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中国动力锂离子电池市场发展现状与趋势

2021-07-23 来源:兰州农业机械网

2019-04-20 16:44:38来源:电车资源

4月17日,江西星盈科技投产仪式暨2019中国新能源企业家高峰论坛在江西上饶举行,中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙在会上以“中国动力锂离子电池产业发展现状及趋势”为主题发表了演讲,经整理,内容如下:

一、中国动力锂离子电池产业发展现状

1.2018年中国动力锂离子电池装机量

三元电池:装机量为331亿Wh,占总装机量58.17%。从配套车辆类型来看,主要配套在新能源乘用车上,占比90.4%。

磷酸铁锂电池:装机量为221.9亿Wh,占总装机量39%;从配套车型类别来看,磷酸铁锂电池主要配套在新能源客车上,市场占有率为72.5%。

锰酸锂电池:装机量为10.8亿Wh,占总装机量1.9%;主要应用在新能源客车上,占比66.7%。

钛酸锂电池:装机量为5.2亿Wh,占总装机0.9%;主要作为快充电池应用在新能源客车上。

在各类动力电池方面,目前市场主要是三元电池和磷酸铁锂电池占据主导地位;从发展趋势来看,三元电池占比将快速提升。

2.动力电池行业特点:市场集中度显著提高

2016年以来,动力锂离子电池行业呈现产能结构性过剩。随着国家政策的深度调整,动力电池行业集中度将持续提升。

2016年前20强企业装机量占比为83.1%,前5家企业装机量占比为64.5%。

2017年前20家企业装机量320.9亿Wh,占比87%;前5家企业装机量223.43亿Wh,占60.5%。

2018年前20家企业装机量522.3亿Wh,占比91.8%;前5家企业装机量占比73.6%;前2家占61.3%。

2018年作为中国动力电池市场的关键一年,各个企业面临着补贴大幅度下滑、能量密度及续航门槛大幅提高、企业资金链紧张等多重压力,市场进入洗牌阶段,无论是二三线梯队企业,还是被边缘化的动力电池企业,均有被淘汰出局的风险。

3.2018年三元动力电池占比明显提升

从市场需求看,乘用车将是未来新能源汽车增长的主力。由于补贴政策的引导和三元电池本身的高密度特性更能满足新能源乘用车市场的需求,从国内主流电池生产企业的数据看,三元电池已成为电池技术发展的重点。高镍三元材料电池被业界普遍看好,吸引众多动力电池企业的积极布局。三元电池企业多在集中布局高镍三元电池的研发,技术路线从目前主流的NCM523体系正向NCM622、NCM811和NCA快速推进。

2019年,由于补贴退坡幅度较大,国家加大对动力电池安全性的关注,磷酸铁锂电池的占比有望进一步提高。2020年补贴取消后,磷酸铁锂电池、三元电池和锰酸锂电池将会拥有各自的应用领域和发展空间。

4.电池安全性应引起企业高度重视

三元正极材料的高镍低钴化在提升电池能量密度、降低材料成本等方面具有明显优势,但安全性和稳定性问题却较为突出。由于高镍三元正极材料的技术壁垒较高,在制备工艺、设备及生产环境等方面的要求都远远高于普通三元材料,国产高镍三元材料走向成熟仍需要克服多项技术难题。

2017年和2018年,企业为得到更高的补贴,在提高系统能量密度的要求下,降低了电池系统的热管理要求,存在很大的安全风险。另外,大部分企业在三元电池生产方面还缺乏足够的经验积累,电池的安全性和寿命都有待检验。企业应高度重视电池单体和系统的安全性。

5.补贴退坡敦促全产业降成本

2019年补贴降幅超过50%以上,系统能量密度门槛稳步提升,整车能耗要求提高,纯电动乘用车里程门槛进一步提高。

补贴下调使得动力电池环节首先受到冲击,动力电池企业的利润空间正在一点点被吞噬,电池企业短期内压缩成本的意愿十分强烈。电池企业将通过向上游隔膜、电解液、负极、正极等环节压价等“降本”措施,以及提高能量密度、标准化、规模化生产等“增效”措施来尽可能弥补。

