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文档简介

热敏电阻行业市场深度分析及发展规划咨询锂电池行业现状锂电池具有能量比高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保等特点,其大致可以分金属锂电池和锂离子电池两大类。(一)锂离子电池锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称,是一种二次电池,也就是常说的充电电池。锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。锂离子电池的主要组成部分有:1、正极活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂、镍钴锰酸锂材料,比如电动自行车普遍用镍钴锰酸锂或者再加少量锰酸锂,纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用的是厚度1020微米的电解铝箔。2、隔膜一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。3、负极活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。4、有机电解液溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。5、电池外壳分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。锂离子电池由于其相较于金属锂电池更安全的特性,成为目前市场上主要的锂电池产品,甚至在很多人的认知中,锂电池就是指的锂离子电池。(二)固态锂电池固态锂电池是用金属锂作为电极的一种储能电池,比能量极高,可以分为一次性电池和可充电固态锂电池。一次性固态锂电池跟普通干电池的原理一样,它是用金属锂作为电极,通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的,用完就废了,不能充电。至于可充电固态锂电池,在实际应用的过程中依旧面临着许多难点。锂金属具有较高反应活性,容易与有机电解液反应生成Li2CO3、LiOH、Li2O、Li3N、LiF等无机产物和ROCO2Li、ROLi、RCOO2Li(R是烷基官能团)等有机产物。这些反应会导致锂金属和电解液的利用率降低,并会伴随着大量的气体产生,容易引发锂金属电池的安全隐患。此外还有固态锂电池的锂枝晶带来的影响。枝晶可在锂表面堆积,渗透到固体电解液中,最终从一个电极交叉到另一个电极,使电池短路,进而引发一些安全事故。影响锂电池行业发展的有利和不利因素(一)锂电池行业有利因素1、锂电池行业国家政策的大力支持随着双碳目标在全球已达成共识,主要国家和地区纷纷制定了鼓励新能源发展的相关政策,我国也陆续出台了多项产业政策,推动新能源汽车及锂电池产业健康发展,引导产业转型升级、大力培育战略性新兴产业,新能源汽车产业承载着我国汽车工业实现弯道超车的重要使命。2020年,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》明确力争经过15年的持续努力,使我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平,品牌具备较强国际竞争力。在国家政策支持的基础上,各地方也针对锂电池产业给予不同的优惠政策和补贴措施,我国对于新能源汽车行业已建立了从研发、生产、购买、使用到基础设施等方面较为完善的政策支持体系,有助于新能源汽车、锂电池以及上游零部件行业的进一步发展。2、环保要求提高加速锂电池行业发展随着我国经济的快速发展以及汽车保有量的不断攀升,环境污染问题日益凸显,人们对新型清洁能源的需求也越来越迫切。传统燃油车排放废气带来的环境问题,直接增强了人们对应用新能源的渴望。我国汽车产业节能减排的自觉性进一步加强,汽车减排已经成为业内努力的方向,通过技术创新、产业转型、新能源开发等多种手段,发展以低污染、低排放为基础的新能源汽车行业,是实现经济可持续发展的重要途径。就锂电池的市场需求而言,新能源汽车用动力电池领域无疑是潜力巨大的增长点。3、锂电池行业下游锂电池市场增长潜力大双碳目标加速全球电气化转型及能源改革,电动化+智能化创新应用正在越来越多的场景进行渗透,锂电池产业迎来更好的发展机会。新能源汽车、储能、数码电子等产品市场需求持续增长,相关技术不断成熟,消费者观念转变等因素综合作用,将推动锂电池行业在未来3-5年成长为万亿级市场,这为锂电池产业链企业创造了巨大的市场空间,锂电池行业将迎接TWh时代的到来。根据GGII预测,2025年全球锂电池市场出货量预计将达到1,165GWh,国内锂电池出货量将达到611GWh。因此,锂电池市场未来的增长潜力有利于锂电池产业链企业的发展。