三元路線占據(jù)陰極市場的主流。高鎳已成為未來的發(fā)展趨勢。三元材料由于其優(yōu)異的單體能量密度,可以大大提高里程。它們是目前轎車動力電池的主要正極材料。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),2020年三元材料占陰極材料出貨量的46%。受疫情影響,與2019年相比略有下降,但仍占最高比例。隨著鎳含量的增加,電池能量密度增加,高能量密度和高里程是未來乘用車的首要追求。高鎳技術(shù)已成為中長期發(fā)展的現(xiàn)實趨勢。目前,鎳材料占據(jù)三元市場的主流,高鎳材料所占比例逐年上升。三元材料的定價模式為成本加成。制造商的主要利潤來自加工費,原材料成本構(gòu)成占近90%。隨著鎳含量的增加,陰極材料的加工成本和利潤逐漸增加。目前,鋰鹽價格反彈,預計高鎳材料將受益于原材料庫存。在電氣化浪潮下,動力電池需求爆發(fā),三元正極材料需求有望快速增長。歐盟實施最嚴格的碳排放政策,迫使其向電氣化轉(zhuǎn)型。與此同時,歐洲國家大幅增加補貼金額,全球主流汽車企業(yè)的新型電動車型將在未來幾年迎來投資周期;隨著國內(nèi)政策的實施以及國內(nèi)特斯拉和合資汽車企業(yè)的大量涌現(xiàn),全球動力電池行業(yè)即將爆發(fā),三元電池裝機容量所占比重逐年上升。從中國新能源汽車終端銷售的角度來看,自2019年7月以來,高能量密度車型的趨勢顯著增加。在政策和需求的雙重刺激下,三元電池是未來的大勢所趨,對三元材料的需求有望快速增長。
三元模式得到加強。到2025年,三元陰極的需求將增加近10倍。三元陰極行業(yè)競爭格局相對分散。2020年,前五大行業(yè)的總市場份額將達到52%,而在高鎳市場,榮百科技和天津巴莫的總市場份額將在2020年超過85%,具有明顯的競爭優(yōu)勢。預計到2025年,全球電力級三元陰極需求量將達到117萬噸,五年復合增長率超過50%。歐洲的需求在2020年飆升,歐洲當?shù)氐年帢O容量只能滿足2020年至2022年需求的30-40%。中國陰極企業(yè)有望加快海外替代。目前,龍頭企業(yè)已獲得海外訂單,預計格局將逐步集中。
1. 三元路線占據(jù)了正極市場的主流,高鎳成為未來的趨勢
1.1正極材料是鋰電池的重要上游。三元路線占據(jù)市場主流
正極材料是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的重要上游環(huán)節(jié)。鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游大致可以分為四個主要部分:正極材料、負極材料、隔膜和電解液。其中,正極材料是其電化學性能的決定性因素,對電池的能量密度和安全性能起著主導作用,正極材料的成本比例也很高,占鋰電池材料成本的30%-40%。因此,正極材料是鋰電池最關(guān)鍵的材料。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看,正極材料的上游包括金屬礦(鈷礦、鎳礦、錳礦和鋰礦)原料,下游包括動力電池、3C電池和儲能應用。
目前,鋰電池正極材料體系主要分為鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵磷酸鹽和三元材料。相比之下,成本、能源密度和安全性是核心指標。鋰鈷氧化物作為第一代商用鋰電池正極材料,具有抽頭密度高、充放電穩(wěn)定、工作電壓高等優(yōu)點。廣泛應用于小型電池中。但是,鈷酸鋰成本高、可回收性差、安全性差;錳酸鋰的比容量和循環(huán)性能較低,特別是在高溫下,極大地限制了其應用;磷酸鐵鋰價格低廉,環(huán)境友好,安全性好,高溫性能好,但能量密度低,低溫性能差;三元材料綜合了鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物和錳酸鋰的優(yōu)點。三元協(xié)同效應明顯,能量密度較高,但成本較高,安全性要求較高。由于突出的單體能量密度,三元材料可以大大提高耐久里程。目前,三元材料是轎車動力電池的主要正極材料。
從陰極材料的運輸結(jié)構(gòu)來看,三元材料仍然占據(jù)主流地位。根據(jù)GGII數(shù)據(jù),2020年,中國陰極材料市場出貨量達到51萬噸,同比增長27%。從比例上看,三元材料比例為46%,受上半年疫情影響,略低于2019年,但比例仍然最高,增長趨勢不變;補貼效應減弱,磷酸鐵鋰材料比例增加;除三元和磷酸鐵鋰外,其他材料類型的發(fā)貨比例有所下降。
1.2能量密度與綜合成本優(yōu)勢疊加,高鎳成為未來發(fā)展趨勢
高鎳正極具有高能量密度和里程優(yōu)勢。在三元材料中,Ni/Co/Mn是過渡金屬元素,形成固溶體,原子可以任意比例混合;鎳的上升將增加容量;Mn4+具有電化學惰性,主要起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。錳含量的增加將提高氧氣釋放溫度,確保安全;CO不僅可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),還可以減少陽離子的混合放電,有利于電池的循環(huán)性能。目前,就電池能量密度而言,NCA>ncm811>ncm622>ncm523。隨著能量密度的增加,整車的里程焦慮持續(xù)改善。此外,每千瓦時的電池成本將進一步提高。
lmo lfp-低鎳-高鎳技術(shù)迭代已經(jīng)完成。日產(chǎn)于2010年首次推出LMO系統(tǒng)電動汽車(leaf)。自2014年以來,LFP系統(tǒng)在國內(nèi)新能源汽車中得到了廣泛應用。隨著市場對乘用車系列的需求,自2016年起,三元材料逐漸應用于新能源汽車。在補貼下降的背景下,三元材料逐漸由低鎳向高鎳發(fā)展,目前高鎳811材料體系已基本成熟。