鋰電池及關(guān)鍵材料技術(shù)發(fā)展與研判

鋰電池及關(guān)鍵材料技術(shù)發(fā)展與研判鋰離子電池：鐵鋰和三元各有所長，降本增效是關(guān)鍵總體概況：鋰離子電池卓越性能使其成為最佳的儲能載體鋰離子電池是指以鋰為能量載體的二次電池（充電電池），充電時鋰離子從正極脫出，經(jīng)過電解液和隔膜，嵌入負(fù)極，放電發(fā)生相反過程，又稱搖椅式電池。鋰是常溫下電荷/質(zhì)量比最高的固體物質(zhì)，使鋰離子電池成為能量密度最高的儲能單元。同時，鋰離子電池還具有壽命長（循環(huán)壽命超過2000次）、額定電壓高

（3.2-3.7V）、功率承受能力高（三元電池可達(dá)到3C充放電能力）、自放電率低、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點。鋰離子電池發(fā)展始于消費領(lǐng)域，目前在動力和儲能領(lǐng)域快速發(fā)展。動力電池：行業(yè)高速發(fā)展，磷酸鐵鋰電池重回市場主導(dǎo)地位中國動力電池裝機(jī)量保持高速增長勢態(tài)，到2025年年均復(fù)合增長率達(dá)到49%。受中國新能源汽車快速增長拉動，中國動力電池裝機(jī)量2022年上半年達(dá)到110.1GWh，同比增長109.8%，預(yù)計2022年裝機(jī)量超過280GWh，2025年將超過750GWh。磷酸鐵鋰動力電池重回主導(dǎo)地位。近三年內(nèi)，隨著政策補(bǔ)貼力度下降，磷酸鐵鋰在成本、安全方面的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，市場裝機(jī)快速上升，市場占比逐年提升，2021年實現(xiàn)對三元電池裝機(jī)量的反超，2022年上半動力電池份額增至到55%。儲能電池：市場高速增長，大型儲能是主要應(yīng)用中國儲能電池出貨量保持高速增長勢態(tài)，未來3年年均增長率超過50%。2021年中國儲能電池出貨量達(dá)到48GWh，同比增長167%，預(yù)計2022年裝機(jī)量超過90GWh，同比增長88%，2025年將超過324GWh。國內(nèi)儲能電池主要應(yīng)用于大型儲能（電力系統(tǒng)儲能）、通信系統(tǒng)儲能、家庭儲能和便攜式儲能。大型儲能是儲能電池的主要應(yīng)用場景，主要用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)的儲能集裝系統(tǒng)，出貨量占比達(dá)到61%，其次是通信系統(tǒng)儲能，主要用于通信基站備電，占比達(dá)到25%，家庭儲能產(chǎn)品主要出口國外。便攜式儲能占比最少，僅3%。大型儲能：向方形封裝、單體超大容量方向發(fā)展大型儲能裝機(jī)規(guī)模通常在MWh級以上，大電芯有望成為主流。大型儲能系統(tǒng)是推動可再生能源大規(guī)模應(yīng)用、建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重要設(shè)施，可以起到調(diào)峰、調(diào)頻、備用容量、平滑出力、緩解電網(wǎng)阻塞等作用，包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲能等，通常在幾十甚至上百MWh，使用的電芯以大容量方形電芯為主。在儲能應(yīng)用中，280Ah及以上的大容量電芯能夠有效降低儲能系統(tǒng)成本，并降低集成難度，優(yōu)勢明顯，正逐步在電力儲能場景替代原有的50Ah和100Ah電芯產(chǎn)品。戶用儲能：100Ah以下小電芯或?qū)⒅鲗?dǎo)戶儲領(lǐng)域，封裝路線尚無定型與動力和大儲相比，戶用儲能對電芯技術(shù)的要求相對放寬。戶用場景對電池能量密度等要求相對較低，影響用戶體驗的主要是產(chǎn)品整體設(shè)計，包括電池管理和全屋能源調(diào)配等，對電芯性能的要求相對放寬，主要強(qiáng)調(diào)安全性和降本。封裝路線尚無定型。戶用儲能系統(tǒng)規(guī)模在10kWh級別，大圓柱電池（單體容量10Ah-50Ah），方形（50Ah-300Ah），軟包（30Ah-80Ah）方案均有公司選用，目前戶儲采用的電芯封裝路線并無定型。電池材料：新型材料有效提升電池性能電池材料總概：正極、負(fù)極、電解液、鋰電銅箔、隔膜是鋰電池主要直接材料正極材料是最主要的材料成本，占比約55%。鋰離子電池主要以正極材料不同分為磷酸鐵鋰電池和三元電池，動力電池二者均有，儲能電池目前國內(nèi)幾乎均為磷酸鐵鋰電池。負(fù)極材料占總成本約14%，包括人造石墨和天然石墨。人造石墨可用于動力電池和儲能電池，而天然石墨多用于消費電池。