4、中国在全球锂电池行业地位的迅速提高我国新能源市场前景广阔,上下游行业配套不断完善,同时在国家补贴政策的支持下,中国动力锂电池企业在全球市场中的竞争力不断增强,市场份额快速增长,为先进精密结构件配套企业的发展创造了条件。国内锂电池企业也陆续走出国门,参与全球市场竞争,在海外建厂,锂电池材料企业也加速进行全球化配套。在市场需求稳定、技术储备雄厚的情况下,我国锂电池精密结构件企业面临良好的发展机遇。(二)锂电池行业不利因素1、动力锂电池技术路线尚不成熟近年来,以纯电动汽车为代表的新能源汽车发展迅速,其关键部分动力锂电池的技术也得到了长足发展。但方形、圆柱和软包三种电池形态各具优势,正极材料包括磷酸铁锂、三元材料和锰酸锂等,特点各异。在电池组装方案方面,各家锂电池企业的技术方案也未能实现完全统一。因此,下游锂电池行业技术路线的不确定性会对精密安全结构件行业的发展前景带来一定的风险。2、锂电池行业配套体系尚待完善我国新能源汽车产业链尚处于发展的初级阶段,充电桩配套、BMS电控配套体系等尚未完全成熟。随着新能源汽车产销量的逐年大幅增长,充电设施建设的滞后成为制约新能源汽车发展的重要因素。另外,电池管理系统(BMS)作为电池与用户之间的纽带,在电池安全管理技术方面仍待加强,防止电池过度充电和放电。锂电池行业市场竞争格局(一)动力锂电池形状分类根据锂电池的封装形式,国内动力锂电池目前主要有三种类型:圆柱形、方形和软包,三种动力锂电池的内部构成要素区别不大,差异主要体现为体积、形态、封装外壳材料及安全结构件结构。圆柱和方形电池主要采用金属材料作为外壳,软包锂电池采用铝塑膜作为封装外壳。圆柱锂电池的安全结构件为组合盖帽,核心结构为内置的CID组件,由防爆铝片、连接铝片和隔离圈构成,在电池内部压力达到危险值时及时切断电流、泄放内部压力,从而起到防止电池爆炸、保护电池安全的作用。(二)各形状动力锂电池市场规模根据GGII统计,2019年国内动力电池累计装机量约为62.38GWh,同比增长9%。受到国内新能源汽车补贴退坡的影响,2019年新能源汽车市场首次出现同比下滑,逐渐由政策引导向市场引导过渡。随着对高能量密度、高安全性、高技术指标的要求提升,一些技术落后、资金短缺、管理不当的动力电池企业逐步被淘汰,头部动力电池企业市场份额进一步提升。近两年,受能源转型、双碳目标达成共识等因素驱动,新能源汽车行业景气度远超预期,2021年我国新能源汽车产销量分别完成354.5万辆和352.1万辆,同比均增长1.6倍,动力电池装机量约139.98GWh,同比增长128%。按照电池形状分类来看,方形动力电池装机量约120.99GWh、圆柱动力电池装机量约8.69GWh、软包动力电池装机量约10.30GWh,同比均有一定幅度增长。方形动力锂电池早期在公交大巴上广泛应用,后逐渐推广至乘用车,目前成为国内锂电池市场的主流产品,市场占有率最高。随着国家补贴政策对新能源汽车续航里程的要求不断提高,受到长续航里程对应高补贴政策的影响,方形电池和软包电池凭借PACK模组能量密度高的优势取得快速发展,软包电池的装机量在2018年迅速上升。2019年以来,随着国产特斯拉Model3的量产,圆柱电池装机量开始上升。在特斯拉等代表性车企的带动下,具备高能量密度、高功率密度和成本优势的4680大圆柱电池有望实现进一步的应用传导。综上所述,虽然国内动力锂电池市场以方形为主,但圆柱锂电池生产工艺成熟、产品一致性高、安全性高,应用领域广泛且使用量逐年增加,市场需求持续增加。(三)圆柱动力锂电池发展趋势目前,锂电池经过20多年的应用发展,技术趋于成熟,产业配套全面,成为新能源汽车主流动力选择,圆柱锂电池凭借安全性优势越来越受到国际高端车型的青睐。为了提升电池系统能量密度和减少电芯数量、降低成本,方形、圆柱、软包电池都出现了单体电芯尺寸扩大化的发展趋势。圆柱电池领域出现了18650电池—21700电池—4680电池的尺寸容量扩大趋势,大尺寸容量圆柱锂电池具有单体容量高、单位材料成本低、能量密度高等优势。面对三足鼎立的竞争局面,圆柱电池一方面持续提升产品性能,巩固及提升动力电池市场份额,另一方面积极开拓新兴细分市场,实现产业应用领域对需求的带动正在。圆柱电池在电池安全性、续航里程、应用领域产品成本方面均具备自身独有优势,可实现与其他形态电池的差异化竞争,未来市场空间广阔:1)在电池安全性方面,圆柱电池凭借单体体积小、盖帽结构方面应用CID装置等特点在三类电池中安全性能最好,随着新能源汽车的逐渐普及,电池使用的安全性必将成为消费者最关注的问题。另外,BMS管理系统的日渐完善也将为圆柱电池的安全使用提供技术保障。2)在续航里程方面,锂电池企业持续改进电池材料体系,优化电池结构,特斯拉新能源汽车已成熟应用21700圆柱锂电池,并将逐渐采用4680圆柱锂电池,通过提升电池能量密度、电池包的空间利用率,从而满足电动车长续航里程要求。3)在应用领域方面,圆柱电池具有体积小的特点,除了乘用车和物流车等市场的应用,还积极进入电动工具、电动自行车、智能家居等小动力市场,应用场景广泛,与方形和软包电池实现差异化竞争。4)在产品成本方面,圆柱电池的生产工艺成熟度高,凭借性价比高、交期快和标准化等优势,在国内新能源补贴完全退出后,圆柱电池将进一步体现出成本优势。