中游:电芯四大材料
正极:锂离子电池产业链中,市场规模大、产值高的是正极材料,因其性能决定了电池的能量密度、寿命、安全性、使用领域等,成为锂离子电池的核心关键材料,其占锂离子电池生产成本的40%左右,而市场上常用的锂离子电池正极材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂及三元材料(NCM、NCA)等。
三元材料的核心专利主要掌握在美国3M公司手里,阿贡国家实验室也申请了一些三元材料相关的专利。全球正极材料生产主要集中在中、日、韩三国,2017年我国全球市占率达到66%。日韩厂商占据大部分高端产品市场,比利时优美科,韩国L&F,日本日亚化学、户田工业、住友,德国巴斯夫是国际上主要的三元材料生产厂家。松下、三星SDI、LG化学等电池企业均拥有部分自有产能。
我国正极材料全球份额呈上升趋势:受新能源汽车行业快速发展带动影响,全球正极材料行业发展一直稳步提升,由于国内政策倾斜叠加国内新能源汽车市场高速发展。我国正极材料的发展速度相比其他国家提升速度更快,正极材料全球占比从2014年起逐年递增,年平均增速达到7.26%。
我国三元材料市场占比逐步提升:2017年我国正极材料出货量为20.80万吨,同比增长29.53%;2018年上半年正极材料出货量为11.42万吨,同比增长21.31%。受新能源汽车动力电池需求持续拉动,同时在补贴政策与电池能量密度挂钩等刺激下,三元材料需求大增,2017/2018H1分别同比增长56.17%/54.98%。据预测,2018年我国锂电正极材料产量将突破25万吨,其中三元材料仍将是市场最大需求产品。主要原因有:新能源汽车补贴政策高能量密度要求;以LFP为主的电池企业大批量转型三元;LCO价格较高,消费电子企业为节省成本将逐步改用高镍三元材料。
当下,受到碳酸锂和金属钴价格下降影响,正极材料全线降价。
正极材料技术路线和细分领域较多,我国正极材料市场整体集中度仍然相对分散。数据显示,2017年我国正极材料CR5为32.5%,CR10为53.6%;2018年H1我国正极材料CR5为37.1%,CR10为58.6%,市场集中度有所提升。
目前我国正极材料企业主要有三种情况:
(1)原主营业务为正极的企业,如杉杉股份、当升科技;
(2)采用前向一体化战略的上游资源类企业,向正极延伸产业链,如华友钴业;
(3)采用后向一体化战略的下游电池企业,布局三元正极着力降本提效,如比亚迪、CATL、国轩高科。
随着高镍三元材料渗透率以及技术门槛的提升,少数具备量产技术的龙头企业市场份额有望提升,国内正极材料分散竞争格局有望得以改善,工艺技术水平过硬、成本管控优异的正极企业有望“杀出重围”。
三元材料竞争激烈,容百锂电市占率逐步拉开与第二名的差距。数据显示,2017年我国三元材料CR5为49.7%,CR10为75.8%;2018年上半年国内三元材料CR5为51.0%,CR10为75.9%,市场集中度略有提升。其中容百锂电、长远锂科、当升科技、湖南杉杉属于第一集团,逐步拉开与后面的差距,尤其是容百锂电和当升科技,在三元材料白热化竞争中能取得份额的提升实属不易。
负极:锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等,负极材料占锂电池成本10%左右。
负极材料一般分为碳系负极和非碳性负极,其中碳系负极可分为石墨,硬炭,软炭负极,石墨又可分为人造石墨,天然石墨,中间相炭微球;非碳系负极包括钛酸锂、锡类合金负极、硅类合金负极。随着技术的进步,锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主,软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。基于成本与性能的综合考虑,目前市场上锂电厂商主要选择石墨材料作为锂电池的负极材料,石墨属于碳负极材料中的一种,包括人造石墨和天然石墨。人造石墨主要用于大容量的车用动力电池和倍率电池以及中高端电子产品锂离子电池,天然石墨主要用于小型锂离子电池和一般用途的电子产品锂离子电池。
目前,全球负极材料生产主要集中在中、日两国。数据显示,2016年我国负极材料产量占全球市场71%,日本占比为26%。日立化成、上海杉杉、江西紫宸、日本碳素和JFE化学以人造石墨为主,贝特瑞、三菱化学以天然石墨为主。
2017年我国负极材料出货量达14.60万吨,同比增长23.44%;其中人造石墨出货量达10.05万吨,同比增长25.20%;天然石墨出货量达3.68万吨,同比增长15.00%。2018年上半年我国负极材料出货量为7.93万吨,同比增长20.29%;其中人造石墨出货量达5.17万吨,同比增长15.55%;天然石墨出货量达2.13万吨,同比增长21.50%。人造石墨因循环性能、安全性能相对占优,新能源汽车动力电池负极材料使用人造石墨占比高达90%以上。受益于新能源汽车需求带来的动力电池出货量增长和高端消费电子领域人造石墨替代天然石墨,人造石墨将是负极材料行业未来主要增长点。
受针状焦价格维持2.1-2.7万元/吨高位影响,近期人造石墨负极材料价格仍维持相对高位,达5万元/吨。
我国负极材料市场集中度高,呈现“三强争霸”的局面。数据显示,2017年我国负极材料CR3为60.1%,CR10为91.74%;2018年上半年我国负极材料CR3为61.18%,CR10为91.08%。其中贝特瑞、上海杉杉和江西紫宸稳居一线梯队,市场格局难以撼动,贝特瑞偏向于天然石墨,上海杉杉偏向于人造石墨,江西紫宸出货全部为人造石墨。2017-2018H1年我国多家负极材料企业加大产能扩产,负极产能将在2018-2020年开始大规模释放。我们认为未来三年,负极材料市场竞争将进一步加剧,低端重复产能将被淘汰,拥有核心技术和优势客户渠道的企业才能获得长足的发展,市场集中度有望进一步提高。
