2016年中国锂电池市场发展前景及发展现状
1、锂电池市场规模
受新能源汽车市场持续快速扩张的影响,近两年中国锂离子动力电池需求猛涨,动力电池逐步成为锂电池产业增长的主导力量。2016年,锂离子电池产业延续了此前快速发展的势头。行业网站统计数据显示,2015年中国锂电池电芯产值达到832亿元,同比2014年增长38%,受动力端影响,2016年中国锂电池电芯产值将达到1032亿元,增长部分主要为动力锂电池。预计到2018年中国锂电池电芯产值将达到1448亿元。
2011-2018年中国锂电池市场规模及增长情况(亿元,%)
2、锂电池产量
2016年上半年,锂离子电池两大应用领域——手机和电动汽车的产量呈现不同程度的快速增长。根据国家统计局的数据显示,上半年我国手机产量达到了9.66亿部,同比增长23.3%,新能源汽车产量28.5万辆,同比增长88.7%。主要下游产品产量快速增长,带动锂离子电池需求猛增,扭转了锂离子电池产量增速持续下降的态势。根据行业网站统计,2016上半年中国锂电池产量为28.15GWH,同比增长30.5%。展望下半年,锂离子动力电池需求还将延续快速增长势头,预计全年锂电池产量将达到62.34GWH,中国动力锂电池比例将有望超过3C电池成为最大的应用端。预计到2018年中国锂离子电池市场规模将达到102.68GWH,未来3年复合成长25%。
2011-2018年中国锂电池产量及增速(GWH,%)
3、锂电池三大应用终端
从锂电池三大消费终端来看,动力锂电池增长最快,2015年中国动力锂电池产量为16.9GWH,同比增长3倍多,增速远超其他两大终端。2016年上半年,中国动力锂电池产量约为12.64GWH,预计到2016年低中国动力电池产量将达到29.39GWH,超过3C电池产量,成为最大的消费端,动力电池将是中国锂电池未来3年最大的驱动引擎,动力电池正在逐渐从导入期过渡到高速成长期。
2015 年,3C 消费电子产品领域共需求锂电池25.37Gwh,同比增长17.64%,占比达到54.52%,但是增速已经在逐渐放缓,未来3年的增速将保持在5%左右的水平。“十三五”期间,储能列入了“十三五”规划百大工程项目,发展潜力巨大,锂电池应用主但是由于技术、政策等原因仍然处于市场导入阶段,相对于动力电池相对滞后,。2015年中国储能锂电池产量约为3GWH,同比增长45.8%,未来随着技术逐渐成熟,储能市场也将成为拉动锂电池消费的另一极。预计2016年中国储能锂电池产量为3.79GWH。
2011-2018年中国锂电池三大应用终端需求量及预测(GWH)
4、锂电池三大类型
受动力电池影响,2015年软包电芯虽继续稳坐产量和增速第一的位置,但受到方形电芯的挑战,结合成熟的3C软包电芯市场及部分部分动力电池仍采用软包电芯考虑,近两年软包仍将是最主要的电芯类型,而随着近两年动力电池厂特别是以国轩、BYD等领军电池企业大规模扩充方形动力电芯产线,到2018年,方形电芯将取代软包电芯成为市场应用最多的电池类型。圆柱电芯是三种电池电芯中整体竞争力最弱的一种,但受以沃特玛为代表的动力电池企业快速扩张,其市场地位也不容小觑。
具体数据来看,2015年中国软包电芯产量为20.93GWH,同比增长47.28%;圆柱形电芯产量为11.5GWH,同比增长44.42%;方形电芯产量为14.37GWH,同比增长56.61%,增速超过其他两种形状电芯。预计2016年中国方形电芯产量将达到20.32GWH,增速达到四成,仍高于软包和圆柱形电芯增速。
2011-2018年中国锂电池三大应用类型产量(GWH)
2016年中国锂电池市场现状分析