目前,方形、圆柱和软包三类电池在全球市场呈三足鼎立的竞争格局,均有较大的市场发展空间,电池特性各有优劣。终端应用领域对电池使用的安全性均有极高要求,有利于锂电池安全结构件企业的长远发展。行业投资热情高涨,全链加强协同合作据不完全统计,2022年仅电芯环节规划项目40余个,规划总产能超1.2TWh,规划投资4300亿元。上游产品价格高位震荡,锂电二阶材料价格反复冲高回落,电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂(微粉级)2022年均价分别达48.1万元/吨、46.4万元/吨。锂电企业通过投资参股、签订长单、联合攻关等多种形式,加强产业链上下游合作。电解液行业有望提前进入洗牌期电解液是锂离子电池四大主材之一,理想的电解液需要具备高电导率、高热稳定性、高化学稳定性、高电级兼容性、低成本等特性。电解液是锂离子电池中离子传输传导电流的作用,是电池充放电能顺利进行的基本保障。首先要起到良好运输离子作用,电解液需要具备较高的电导率;此外,电解液还需要具有较高的热稳定性和化学稳定性,不会轻易发生热分解,在较宽电压范围内能保持较为稳定的温度,在长循环时自身不发生化学反应;第三,电解液需要与电机拥有很高的兼容性,能在负极上形成稳定的SEI膜;最后,大批量使用的电解液需要具备绿色、低成本等特点。电解液的选择会影响电池各项主要性能,尤其是倍率性能、高低温性能、循环次数。(1)能量密度:虽然电极材料是决定锂离子电池比容量的先决条件,但电极材料的嵌、脱锂过程和循环过程始终是与电解质相互作用的过程,电解质也在很大程度上影响电极材料的可逆容量;(2)内阻:电池内阻为欧姆内阻、电极/电解质界面电阻和极化内阻之和,其中前两项皆与电解液有关;(3)倍率性能:电池的倍率充放电性能取决于锂离子在电极材料中的迁移率、电解质的电导率、电极/电解质相界面的锂离子迁移率,其中后两者都与电解液的组成和性质密切相关;(4)高温性能:电池的高温性能主要取决于温度升高时电极/电解质相界面的副反应剧烈程度,需要提高电解质在高温情况下的稳定性;(5)循环寿命:电池老化的原因包括活性比表面积减小、活性物质脱落、某些材料在电解质中被腐蚀、隔膜破损、电解质出现过多杂质,均与电解液对电极材料的浸润及电解液的性质有关。(6)安全性:锂离子电池在大电流充放电的情况下可能导致温度快速升高,如果能研发出不燃烧的电解质体系,可从根本上消除电池的安全隐患。电解液行业具备投资强度低、周转率高、龙头净利率较高的特点,ROE具备优势。根据各公司非公开发行等募投资金情况,电解液一体化产线单GWh投资额仅213万元,电解液具备轻资产快周转特征。为了剔除2021年以来碳酸锂大幅涨价对行业利润分配的影响,选取锂电池产业链已经较为成熟的2020年为例,电解液龙头企业天赐材料净利率达到12%,对应单GWh净利432万元,静态投资回报期仅需要0.49年,在锂电池全产业链中电解液龙头的ROE具备明显优势。电解液的用量会对电池容量、循环寿命、安全性能产生影响。电解液添加量至少应该保证隔膜被浸润充分,否则会导致活性物质的充放电容量发挥较低;电池在循环过程中电解液会因为副反应受到消耗,而电解液含量过少会导致导电率降低,加速局部电解液的分解或者挥发,加快恶化电池循环性能;同时电解液量过少时,电池内阻大,发热多容易导致电解液迅速分解产气,隔膜融化,造成电池气胀短路爆炸。因此未来常规电池中的电解液用量预计将保持较为稳定水平,高安全性、长循环寿命电池的电解液用量有望得到提升。全球锂电池电解液出货量预计2025年全球锂电池电解液出货量有望超过250万吨。关键假设:(1)2023年起国内电动车销量保持30%的同比增速;欧洲新能源车销量在2022年由于汽车供应链问题受到压制,预计2023年起保持30%的同比增速;美国新能源车基数较低,预计2023-2025年增速分别为60%、50%、40%。(2)动力电池中三元电池占比从2021年的73%逐步下降至40%,磷酸铁锂电池占比逐步上升至50%;二轮车电池磷酸铁锂电池占比从2021年的23.4%逐步上升至2025年的30%;电化学储能电池中磷酸铁锂电池占比保持在95%。(3)由于长续航储能电池及高安全性动力电池需要保持较高的电解液用量,预计未来几年电解液单耗保持不变,磷酸铁锂电池单GWh电解液消耗量为1200吨,三元电池单GWh电解液消耗量保持在800吨。电解液生产流程主要为化工生产过程,原料的选择和生产是影响电解液性能和成本的关键。相比需要烧结的正极、需要石墨化的负极、需要拉伸分切对设备要求高的隔膜,电解液在溶质、溶剂、添加剂生产完成后只需按照配方进行混合罐装,生产流程主要为化工生产过程。从性能端来看,电解液的产品性能主要取决于溶质的种类选择、添加剂体系的性能、溶质溶剂的产品纯度;从成本端来看,电解液的降本途径主要包括原料生产路径的创新、副产品的梯次利用、原料制造的规模效应。因此电

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