人造石墨集中度较高,前二市占率近5成。数据显示,2017年我国人造石墨负极材料CR3为58.7%,CR5为75.5%;2018年上半年我国人造石墨负极材料CR3为62.6%,CR5为77.0%,市场集中度略有提升。
天然石墨一家独大,龙头优势明显。数据显示,2017年我国天然石墨负极材料CR3为77.4%;2018年上半年我国天然石墨负极材料CR3为77.2%。贝特瑞一家市占率超5成,占据绝对优势。
隔膜:隔膜它于电池内部正负极之间,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用,其占电池总成本的10%以内。隔膜的制备工艺包括干法工艺和湿法工艺,干法工艺又分为干法单向拉伸和干法双向拉伸。
根据B3对全球主流锂离子电池隔膜厂商的数据统计,2016年,日本旭化成、美国Celgard、日本东燃化学、韩国SKI、日本宇部等国际厂商依靠技术和市场领先优势均占据全球超过60%的份额。
2013年之前我国电池厂商使用的隔膜严重依赖进口,2013年开始多家国产隔膜开始进入市场,国产隔膜开启进口替代之路,国产化率从2013年的50%上升到2017年的90%,但高端隔膜仍需进口。除了替代进口,2014年以星源材质正式进入LG供应链开始,国产隔膜开始批量出口给日韩电池企业。因此国产隔膜在进口替代、出口这二股增长势力带动下保持高速增长。2013-2017年我国隔膜出货量年复合增长率超过50%。
2017年我国锂电隔膜出货量达14.35亿平米,同比增长32.38%,其中湿法隔膜出货量达7.8亿平米,同比增长70.6%,市场占比达54.4%,同比提升12.2pct。2018年上半年我国锂电隔膜出货量达7.25亿平米,同比增长20.19%,其中湿法隔膜出货量达4.27亿平米,同比增长28.2%,市场占比达58.9%,市占率得到进一步提升。目前磷酸铁锂电池隔膜的主流制备技术是干法工艺,而三元材料电池多采用经涂覆的湿法隔膜,随着三元材料电池需求的增加,高端湿法隔膜已逐步成为动力锂电池行业的主流选择,市场占比不断提高,预计高端湿法隔膜是隔膜行业未来主要增长点。
随着新建产能的持续释放,近几年湿法隔膜、干法单拉、干法双拉价格持续走低。
2018年上半年我国锂电池隔膜市场龙头集中度大幅提升。数据显示,2017年我国隔膜CR2为25.1%,CR5为53.0%,CR10为77.3%;2018年上半年我国隔膜CR2为37.0%,CR5为59.0%,CR10为77.4%。受益高端隔膜需求量快速增长,作为湿法隔膜龙头的上海恩捷和作为干法隔膜龙头的星源材质从隔膜市场脱颖而出,市场份额大幅提升。
2017年6月,工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2017年版)》,在高性能锂电池隔膜方面,《目录》要求隔膜厚度在5~20μm;孔径在0.03~0.2μm;孔隙率在30~50%;透气率(Gurley值)在100~400s/100ml。隔膜高性能标准的明确界定,将倒逼隔膜企业进行正向研发,产品是否符合性能标准的相关规定成为企业市场竞争的关键,而拥有核心技术、品牌管理和设备消化能力的大企业竞争优势将不断强化,强者益强的行业趋势下市场集中度也将不断提高,推动我国隔膜技术水平的进步。
锂离子电池和消费电子类电池隔膜门槛较高,尤其是参与中高端产品竞争,要求在原材料配方、生产工艺、生产设备等方面都具备很强的实力。2017年后我国隔膜出现产能结构性过剩,高端产能不足,低端产能过剩。未来随着隔膜行业集中度的提升,在高端市场将有较大规模的进口替代以及海外市场市占率的提升,拥有高端产能的龙头将胜出。
电解液:电解液号称锂离子电池的“血液”,在电池中正负极之间起到传导电子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证,还对电池的充放电性能、寿命、温度适用范围都有着比较大的影响,其占电池总成本的10%以内。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成的。
有机溶剂是电解液的主体部分,与电解液的性能密切相关,一般用高介电常数溶剂与低粘度溶剂混合使用;电解质锂盐主要包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂等,但从成本、安全性等多方面考虑,六氟磷酸锂是商业化锂离子电池采用的主要电解质;添加剂主要包括成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、导电添加剂、综合添加剂等。
目前,全球电解液生产主要集中在中、日、韩三国。从2003年起,国产电解液开始逐步实现进口替代,随着竞争力提升,除基本完成进口替代外,部分国内电解液龙头开始逐步向外资电池厂商供应电解液。2016年我国电解液产能全球占比达68%。海外电解液企业主要包括日本三菱化学、宇部、三井化学、LG化学、旭成化学等。
2017年我国电解液出货量达11万吨,同比增长28.8%,其中动力型占比最大为53.9%;数码型占比42.4%;储能型占比3.7%。2018年上半年电解液出货量达5.42万吨,同比增长25.6%,其中动力型占比最大为56.3%;数码型占比37.9%;储能型占比5.8%,动力型占比继续提升。
数据显示,2017年我国电解液CR3为54.5%,CR5为66.0%,CR10为85.8%;2018年上半年电解液CR3为52.1%,CR5为67.7%,CR10为84.8%,集中度变化不大。从竞争格局看,2018年上半年天赐材料和新宙邦电解液出货量份额超40%,动力领域更为明显,两家企业合计出货量份额达到47.8%。新宙邦份额提升较快,动力和数码领域与天赐材料基本相当。