新能源汽车以其清洁性代表了全球汽车行业新的发展方向,其中电动汽车又为新能源汽车最重要的技术路径之一,动力锂电池是电动汽车的心脏也是能量存储装置,是其最为核心的部件,动力电池性能好坏很大程度决定了电动汽车的应用与普及,从成本角度来看,电池驱动系统在新能源汽车成本中占比达到30%~45%,且其中75%~85%由动力锂电池构成,即动力锂电池在整体电动汽车成本中占比达到23%~38%左右的水平。
新能源汽车构造图一览
新能源汽车成本构成——电池驱动系统占比较高
动力锂电池主要由正极、负极、电解液及隔膜四大部分组成:锂电池的工作原理实际上就是其充放电的过程,充电过程中锂离子在正极形成,由电解液运动到负极并嵌入到负极中从而达到充电效果;放电时,锂离子电池在负极中脱嵌,再次回到正极;由此可见,在锂离子运动过程中,正极材料、负极材料、电解液以及正负极之间的隔膜在其中起到了十分重要的作用,由此四大部件的性能也是影响锂电池性能的核心因素。
锂电池结构及工作原理(以锰酸锂电池为例)
动力锂电池产业链一览
正极材料形态多样,未来或以三元为主要发展方向:目前对于动力锂电池技术路径的探讨更多集中于正极材料,从当前发展趋势来看,磷酸铁锂、三元(包括镍钴锰NCM、镍钴铝NCA)及锰酸锂为当前的主要技术路线;总的来说,各类型正极材料各有优劣势;大致来看,磷酸铁锂原材料丰富、循环寿命长、安全性能好但能量密度较低,三元电池性能相对更为平衡且能量密度高但存在安全性问题, 而锰酸锂材料成本低、安全性好、倍率性能高但寿命低、不耐高温且密度低;总的来说,各种正极材料性能各有优劣势,各自性能均有较大提升空间。
各类正极材料性能对比
项目 |
尖晶石锰酸锂(LMO) |
磷酸铁锂(LFP) |
镍钴锰酸锂(NCM) |
镍钴铝酸锂(NCA) |
分子式 |
LiMn2O4 |
LiFePO4 |
LiNixCoyMn1-x-yO2 |
Li(NiCoMn)O2 |
电压 |
3.8 |
3.3 |
3.6 |
3.7 |
比容量(mah/g) |
120 |
150 |
160 |
170 |
能量密度(wh/kg) |
90-100 |
130 |
160-220 |
220-250 |
循环次数 |
1500 |
2000 |
1000 |
1000 |
安全性 |
优 |
优 |
较好 |
差 |
成本 |
低 |
低 |
较高 |
高 |
优点 |
价格低廉、工艺简单、充放电电压高、环保、安全性能好 |
价格低廉、安全性能好大电流快速充放电、温度范围广 |
循环性好 |
低温性能好,能量密度高 |
缺点 |
容量低、高温循环性差、能量密度低 |
低温性能差,放电电压低 |
高温性能差,技术壁垒高,钴价格高 |
高温性能差,技术壁垒高,安全性差 |
使用情况 |
少 |
普遍 |
普遍 |
普遍 |
从实际应用情况来看,目前主要电池生产国日、韩及中国各家企业技术路径有所不同, 大致来看,日韩企业多采用锰酸锂及三元电池技术,而磷酸铁锂技术在国内应用更为广泛;短期来看,锂电池的技术选择及运用情况很大程度上取决于政府的政策倾斜,包括具体补贴政策等,由于国内暂停将三元锂电池客车加入推广新能源汽车目录,主要是国家考虑到国内三元锂电池技术发展、工业水平及质量把控有待提高,由此在我国新能源客车领域中磷酸铁锂应用更为广泛。
主要锂电池企业采用正极材料对比
企业 |
国别 |
主要产品 |
主要正极材料 |
下游客户 |
AESC |
日本 |
软33.1Ah、37Ah |
LMO+NCA |
日产、雷诺 |
松下 |
日本 |
圆柱3.1Ah 方型20.5Ah、25Ah |
圆柱:NCA 方型:NCM |
特斯拉、福特、丰田、大众、奥迪、戴姆勒 |
LEJ |
