动力锂离子电池产业发展新周期下,锂电供应链生态正在不断演进,伴随着新材料、新技术、新工艺的突破,新的产业链生态也将酝酿而成。
尤其是锂电关键四大主材:正极、负极、电解液、隔膜的发展,其革新技术的产业化落地关系着锂电产业的前进速度。
近期,高工咨询董事长张小飞博士在题为“锂电关键材料应用进展分析”的演讲中指出,动力锂离子电池行业处于调整期,各环节龙头公司继续扩产,外资公司扩产凶猛,海外OEM电动化加速,外资主机厂、锂离子电池公司抓紧开发我国材料供应链。同时,各细分领域市场的崛起也在带动锂电核心材料需求边界的上升。
“有关材料公司而言,未来仅具备产量优势的公司或被具有新材料新技术/工艺的公司所取代。”张小飞表示。
上半年受疫情影响,新能源汽车及动力锂离子电池产销量遭受冲击,四大材料出货量同样发生连锁反应。值得注意的是,新能源汽车发展定势下,新材料、新技术的成熟演进及发展也让四大材料面对着更多的机会与挑战。
以下为GGII对动力锂离子电池四大材料上半年发展情况及技术应用走势的研判:
正极材料
上半年概况:2020年H1我国正极材料出货量17.3万吨,同比下降6.9%,受疫情影响,下游终端客户需求下降。
三元电池上半年动力领域出货量14.08GWh。新能源乘用车市场中三元电池仍为主流,进而带动三元正极材料出货量提升。
磷酸铁锂离子电池上半年动力领域出货量7.7GWh,动力锂离子电池出货量占比出现明显回升。这与乘用车主机厂部分中低续航里程车型切换磷酸铁锂离子电池有关。
锰酸锂离子电池上半年动力领域0.22GWh,重要受三元材料、磷酸铁锂材料价格下降,导致其市场被侵蚀抢占。
趋势机遇:三元材料中高镍是未来2-3年主流,长期看好高镍。5系、6系在方形、软包上已批量使用,且还有改进空间。
高镍只在圆柱及少数方形上量产,且出于安全考虑,其高能量密度优势还不能很好发挥;高镍在动力锂离子电池上普遍应用还要2-3年时间积累。
从技术路径看,中高镍提高克容量的重要手段。提高电压是另一种提高三元材料克容量的方法,目前三元材料平台为4.25V,未来高电压(4.3V、4.35V、4.4V等)也将实现量产。
磷酸铁锂离子电池市场应用的推进,一方面依托于“刀片”电池技术、软包大模组及CTP技术等新技术的推进进展;另一方面通过磷酸铁锂正极材料纳米化、提高正极压实密度等技术手段,逐步提高能量密度。
负极材料
上半年概况:2020年H1国内负极材料出货量为12.6万吨,同比上升0.3%,环比下降1.1%;其中人造石墨出货量10.16万吨,同比上升7.8%,上升重要受海外动力锂离子电池市场与国内市场双向需求带动。
天然石墨受市场产品定位变化(如快充性)导致出货量有所减少,天然石墨上半年出货量为2.35万吨,同比下降10.8%。
趋势机遇:负极的重要技术发展趋势是复合型负极材料、高克容硅基负极和快充型负极材料。
复合型负极材料方面,不同类型负极材料具有不同特点,硅/硅氧负极克容量高、MCMB和软碳倍率性好,通过将其与人造石墨进行复合可以有效发挥两种材料的性能优势。
高克容硅基负极方面,目前石墨类负极材料克容量提升空间有限,通过使用硅基负极材料可以提升克容量,从而提升能量密度,目前主流硅基负极容量为420mAh/g,正在加大450mAh/g及以上克容产品开发。
快充型负极材料方面,负极材料对锂离子电池快充性能影响较大,目前以MCMB、LTO为代表的负极材料快充性能好,但克容量低。通过对人造石墨进行整形,一次颗粒小型化(4-7um)、球形化,提升倍率性能;通过新型二次造粒技术,各向同性化,提升倍率。
电解液
上半年概况:2020年H1动力型电解液出货量为4.16万吨,同比下降16.7%,动力电解液的减少重要受疫情影响,下游新能源车需求减少,导致动力产量下降。
趋势机遇:一方面,通过提升电池电压平台,可以提升电池能量密度,因此开发高电压型电解液为目前电解液及电池公司的研发重点。
另一方面,应用特种添加剂、新型锂盐、羧酸酯类溶剂成趋势。
隔膜
上半年概况:2020年H1我国锂离子电池隔膜出货量为10.72亿平米,同比下降11.6%,重要受国内动力锂离子电池市场复苏缓慢,及疫情开始在海外扩散,导致海外动力锂离子电池市场需求下降。
其中,干法隔膜出货量3.35亿平方米,同比下降9.5%,重要是因为主流动力锂离子电池以湿法隔膜为主,对干法隔膜的需求相对较低,叠加疫情影响,下游终端市场需求减少。湿法隔膜出货量7.37亿平米,同比下降12.6%,重要受动力锂离子电池市场需求下降及出口市场需求放缓。
趋势机遇:动力锂离子电池往高能量密度方向发展,无论是基膜还是涂层厚度将往轻薄化方向发展;湿法基膜从最初16um到12um、9um,目前7um动力基膜已在开发认证中;数码电池已批量使用国产5um隔膜。
随着应用成本降低,未来无论是动力锂离子电池还是数码电池,“陶瓷(勃姆石)+PVDF”的涂覆工艺凭借其优异的安全性、硬度提升性能和优异的循环性能,将成为主流技术路线。
油性涂覆粘接性更好、芳纶涂覆可耐400℃高温安全性更优,未来随着技术逐步成熟及价格下降,应用开发将提速。