常规锂电池制造领域竞争激烈,锂电池产业利润率也在持续下降,产业已变得有关新进入者十分不友好。相比来说,新型锂电池材料、技术以及新体系电池等则是一条全新的赛道
●看市场——锂电池产业前景广阔
●判形势——分析锂电池产业投资前景
●找机遇——锂电池产业投资机遇点
看市场——锂电池产业前景广阔
全球汽车电动化快速推进。电动化、智能化、网联化是汽车发展的重要趋势。在这其中,汽车电动化——新能源汽车是汽车转型过程中第一个产业爆发点。过去五年,新能源汽车迎来了第一个发展黄金期:全球年销量从2015年55万辆上升到2018年的201万辆;2019年全球汽车市场萎缩3%,而新能源汽车却实现了总销量上升10%达到222万辆。2020年上半年,受新冠肺炎疫情影响,全球汽车销量同比下降超过30%。新能源汽车销量虽然同比减少,但减速优于汽车总体市场行情。特别在欧洲市场。欧盟各国于今年开始执行欧洲议会和理事会第(EU)2019/631号条例,新能源汽车销量实现快速上升。上半年欧洲新能源汽车总销量超过40万辆,同比上升约110%,渗透率也达到了8%,暂时接棒我国成为全球最大的新能源汽车市场,助力全球新能源汽车总销量达到90万辆。汽车电动化进程之所以能够顺利推进依赖于锂电池产业的成熟,而新能源汽车产业的发展也带动了市场对锂电池需求上升。2019年全球新能源汽车锂离子动力锂电池装机量达到113GWh,新能源汽车也坐稳了锂电池最大应用领域的位置。
锂电池储能领域应用蓄势待发。锂电池不仅正在改变汽车的动力总成,也在加速全球能源结构及用能方式的调整。储能被认为是继消费类电子产品、电动工具、新能源汽车之后,又一极具潜力的锂电池应用场景。相比抽水、压缩空气、飞轮等物理储能,电化学储能具备配置方便、响应速度快、能量效率高、可季节性储能等优势,能够适应多种应用场景。而比较其它电化学储能,锂电池在技术成熟度、便利性、总体经济性方面也占优。因此锂电池超过铅酸电池、钠硫电池、液流电池等成为电化学储能的首选。
风光发电技术的进步,使风光发电成本不断下降,发电总量占比也在不断提高。2019年全球风光发电总装机量占比已经超过14%,发电量也超过了6%。但风光发电不可调峰、不可调频,利用效率偏低是其所面对的切实问题。储能和新能源发电契合度极高,可将所发电力先进行储存,在要时输出电能,使不易控制的风光发电得以良好控制,从而实现能源利用销量提高。早在2014年,我国便在《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》中提出"科学安排调峰、调频、储能配套能力,切实解决弃风、弃水、弃光问题"。今年国内多地的能源主管部门、电网公司公布文件要求风光发电需配置一定容量的储能,成为储能和风光发电协同发展的重要契机。以2019年我国新增55GW风光发电量装机规模计算,每年新增储能需求量将在11GWh以上,发展市场潜力巨大。
锂电池将成长为万亿规模的产业。成本下降、性能提升使锂电池的应用边界不断扩大。从最早的手机、笔记本电脑,拓展到新能源汽车、电网储能,并逐渐渗透到工业、商业和居民生活的方方面面。预计到2025年,全球范围内终端应用对锂电池的需求量将达到710GWh,相关产业规模将超过万亿。其中,新能源汽车仍是锂电池最大的应用领域,储能领域用电池占比有望达到8%,成为锂电池第二大应用领域。此后,随着电动轮船、大型机械等领域对电池的需求量激增,市场需求将会迎来新的一轮上升,预计到2030年,总需求量将有望达到1300GWh。
图12020-2025年全球锂电池需求量预测
图表来源:赛迪顾问
判形势——分析锂电池产业投资前景
锂电池制造强者垄断的格局基本确立。逐渐增大的市场并未给更多参和者供应机会,锂电池产业呈现显著的马太效应。我国的CATL、新能源科技、比亚迪,日本的松下,韩国的LG、SK、三星等公司在各自优势领域已形成绝对的竞争力,市场也被其瓜分。以我国新能源汽车领域为例。2019年CATL在国内动力锂电池市场占有率已经超过50%,国内前十公司的市场占有率超过90%。和之相对的是中后部公司加速淘汰。2019年国内实现新能源汽车装机配套的电池公司共72家,较2018年减少20家,预计今年将减少到55家左右。锂电池产业对新进制造者显得十分不友好,强如德国博世公司也在2018年初宣布放弃自制电池。现阶段如无特殊竞争力和稳定客户支持,投身于锂电池制造环节则难以形成竞争力,最终可能也会落地惨淡退出。
