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2014年动力型锂离子电池行业市场分析

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电池杂志-中国电池网 发布时间:2014-09-13 浏览:
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中国储能网讯:2012-2014年上半年,国内动力锂电池相关产业投资规模已超过500亿元人民币,预计到2017年将超过800亿元。根据目前的投资情况估计,2014年我国动力锂电池的设计产能将扩大至2000MWh。

动力锂电吸引大量投资,但短期仍供不应求

受到对下游电动汽车市场强劲增长预期的影响,动力型锂离子电池 (下简称“动力锂电”)市场受到各界的关注并吸引了大量的投资。

全球市场上,特斯拉投资50亿美元联合松下建设超级电池工厂(Giga-factory)以及丰田汽车联合松下电器合资新建电池工厂等事件显示出整车厂商乃至整个汽车行业对于动力锂电的重视。

国内市场上,各方势力纷纷投入大量资金以求在快速增长的动力锂电市场中抢占更大的市场份额。三星SDI和LG化学等国际巨头纷纷追加数亿美元投资增设锂电工厂争夺市场;比亚迪、天津力神和深圳比克等市场先行者逐步突破国外技术垄断,实现国产动力锂电的生产;而万向钱潮和瑞恒集团等也利用其资本优势通过收购或联合投资快速切入这一领域。动力锂电市场的快速增长吸引了越来越多的企业投入这一领域,行业内企业数也从2008年的10家增长2014年的110余家。

据统计,2012年至2014年上半年,国内动力锂电相关产业投资规模已经超过500亿元人民币,预计到2017年将超过800亿元。根据目前的投资情况估计,2014年我国的动力锂电的设计产能将扩大至2000MWh。

另一方面,国内对电动汽车的需求在中央及地方政府相关政策频出的推动下,也实现了快速的增长。2014年上半年,我国共生产电动汽车20,692辆,销售20,477辆,比2013年同期分别增长2.3倍及2.2倍。其中,纯电动汽车生产及销售数据分别为12,185辆及11,777辆,插电式混合动力汽车产销数据分别为8,507辆及8,700辆。按照纯电动汽车平均电池容量30KWh、插电式混合动力汽车平均电池容量10KWh计算,上半年我国动力锂电的需求量超过450MWh,全年将有望超过1200MWh。

尽管国内动力锂电的设计产能已经超过市场当前需求,实际生产中仍存在供不应求的状况。笔者近期从比亚迪总裁王传福处获悉,比亚迪当前生产的配有动力锂电的比亚迪秦轿车的订单量在3,000台左右,但产能只有1,000台,由于电池产能跟不上,远远不能满足市场实际需求。在与美国波士顿电池副总裁詹天佑沟通时,对方也认为,2014年动力锂电的爆发式增长给企业带来利好的同时,也考验了企业的生产能力,尽管我国动力锂电池投资巨大,远期设计产能也很大,但是短期内动力锂电的生产仍不能能满足市场需求。笔者估计,按照我国电动汽车当前的发展势头,动力电池产能要到2017年方能满足实际需求。

造成国内动力锂电实际产能低于设计产能的原因,主要是如下几点:第一,动力电池生产周期比较长,从原材料选择到成品出厂测试,都需要一定的时间,国内许多企业从2012年下半年方才开始投资动力电池,技术及生产能力尚未成熟;第二,国内电动汽车企业在产能设计之初考虑到国内市场需要较长时间培育,因此多数企业仅有一条生产线处于生产状态,其余生产线将会在未来几年内陆续投产。

中国动力型锂离子电池市场规模及全球市场竞争格局

锂离子电池四大材料发展存在结构性失衡

目前国内动力锂电受制于发展模式不清、标准制定不明及技术路线不确定三大问题,尽管下游电动汽车市场发力让国内动力锂电迎来了全面的发展机遇,但国内企业在技术研发和规模生产上与国外企业仍存在一定差距,这一差距在正极材料和隔膜等技术含量较高的领域尤为明显,因此我国动力锂电产业的发展还需要经历技术和经验的逐步积累,并在此基础上加以完善,实现产品的成熟稳定。

作为电动汽车的关键零部件,动力锂电是影响整车性能、成本及用户使用体验的关键部件之一,也是整车成本中占比最大的零部件,其成本占整车成本的一半。细分来看,正极材料、负极材料、隔膜及电解液四大关键材料的成本占电池成本的八成以上。

