以減少陽(yáng)離子的混合放電,有利于電池的循環(huán)性能。目前,就電池能量密度而言,NCA>ncm811>ncm622>ncm523。隨著能量密度的增加,整車(chē)的里程焦慮持續(xù)改善。此外,每千瓦時(shí)的電池成本將進(jìn)一步提高。
lmo lfp-低鎳-高鎳技術(shù)迭代已經(jīng)完成。日產(chǎn)于2010年首次推出LMO系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)(leaf)。自2014年以來(lái),LFP系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)中得到了廣泛應(yīng)用。隨著市場(chǎng)對(duì)乘用車(chē)系列的需求,自2016年起,三元材料逐漸應(yīng)用于新能源汽車(chē)。在補(bǔ)貼下降的背景下,三元材料逐漸由低鎳向高鎳發(fā)展,目前高鎳811材料體系已基本成熟。