锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池,具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点,已在电动汽车中成功应用。作为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,已经在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。2019年我国新能源汽车共配套动力锂离子电池企业明显减少,三元动力电池占比明显提升,低速电动车和电动自行车锂电化步伐正在加速。未来,新能源汽车将是重点发展方向,锂离子电池需求也将进一步扩大。
2019年我国动力锂离子电池发展现状
根据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的统计分析,2019年我国新能源汽车共有配套动力锂离子电池企业79家,比2018年减少了13家,动力电池行业洗牌进一步加剧。对比2018年前10强,北京国能、卡耐新能源跌出前10榜单,其他8家动力电池企业仍然稳定在前10行列,时代上汽、欣旺达跻身进前10行列,头部竞争格局相对较稳定。
2019年我国新能源汽车动力锂离子电池装机量累计为62.2GWh,同比增长9.3%。从月度装机表现看,在补贴退坡压力下,新能源汽车动力电池装机量也受到波及。8月份以来,动力电池装机量连续5个月负增长。
从电池类型看,2019年三元动力电池装机量为40.5GWh,同比增长22.4%,占总装机量的65.2%,较2018年提升近7个百分点,共有64家企业提供配套;磷酸铁锂动力电池装机量为20.8GWh,同比减少6.35%,占总装机量的33.4%,较2018年下滑近6个百分点,共有38家企业提供配套;其他电池类型装机量合计为0.9GWh,占比1.4%(其中锰酸锂电池装机量为0.504GWh,占比0.81%;钛酸锂电池装机量为0.382GWh,占比0.61%)。三元动力电池的98%配套在乘用车上,装机量为39.6GWh。磷酸铁锂和锰酸锂动力电池主要配套客车,装机量分别为13.8GWh和0.4GWh,分别占各自装机量的66%和78%。2019年我国动力锂离子电池企业装机量、三元电池装机量、磷酸铁锂电池装机量排名前20强分别如表1、表2、表3所示。
我国动力锂离子电池行业特点
1.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的状态。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家企业装机量为320.9亿Wh,占比87%;前5家企业装机量为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家占比73.6%,前2家占比61.3%。
2019年前20家企业装机量594.82亿Wh,占比95.7%。前5家占比79.6%,前2家占比68.3%。
2019年各企业面临补贴大幅度下滑、能量密度及续航门槛下限提高、企业资金链紧张等多重压力,市场进入快速洗牌阶段,集中度进一步提高;二三线梯队企业面临更大的资金压力,多家企业已逐步放弃新能源汽车动力电池业务,转向电动工具、电动自行车等小动力市场。
2.三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。尽管磷酸铁锂电池在电动大客车领域拥有广阔的市场,但随着技术的进步,三元电池的成本逐步降低、安全性逐步提高,将对磷酸铁锂电池的市场份额造成明显冲击。随着三元电池的安全性逐步得到验证,加之消费市场对续航里程的需求提升,国家政策又倾向扶持高比能量动力电池,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积极布局。目前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NCM523体系向NCM622、NCM811和NCA快速推进。补贴逐渐退出后,磷酸铁锂电池、三元电池和锰酸锂电池将拥有各自独立的应用领域和发展空间。
3.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比能量、降低材料成本等方面具有明显优势,但其安全性和稳定性问题较为突出。高镍三元正极材料由于技术壁垒较高,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克服多项技术难题。企业为得到更高补贴,在提高系统比能量的要求下,降低了电池系统的热管理要求,这造成了很大的安全风险。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。因此,企业应高度重视电池单体和系统的安全性。
4.补贴下调敦促全产业降成本
补贴下调使得动力电池环节首先受到冲击。同时,上游钴、镍等原材料价格的价格波动,动力电池企业的利润空间正在一点点被吞噬。因此,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,以及提高比能量、标准化、规模化生产等“增效”措施来尽可能弥补。
我国锂离子电池市场发展趋势
1.能源汽车是未来重点发展方向
2015年10月30日,工业和信息化部正式提出,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,并分别提出了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,规模将超千万辆。
2.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%。双积分政策推出后,外资车企为了适应政策要求,加快了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,而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。
3.电网级电化学储能爆发,锂离子电池需求快速扩大
当前电网对储能的需求已经从单纯的电量存储功能向快速出力调节功能转变。而“锂电池+PCS”的组合模式,是目前快速调节出力最为经济有效的方式。辅助服务市场化改革将会给予调频、调峰更合理的经济性收益,为锂离子电池体现自身性能、成本优势奠定基础。当前锂电池的性能、成本优势已经开始被电力领域所认知,加之辅助服务的市场化改革,储能商业模式日渐清晰,2020年起投资规模必将进入一轮爆发期。
4.铁塔基站对退役锂离子电池需求巨大
中国铁塔从2015年以来开展了退役动力电池用于基站备电的试验,试验站点覆盖了城市、乡村,以及高寒、高温、高湿等不同场景和不同的基站类型。试验结果证明,梯次电池相对于传统铅酸电池,具有充放电次数多、续航能力强、使用年限长等诸多优点。2018年10月31日,中国铁塔与11家新能源汽车主流企业签署战略合作协议,进一步推广梯次电池试点应用。铁塔公司目前在全国范围内拥有180万座基站,备电需要电池约54 GWh;60万座削峰填谷站,需要电池约44 GWh;50万座新能源站,需要电池约48 GWh。合计需要电池约146 GWh。如果以存量站电池6年的更换周期计算,每年需要电池约24.3 GWh;以每年新建基站10万个计算,预计新增电站需要电池约3 GWh。合计每年共需要电池约27 GWh。
5.混合动力车型用电池技术引关注
2020年补贴逐步退出后,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,并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。轻混车辆要求电池提供更高的能量,甚至功率。于是,车用48 V电源系统正在加速发展与应用,这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、江淮和吉利等企业都已将48 V电驱动技术列为较为可行的技术路线,着手开发应用48 V电池系统的乘用车。当前,国内外48 V电池研究、生产与应用都取得了显著进展。其中,我国一些大型锂离子电池企业已经分别开发出48 VLFP/C、NMC/C、NMC/LTO等不同锂离子电池体系产品。
6.低速电动车和电动自行车锂电化步伐加快
国家对低速电动车提出了“升级一批、规范一批、淘汰一批”的总体思路,工信部等六部委联合印发《关于加强低速电动车管理的通知》,下一步可能将加快制定发布《四轮低速电动车技术条件》等国家标准,加快研究提出低速电动车生产、销售、税费、保险和使用管理、售后服务等环节具体管理措施,建立完善低速电动车管理体系。此项整顿工作将加快推进低速电动车的锂电化步伐。
《电动自行车安全技术规范》(GB17761—2018)强制性国家标准于2019年4月15日正式实施,推动电动自行车企业均积极谋求车型升级。根据技术规范,电动自行车需具有脚踏骑行能力,最高设计车速不超过25 km/h,整车质量(含电池)不超过55 kg,电机功率不超过400 W,蓄电池标称电压不超过48 V等。雅迪、爱玛、新日、小牛等电动自行车领军企业在锂电化道路上的提前布局与趁势发力,推动了自行车锂电池市场的迅速起量。同时,电动自行车巨头们还开始强势发力锂电版电动摩托车领域。
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,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、理性市场定位和快速市场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。