现有电池材料体系亟待突破。旺盛的终端需求促进锂电池性能水平快速提升。磷酸铁锂电池产品单体能量密度接近200Wh/kg,三元电池则更是超过250Wh/kg,直逼300Wh/kg这一发展目标。但现有锂电池正负极材料可提升空间较为有限,在不考虑其它组分变化的前提下,电池单体能量密度提升空间约为15%-20%。如若要实现更高的能量密度,现有正负极材料恐将难以胜任。另一方面,技术快速迭代及产品缺少充足的验证使电池安全风险新增。2016年三星GalaxyNote7发生多起爆炸事故,后被认为是采用的新型超薄隔膜存在缺陷。近两年全球发生多起新能源汽车静止状态下起火燃烧,也和隔膜和高比容量正极材料应用存在关联。产品安全是产业健康发展的基础。由于存在易燃烧的电解液和可燃的电极材料,现有体系下,电池安全性和电池能量密度难以实现兼顾。而为确保安全牺牲能量密度,则削弱了锂电池最重要的竞争优势,也会对锂电池产业发展出现负面影响。因此,要开发、应用新的电池材料,以推动电池性能跨越式发展。
图2锂电池材料演进路线
图表来源:赛迪顾问
找机遇——锂电池产业投资机遇点
新型锂电池材料促进电池性能提升。使用高性能正负极材料是提高电池性能的直接手段。正极材料方面,富锂锰基正极材料距离商业化最为接近。富锂锰基正极材料理论比容量远超三元材料,此前,国内有几家公司曾尝试大规模应用,但由于未有效解决材料稳定性的问题均未获得成功。随着材料改性技术的完善,富锂材料析氧、电压降的问题得到一定的缓解,材料商业化价值显著提高。预计未来三到五年,富锂锰基材料将成为三元材料的有效补充,在部分领域甚至有望成为三元材料替代产品。
负极材料方面。硅作为负极材料,其理论比容量高达4200mAh/g,是石墨负极的十倍以上,但在脱嵌锂过程中存在巨大的体积变化,因此无法直接使用。目前通常的做法是将硅和碳材料复合使用。硅基负极材料在海外已实现商业化应用,而我国深圳贝特瑞公司是全球最大的硅基负极材料供应商。近年来,我国硅基负极材料推广应用正在提速,不仅有新材料产业政策作支持、国内重点电池公司加快材料测试验证,天目先导、壹金等硅基负极材料创新公司也在加快其量产进度。预计今明两年国内市场将实现破局,配套的硅负极粘结剂材料、大规模预锂化设备等也将实现应用。
七月二十八日,随着疫情防控常态化,青海比亚迪锂电池有限公司锂电池产量逐步恢复(新华社记者赵玉和摄)
固态电池技术强化电池安全性。锂电池自身安全风险重要源于内部短路以及电解液燃烧大量放热。固态电池技术应用有望解决这种困境。此外,固态电池的应用,也可以支持富锂、硅基等结构相对不稳定的电池材料更好地应用。从技术产业化进度来看,完全无电解液的全固态电池仍需发展和验证,而固液混合态电池则有望一两年内在率先应用。目前,国内有卫蓝、清陶、赣锂等多家公司专门从事固态电池的开发,多款产品已达到较高的性能水平。如卫蓝的固液混合态电池质量能量密度达到300Wh/kg,体积能量密度达到700Wh/L,功率密度、循环寿命和一般锂电池相当,且具备更好的安全性能,是未来高端新能源汽车的理想选择。
新体系电池技术布局应对资源压力。除锂电池以外,以其它金属为能量载体离子电池也同样值得关注。钠离子电池、镁离子电池、铝离子电池三种电池和锂电池原理相似。虽然理论能量密度上限低于锂电池,但都具有各自的特色,如,钠离子电池低温性能良好,镁离子电池加工性良好,铝离子电池倍率高、寿命长等。更重要的是,相比于储量稀少的锂、钴,钠、镁、铝均是地壳储量丰富的元素。合理加以使用,不仅可以降低成本,也可缓解我国锂、钴资源对进口的依赖。国内钠离子电池技术已具备商业化应用条件。如星空钠电在2019年建设完成首条钠离子电池生产线,同年,中科海钠首座30kW/100kWh的钠离子储能电站在江苏溧阳开始示范运行。
综合来看,锂电池产业发展空间大、应用领域广,具备较高的投资价值。市场对锂电池产品升级仍有极大需求,但常规锂电池制造领域竞争激烈,锂电池产业利润率也在持续下降,产业已变得有关新进入者十分不友好。相比来说,新型锂电池材料、技术以及新体系电池等则是一条全新的赛道。聚焦新型锂电池和新体系电池相关技术,抢先布局,不仅可以借助现有锂电池产业基础实现快速发展,也可以促进锂电池产品性能发展,丰富产品类型,进一步拓展锂电池及新体系电池应用领域,共同做大市场,实现共赢。