1、 正极材料

正极材料是动力锂电最关键的材料,决定了电池工作电压、寿命、容量、安全性和成本,其成本约占电池制造成本的30-40%。目前用于动力锂电的正极材料有锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂三种。其中锰酸锂和三元材料是目前应用比较广泛的两种,技术发展相对成熟,性能稳定,相关技术主要掌握在日韩企业手中。磷酸铁锂因为成本较低且使用寿命长(充放电循环次数多)因此被业界认为具有良好的发展前景,但目前由于技术原因能量密度偏低,核心技术主要掌握在加拿大魁北克水电和美国A123 等企业手中。总体来看,三类材料各具特点,都具有一定的应用场景和市场空间。

中国是当前全球最大的正极材料生产地,但动力锂电用正极材料的技术目前仍掌握在日韩及北美的企业手中。目前国内正极材料企业有20多家,产品集中在适用于消费型锂离子电池(应用于手机和平板电脑等消费电子类产品)的低端正极材料产品上,形成了较严重的产能过剩,正面临行业洗牌。部分国内企业正在寻求动力电池正极材料方面的技术突破,目前有10家左右的厂家形成了生产能力。

2、 负极材料

与正极材料相比,负极材料发展相对比较成熟。商业应用中石墨类碳材料是最广泛应用的材料,技术成熟,市场价格相对稳定,但随着动力锂电对能量密度、功率、充电时间及稳定性等性能的要求不断提升,以钛酸锂为主的新型负极材料受到关注,但因为价格高昂,还没有得到市场普遍应用。预计随着市场应用的扩大,钛酸锂价格将会进入下行通道并得到广泛采用。

目前国内市场上,石墨类负极材料技术较为成熟,已经实现产业化,基本能够满足国内市场需要,但随着黑龙江、山东和内蒙古等主要产地大量开采石墨,近期产能一直处于相对过剩状态。深圳贝瑞特和上海杉杉是负极材料领域的龙头企业,两者市场份额合计超过五成。其中,贝瑞特以天然石墨为主,是三星最大的负极材料供应商;杉杉以人造石墨和中间相碳微球为主,主要客户包括比亚迪、力神、东莞新能源、比克等国内企业。

3、 隔膜

除正极材料外,隔膜也是锂离子电池中技术含量及附加值较高的材料,其成本占电池成的20%-25%。目前日本及美国企业利用技术壁垒形成了寡头垄断市场,业内前四大企业日本旭化成、美国Celgard、日本东燃和日本Ube垄断了约75%的市场份额。

国内市场上,以中科科技、星源材质和金辉高科为主的一批国内企业率先实现消费型电池隔膜的量产,2012年以后国内市场开始进入产能释放期,相关生产厂商超过35家。但是在高端的动力电池隔膜领域,外资企业仍占垄断地位,国内企业出货量份额不足10%。尽管我国过去几年中在隔膜生产上投入了大量资金,但受制于技术和设备因素,依然没有实现高端产品的突破,反而造成当前中低端市场产能过剩、价格战频发的情况。

4、 电解液

锂离子电池的电解液由溶剂载体、电解质盐和添加剂组成,其中电解质盐是实现电解液导电功能的元素,是电解液的关键材料。六氟磷酸锂是锂离子电池最常用的电解质盐,具有电导率高、电化学稳定性强、不符实铝集流体(延长电池寿命)等优势。在2010年以前,六氟磷酸锂由Stella Chemifa、关东电化学工业和森田化学等几家日本企业垄断,2011年之后,国内企业开始加速进入这一领域,国泰华荣、新宙邦和天津金牛等企业开始快速新建产能,目前已呈现产能过剩之势。

电解液核心六氟磷酸锂方面,我国企业已经实现了技术突破,拥有核心技术及量产能力,为电解液的发展提供良好空间。目前,国内具备独立生产六氟磷酸锂能力的多家企业都在积极扩大产能,龙头企业多氟多已于2014年投产2,000吨电解质生产线,九九久也已建成投产400吨的电解质生产线,新增1,600吨产能生产线也在建设中。