電解液占總成本約13%，其主要成分為溶質(zhì)、溶劑和添加劑。溶質(zhì)包括LiPF6和新型鋰鹽LiFSI，是主要成本來源。溶劑以環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯為主，包括PC、EC、DMC、DEC和EMC等，添加劑主要用于成膜、過充保護(hù)、耐低溫、阻燃、提升倍率等，常見產(chǎn)品包括VC、FEC、PS、LiBOB、DTD、LiDFOB等。正極材料：磷酸鐵鋰產(chǎn)能快速擴(kuò)展，三元材料產(chǎn)能擴(kuò)張謹(jǐn)慎磷酸鐵鋰2021-2022年供應(yīng)偏緊，產(chǎn)能擴(kuò)張速度加快，2023-2025年存在結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險。預(yù)計2022年國內(nèi)磷酸鐵鋰出貨約為95萬噸，而年初產(chǎn)能分別為94萬噸，產(chǎn)品供給偏緊張。隨著2023年磷酸鐵鋰產(chǎn)能快速釋放，產(chǎn)能存在結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險。三元材料2022年-2025年供應(yīng)均偏緊，三元材料企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張謹(jǐn)慎。預(yù)計2022-2025年國內(nèi)三元材料出貨量分別預(yù)測為62/88/123/170萬噸，而各年年初產(chǎn)能分別為62/100/125/155萬噸，產(chǎn)能供給均較為緊張。負(fù)極材料：未來石墨負(fù)極供給緊張，未來市場前景良好2021-205年石墨負(fù)極產(chǎn)能均相對緊張。2021-2025年石墨負(fù)極需求量分別預(yù)計為78/109/146/196/270萬噸，而當(dāng)年年初產(chǎn)能分別為53/81/133/213/259萬噸。人造石墨負(fù)極是主流負(fù)極材料，占據(jù)總體市場80%以上市場份額，且市場占比仍在提升。

由于下游需求旺盛，頭部企業(yè)滿產(chǎn)滿銷，部分客戶需求轉(zhuǎn)向中小企業(yè)，造成中小企業(yè)產(chǎn)能利用率提高，出貨量占比上升，導(dǎo)致頭部企業(yè)市占率下滑。電解液：短期內(nèi)存在產(chǎn)能過剩風(fēng)險，行業(yè)集中度較高新建電解液產(chǎn)能規(guī)模較大，短期內(nèi)存在結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險。2022-2023年產(chǎn)能快速擴(kuò)張，電解液供應(yīng)緩解。2024-2025年企業(yè)產(chǎn)能存在結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險。電解液行業(yè)集中度較高，CR3接近60%。2021年第二梯隊企業(yè)競爭格局變化較大，主要系上游原材料供應(yīng)緊張，部分企業(yè)因原材料不足無法正常交付所致。新型鋰鹽未來具有穩(wěn)步提升可能性。目前應(yīng)用較多的新型鋰鹽為雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）。鋰電銅箔：行業(yè)集中度不高，極薄化方向明確鋰電銅箔需求未來年均復(fù)合增長超過25%，2022-2024年存在結(jié)構(gòu)性過剩風(fēng)險。隨著動力電池需求量的快速增長，鋰電銅箔總出貨量將大幅增長。CR7市占率超過60%，行業(yè)集中度不高。CR7市占率在提升，說明鋰電銅箔供需關(guān)系基本保持穩(wěn)定，且逐年穩(wěn)步增長。鋰電銅箔極薄化方向明確，即通過壓縮體積的方式提升電池的能量密度。目前6um占據(jù)市場主流，諾德股份、德?？萍嫉壬贁?shù)企業(yè)已向頭部電池企業(yè)小批量供貨4.5um銅箔產(chǎn)品，其他如龍電華鑫、嘉元科技、中一科技、銅冠銅箔等也加快4.5um銅箔研發(fā)量產(chǎn)化步伐。隔膜：隔膜行業(yè)設(shè)備技術(shù)門檻最高，恩捷股份占據(jù)隔膜龍頭地位隔膜分為濕法隔膜和干法隔膜，濕法隔膜憑借輕薄、低自放電等優(yōu)勢占據(jù)市場主體地位。濕法隔膜厚度低于干法隔膜，有利于提升電池能量密度。干法隔膜主要優(yōu)點是低成本、耐過充和高安全性。2022年干法隔膜和濕法隔膜供應(yīng)均緊張，多家企業(yè)新產(chǎn)線投產(chǎn)導(dǎo)致產(chǎn)能快速釋放。2021年濕法隔膜市場集中度上升，TOP3占比78%，主要系濕法隔膜企業(yè)下半年頭部企業(yè)新產(chǎn)線投產(chǎn)，帶動出貨量上升。隨著新增產(chǎn)能投產(chǎn)帶動出貨增長，2021年上海恩捷市場份額占比上升。新型電池技術(shù)：性能優(yōu)越有效降本，有望搶灘動力和儲能應(yīng)用鈉離子電池：具有低成本、高安全、耐低溫和快充優(yōu)勢鈉離子電池是可充電電池，生產(chǎn)設(shè)備與鋰離子電池能兼容。鈉離子電池主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動來工作，原理和鋰離子電池相同，制造工藝也類似，因此兩種電池生產(chǎn)設(shè)備能兼容。鈉離子電池主要將正極、負(fù)極分別換成鈉鹽、硬碳/軟碳等新型材料，負(fù)極集流體改用鋁箔。鈉離子電池具有低成本、高安全、耐低溫、快充優(yōu)勢，有望搶占儲能市場和入門級電動汽車市場。與磷酸鐵鋰電池相比，鈉離子電池成本低30%-40%，安全性好，低溫容量保持率高20pct，15min充電80%以上，但其能量密度偏低30Wh/kg，循環(huán)性能比LFP低2000次以上。鈉離子電池將機(jī)會應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池應(yīng)用市場，降低采購儲能和入門級電動汽車成本，在商用車、儲能電站、5G通信基站備用電源、電動兩輪車甚至電動船舶等特定應(yīng)用場景有望替代磷酸鐵鋰電池。固態(tài)電池：具有高安全性和高能量密度，車規(guī)級硫化物和氧化物固態(tài)電池將有望率先應(yīng)用全固態(tài)鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質(zhì)材料，不含任何液體的鋰電池，所有材料均以固態(tài)形式存在，能大幅度提高電池高安全性和高比能量，在溫度適應(yīng)性等各個方面也具有一定的潛在優(yōu)勢。硫化物和氧化物固態(tài)電池未來可作