2018年,瑞士联合银行(UBS)对松下、LG化学、三星SDI和宁德时代的电池进行测试评估,特斯拉超级工厂生产的松下电池成本是0.11美元/瓦时(约合人民币0.76元/瓦时),远低于其他三家竞争对手,其中宁德时代的电池成本约0.15美元/瓦时(约合人民币1.03元/瓦时),在四家企业中成本最高。

虽然宁德时代目前是全球最大的动力电池生产企业,而且已稳坐我国动力电池装机量头把交椅,但是在成本控制上与国际先进水平还存在不少差距。而宁德时代的现状,也折射出我国动力电池企业在成本控制方面的不足。与国外锂电巨头相比,我国动力电池企业面临着巨大的降成本压力。

6.核心技术显著增强与国外仍存在一定差距

我国动力电池产业快速发展,推动各环节技术水平快速提升。电芯实现了三元NCM811电池的量产应用,产品单体能量密度达到260Wh/kg,系统能量密度达到180Wh/kg;方形、软包生产设备和圆柱电池后段设备实现国产,自动化程度和设备精度显著提升;正极材料NCM811和NCA材料初步实现国产,并在部分产品上实现应用;硅碳负极材料已量产,并出口到国外;湿法隔膜国产产品已占主导,产品性能接近国外水平;电解液实现了新型添加剂的研发和量产。

虽然我国动力电池各环节技术取得一定发展,但企业总体研发水平仍相对薄弱、产品一致性差、同质化问题严重、安全问题频发,特别是在电池能量密度、BMS、生产设备和原材料方面与国际先进水平存在一定差距。

二、中国动力锂离子电池市场发展趋势

1.新能源汽车成为国内未来重点发展方向

2015年10月30日,工业和信息化部正式发布《<中国制造2025>重点领域技术路线图(2015年版)》。《中国制造2025》提出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能网联汽车是国内未来重点发展的方向,井分別提出了2020年、2025年的发展目标。

随着新能源汽车在家庭用车、公务用车和公交客车、出租车、物流用车等领域的大量普及,2020年中国新能源汽车的年销量,将达到汽车市场需求总量的5%以上,2025年增至20%左右。在国家碳排放总量目标和一次能源替代目标需求下,2030年新能源汽车年销量占比将继续大幅提高,规模超过干万辆。

2.国家对动力电池提出明确发展目标

《节能与新能源汽车国家规划(2012——2020)》:电池模块的质量密度达到300Wh/kg以上,成本降至1.5元/Wh以下。

“十三五”计划——新能源汽车重点研发专项(2016-2020):

●产业化的锂离子电池能量密度达到300Wh/kg以上,成本降至0.8元/Wh以下;

●电池系统能量密度达到200Wh/kg以上,循环寿命达到1200次以上,成本降至1.2元/Wh以下;

●新型锂离子电池能量密度达到400Wh/kg以上,新体系电池能量密度达到500Wh/kg以上。

《中国制造2025》:

●2020年:电池能量密度达到300Wh/kg;

●2025年:电池能量密度达到400Wh/kg;

●2030年:电池能量密度达到500Wh/kg。

汽车产业中长期发展规划:

●2020年:电池能量密度达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg、成本降至1元/Wh以下;

●2025年:电池系统能量密度达到350Wh/kg。

3.双积分政策实施,外资车企将加速在华新能源汽车布局

《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》自2018年4月1日起施行,2019年起正式考核。根据办法,2019-2020年,车企销售车辆中新能源汽车积分比例分别为10%和12%。

双积分政策的推出,外资车企为了适应政策要求,加快与国内新能源汽车企业的合资步伐,这将推动海外(尤其是欧洲)传统车企加紧电动汽车在华布局,合资与自主的较量将在电动车领域再次上演,国内核心零部件供应商迎来历史性发展机遇。