快速增加的六氟磷酸锂产能已经超出了市场实际需求。六氟磷酸锂的全球需求量约为5,000吨,而行业整体产能已超过市场需求量的两倍。事实上,产能过剩的负面效应已经显现。六氟磷酸锂的市场价格已由2010年的每吨33.5万元降至2013年的每年16万元。随着产能在今明两年集中释放,预计六氟磷酸锂价格将持续下降。

新技术存在替代效应,投资动力锂电需谨慎

作为汽车动力电池 中相对技术最成熟、商业应用最广泛的一类,动力锂电相比传统铅酸电池和镍镉电池等具有能量密度较高、循环寿命长、充电时间较短、使用电压高、污染较小和安全性高等优势。但是锂离子电池也存在价格较高、快充放电性能差,存在过充、放电保护等问题,影响了其进一步发展和应用。作为动力锂电的竞争对手,燃料电池、空气电池以及超级电容等都具有良好的应用前景,能够在一定程度上替代动力锂电。

1、 燃料电池

燃料电池是一种把燃料和氧化剂中的化学能不通过燃烧直接转化成电能的电池,一般由燃料极、空气极以及夹在这两极之间的电解质构成。工作时,燃料和氧化剂在电池内进行化学反应,电子则通过外电路输出实现供能。燃料电池已经在航天及燃料发电等领域实现了应用。

目前最常见的燃料电池是氢燃料电池。相比动力锂电,燃料电池具有充能较快(燃料加注仅需数分钟)、续航里程长、无二氧化碳排放、适应汽车配套设施等优势。但另一方面,氢燃料电池也存在制造成本高、关键材料稀缺、氢提纯难度大、燃料成本高、储存不宜等缺点。

在燃料电池领域,日本走在世界的前列,准备开始大规模应用。日本丰田公司已经宣布在2015年要量产燃料电池汽车,日本政府也表示将会进行财政补贴。此外,德国奔驰公司也开始了燃料电池的量产准备,预计其燃料电池汽车将于2017年上市。

2、 空气电池

空气电池是一类将高纯度金属与氧反应产生的化学能转化为电能的电池。电池工作时,铝、锌、镁等金属与空气中的氧发生反应,生成相应的金属氧化物,电流则通过外电路传出。

空气电池最大的优势是容量大及生产成本低。锌空气电池的实际能量密度已达到350至400Wh/kg,是锂电池的2倍,而其理论能量密度超过1,300Wh/kg,仍有继续提升的空间;空气电池的原料铝、锌和镁都是工业广泛应用的金属,成本较锂更低,含量也更为丰富。但是空气电池存在密封困难、充放电速度较慢、电压滞后且工作电压低、自放电率较大等问题,技术发展也不甚成熟,离大规模应用仍有一段距离。

目前,空气电池仍处在试验阶段。美铝公司和以色列Phinergy公司最近在位于蒙特利尔的维伦纽夫赛车场对一台搭载了两家公司联合开发铝空气电池的电动汽车进行了测试,其续航里程可以达到994英里,约合1600公里。

3、 超级电容器

超级电容器是一种电化学原件,通过极化电解质来储能,其工作原理与上述各类电池有很大不同。超级电容器在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,因此超级电容器可以反复充放电数十万次,具有很长的使用寿命。此外,超级电容器还具有快速充放及工作温度范围宽等优势。另一方面,超级电容器的最大缺点是能量密度低,仅为一般电池的5%,不足以支撑汽车长时间的行驶。因此目前来看,超级电容器的主要潜在应用场景是作为其他动力电池的补充,利用其快速充放的特点在刹车及启动时提高汽车整体能量利用效率和行驶性能。目前,国内已有厦门金旅等厂商搭配使用锂离子电池和超级电容器来作为客车的动力电池装置。

综合来看,随着各类燃料电池、空气电池及超级电容器广泛商业化应用的到来,动力锂电的市场空间将会受到一定冲击。但考虑到各类电池的优劣和技术成熟度,锂离子电池与其他类型电池共同组成动力电池组合是未来比较可能的应用方式。因此,就未来十五年来看,锂离子电池仍是不可替代的,具有较大发展空间。国内企业正在积极寻求突破国外技术壁垒,倘若能成功,则能够促进国内市场快速发展。但投资机构选择投资标的时仍应该谨慎对待,避免盲目乐观及重复投资。

关键字:锂电池 动力电池 储能电池

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