日本 |
方型50Ah、40Ah |
LMO+NCM |
三菱 |
LG化学 |
韩国 |
软包15Ah、26Ah |
LMO+NCM |
通用、雷诺、福 特、沃尔沃 |
三星SDI |
韩国 |
方型20Ah级(20、24、26、28等)、60Ah |
LMO+NCM+NCA |
宝马、保时捷、 奥迪、大众 |
SK创新 |
韩国 |
软包40Ah、50Ah |
LMO+NCM |
起亚、北汽 |
比亚迪 |
中国 |
方型26Ah、200Ah |
LFP;NCM |
比亚迪、戴-比 |
国轩高科 |
中国 |
方型13Ah、21.5Ah |
LFP;NCM+LMO |
江淮、南京金龙 |
力神 |
中国 |
方型70Ah、20Ah |
LFP;NCM |
康迪 |
ATL |
中国 |
方型60Ah、25Ah |
LFP;NCM |
北汽、华晨宝马 |
但从更长期趋势来看,三元电池及其混合材料的使用比例或将提升,主要是由于其显著的高能量密度特点,首先全球电动车龙头特斯拉主要采用三元电池技术路径,龙头通常对行业发展起到较好示范效应,其次各国对于未来新能源电池发展规划中均明确提出了对于提高能量密度的要求,例如根据我国政府发布的《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》中,其中提出2015 年能量密度要达到200wh/kg、2020 年达到300wh/kg 的要求;综合来看,未来行业或仍将以三元及磷酸铁锂为主要正极材料,三元电池占比或有所提升。
2015 年国内新能源汽车正极材料产量比例
负极材料以石墨为主,其他材料为补充:不同于正极材料的多元化,当前市场锂电池所用的负极材料主要为石墨,包括人造石墨、天然石墨等,另外也有中间相碳微球、钛酸锂、硅基材料、锡基材料等,总体来说石墨占据近90%的市场份额; 从性能对比看,石墨综合性能较为成熟,但其安全性及快充特性仍有待提高,例如对于快充快放的使用要求,钛酸锂材料可能为更优的选择,而对于密度要求极高的场合,也可能考虑以硅基材料替代。
锂电池负极材料性能对比一览
类型 |
比容量(mAh/g) |
首次效率 |
循环寿命(次) |
安全性 |
快充特性 |
性价比 |
天然石墨 |
360 |
90% |
>1000 |
一般 |
一般 |
极高 |
人造石墨 |
350 |
93% |
1000 |
一般 |
一般 |
极高 |
中间相炭微球 |
340 |
94% |
1000 |
一般 |
一般 |
一般 |
钛酸锂 |
160 |
99% |
30000 |
最高 |
最好 |
低 |
硅基 |
800 |
60% |
200 |
差 |
差 |
低 |
锡基 |
600 |
60% |
200 |
差 |
差 |
低 |
隔膜当前市场主要有干法隔膜及湿法隔膜两种类型,湿法隔膜相对而言工艺复杂且成本高,主要由海外企业把控,但其性能优异,更适合于大功率、高容量的动力电池且能够增强能量密度,代表了未来主流发展方向。 电解液的构成为溶剂、锂盐及添加剂,锂盐决定整体性能,六氟磷酸锂为当前主要应用的锂盐且技术路径明确。
总体来说,动力锂电池技术的发展与技术路径的选择对整个新能源行业起到至关重要的作用,考虑到实际使用需求、国家战略规划以及企业层面的技术布局,能量密度提高、安全性提升、循环寿命拉长、成本降低等均是未来行业发展方向及趋势,从当前实际情况来看,锂电池的技术进步还有较大幅度提升空间,这也为多样化的技术发展路径带来可能性。
责任编辑:Davia
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