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補貼不斷下調!動力鋰電池未來路在何方?

鉅大LARGE  |  點擊量:81次  |  2020年08月11日  

摘要
新能源車作為政府大力扶持的行業,補貼政策有著很強的指導作用。自從2016年“騙補事件”發酵之后,政府不斷完善補貼政策細則,2017年,補貼大幅下調,行業震動;2018年,門檻又進一步提高;2019年,

新能源車作為政府大力扶持的行業,補貼政策有著很強的指導用途。自從2016年“騙補事件”發酵之后,政府不斷完善補貼政策細則,2017年,補貼大幅下調,行業震動;2018年,門檻又進一步提高;2019年,調整的節奏亦不會停止。政府矢志以經濟手段引導新能源車行業向高質量發展方向前進。


在一波又一波的補貼政策調整下,能量密度更高、單位成本更低的動力鋰電池成為市場追逐的對象。動力鋰電池領域,經過近幾年的市場競爭,各環節的市場格局基本形成,在沒有重大技術變革的情況下,規模較小的公司或是新入公司基本沒有了發展的機會,未來強者恒強趨勢明顯。


新能源汽車作為一個新興的行業,吸引了大量公司進入尋求發展,導致產業鏈各環節產量迅速擴大,顯現出產量過剩的跡象。隨著國家關于新能源汽車補貼的逐次退坡,以及關于獲得補貼所要達到的技術要求的提高,部分技術落后,成本較高的公司已經逐漸被市場淘汰,行業集中度提升。尤其是動力鋰電池產業,經過近幾年的市場競爭,各環節的市場格局基本形成,在沒有重大技術變革的情況下,規模較小的公司或是新入公司基本沒有了發展的機會,未來強者恒強趨勢明顯。


動力鋰電池領域,寧德時代、比亞迪份額處于絕對領先


國內動力鋰電池公司中,寧德時代和比亞迪處于絕對領先的位置,兩者市占率逐步提升,尤其是在新政執行之后,合計已經超過了60%的動力鋰電池市場份額。規模效應會帶來相比同行更低的成本,更多的利潤可以投入到后續的研發,這關于目前處在技術快速迭代中的動力鋰電池公司十分關鍵。產品假如沒法達到補貼的技術要求,意味著價格再低也沒有市場,所以寧德時代和比亞迪在新能源汽車政策不斷提升參數要求的情況下,將會有更大的優勢。


表1:寧德時代、比亞迪市占率逐步提升


動力鋰電池是電動汽車的心臟,是新能源汽車產業發展的關鍵。經過十多年的發展,我國動力鋰電池產業取得長足進步,但是目前動力鋰電池產品性能、質量和成本仍然難以滿足新能源汽車推廣普及需求。


2016年十月,《節能與新能源汽車技術路線圖》公布。其中動力鋰電池技術路線圖提出,2020年、2025年、2030年三個階段鋰電電池系統比能量密度分別達到260Wh/kg,280Wh/kg,350Wh/kg。系統成本分別達到1元/Wh,0.9元/Wh,0.8元/Wh。


表2:電池技術發展路線


2017年三月,為加快提升我國汽車動力鋰電池產業發展能力和水平,推動新能源汽車產業健康可持續發展,四部委公布了《促進汽車動力鋰電池產業發展行動方法》。其中提出了到2025年,新體系動力鋰電池技術取得突破性進展,單體比能量達500Wh/kg,比《路線圖》提早了5年時間。


目前,量產動力鋰離子電池單體比能量密度普遍在170-180Wh/kg,系統比能量密度在140-160Wh/kg,系統成本在1.2-1.3元/Wh。各指標相比2020年的階段性目標還有較大差距,動力鋰離子電池行業要進一步研發投入才能完成目標。