双积分政策是一把“双刃剑”,会有力地促进新能源汽车总规模的扩张,但是自主品牌新能源汽车的市场空间会有较大的压缩。双积分政策实施的力度越大,对自主品牌的空间压缩程度就越大。

4.2020年补贴取消后,各种混合动力车型用电池技术值得关注

在国内外纯电动车和插电式混合动力车取得较快发展的同时,混合动力车辆,特别是微混车辆等各种节能汽车也在国际上得到快速发展。为了适应各国对汽车节能减排不断提高的要求,达到降低燃油消耗,促进燃油效率提升和CO2减排的功能,又能满足各类客户对车辆性价比的需求,微混车辆正加快向轻混车辆发展。轻混车辆要求电池能提供更高的能量,甚至功率。于是,车用48V电源系统正在得到加速发展与应用,而且是锂离子电池可能显示优势的又一扩展应用领域和发展机遇。

我国一汽、上汽、长安、北汽、江淮、吉利等企业都已将48V电驱动技术列为较为可行的技术路线,开发应用48V电池系统的乘用车。国内外48V电池研究、生产与应用都取得了显著进展。其中,国内一些大型锂离子电池企业已经分别开发出48V LFP/C、NMC/C、NMC/LTO等不同锂离子电池体系产品。

5.锂离子电池技术发展方向

锂离子电池技术进步,主要来自关键电池材料创新研究与应用进展,通过新材料的开发进一步提高电池性能,提高质量、降低成本、改善安全性。为满足下游应用对电池能量密度提升的要求,一方面通过采用高比容量的材料,另一方面可通过提高充电电压,采用高电压材料。

近中期:在优化现有体系锂离子动力电池技术满足新能源汽车规模化发展需求的同时,以开发新型锂离子动力电池为重点,提升其安全性、一致性和寿命等关键技术,同步开展新体系动力电池的前瞻性研发。

中远期:在持续优化提升新型锂离子动力电池的同时,重点研发新体系动力电池,显著提升能量密度,大幅降低成本,实现新体系动力电池实用化和规模化应用。

6.高度重视动力电池梯次利用和回收再利用

随着新能源汽车的快速发展,我国动力电池退役将渐成规模,车用动力电池退役后,需要考虑其梯次利用和回收再利用。

要开展梯次利用,首先要了解退役电池的品质和安全性能。电池企业要建立大数据追溯系统平台和对电池检测评价方法。大数据要包括电池单体研发生产数据、电池包研发生产数据、电池包车载运行监控数据等。通过大数据对退役电池进行健康评价,以确定电池能否进入梯次利用市场。

要实现梯次利用,需要重视电池单体和电池包的标准化,在一个企业内部尽可能采用较少规格的单体电池,既可以提高生产自动化水平以降低成本和提高产品一致性,又便于今后梯次利用时的拆解和重组。因此,在动力电池设计阶段就要为后续的梯次利用和拆解回收做准备。

结束语

我国电动汽车已经进入产业化阶段。2018年我国电动汽车销量已达到125万辆,继续成为全球最大电动汽车市场。

动力锂离子电池市场需求巨大,但行业竞争激烈,行业的整合正在持续进行中,市场将进一步向优势企业集中。未来三到四年,将是动力电池产业链上下游企业最为艰难的一段时间,尤其是在降本压力上,上下游企业将面临前所未有的挑战,这需要整个产业链协作配合共渡难关,企业要快速扩大规模,并通过产品性价比综合优势占领市场份额。动力电池企业要将质量和安全放到首位,只有拥有雄厚技术积累、足够资金支撑、产品具有性价比优势和对市场快速反应的厂商才能在未来激烈的市场竞争中占得先机,赢得市场。

企业要抓住一带一路建设、国际产能合作等机遇,设立国际化的研发机构,积极进行海外布局,推动产业合作向合作研发、品牌培育等产业链高端环节去转移,加快融入全球市场。

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