動力鋰電池最好的正極材料:三元占比提升,高鎳是未來趨勢


正極材料是電池能量密度提高的關鍵技術突破方向,從LFP(磷酸鐵鋰)、三元到高鎳三元,電池能量密度不斷提升。并且正極材料在動力鋰電池生產成本構成中占20-30%。所以,正極是決定鋰離子電池性能和成本的重要因素,也是制約電池容量進一步提高的關鍵因素。


表3:正極材料性能比較


鋰離子電池正極材料目前重要包括鈷酸鋰(LCO)、錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)和三元材料(NCM/NCA),除鈷酸鋰重要用于3C鋰離子電池外,其余都可用在動力鋰電池中。


所謂三元材料,是指采用了包含鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。三元材料在能量密度上領先于其他正極材料,循環壽命較長,安全性上低于LFP和LMO,是目前發展前景最為廣闊的動力鋰離子電池正極材料。


表4:國內各類型正極材料產量占比


2013年之后,全球3C鋰離子電池市場日趨成熟。動力鋰離子電池則受益于新能源汽車市場的蓬勃發展,業已成為鋰離子電池市場快速上升的最大引擎。從數據可以看出,由于新能源汽車行業的崛起,帶動了動力鋰電池正極材料產量占比迅速提升。在2016年之前,LFP作為重要動力鋰電池正極材料,產量和產量都迅速擴大,但在2016年之后,三元取代了LFP成為了動力鋰電池正極材料的重要發展方向。


未來幾年動力鋰電池新增需求重要將來自于三元電池的需求上升,三元電池需求量的復合增速將達到90%,未來空間巨大。三元電池高速上升的需求將帶來三元正極材料的需求上升,尤其是未來能帶來高能量密度的高鎳三元材料會出現結構性的供需緊張情況。


三元材料以鈷鹽、錳鹽和鎳鹽為原料,其主流技術發展方向是通過提高鎳含量、充電電壓上限和壓實密度使其能量密度得到提高。三元材料目前發展的一大阻力在于材料穩定性會隨著鎳含量的新增而降低,現重要通過離子摻雜、表面包覆和調整電解液及負極材料等途徑逐步解決。


圖1:NCM三類元素功能


隨著正極材料中鎳含量占比的提高,電池能量密度提升,安全性能下降,制備難度上升。目前,主流三元材料中333型、523型和622型NCM國內均實現大規模量產,811型能夠批量生產的廠家較少。


由于各大正極材料廠商紛紛擴產搶占市場份額,行業競爭將越來越激烈,LFP正極材料,及低鎳333型和523型正極材料受需求上升緩慢的原因,產量利用率將會下降,從而導致利潤率下降。但是,由于補貼新政推動電池能量密度的提升,高鎳三元正極材料由于制備難度較大,供應量有限,仍將緊俏。擁有正極材料研發優勢,掌握高鎳材料技術的公司優勢明顯。


石墨負極材料性能指標已接近理論上限:硅碳負極成為提升能量密度關鍵


負極材料是鋰離子電池的重要組成部分,約占鋰離子電池中成本10%-15%,重要包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球、合金和鈦酸鋰等。目前石墨系負極材料技術比較成熟,未來將以硅碳負極作為提升鋰離子電池能量密度突破口。


性能優異的負極材料具備較高的比能量、相對鋰電極的電極電勢低、充放電反應的可逆性能好、與電解液兼容性好的特性。


表5:負極材料性能比較


天然石墨容量較高且工藝簡單成本較低,但循環性能稍差;人造石墨成本稍高,但具備較好的循環以及安全性能;中間相碳微球石墨在倍率性能上高出天然石墨與人造石墨,具備較好的熱穩定性與化學穩定性,但其制作工藝復雜導致成本較高;硅碳類復合材料比容量遠高于石墨類負極,但國內仍未大規模產業化。綜合成本與性能,目前國內新能源汽車動力鋰電池負極材料以人造石墨類為主,與正極材料不同,動力鋰電池負極工藝難度低于3C電池負極。


負極材料市場集中度較高。2017年國內鋰離子電池負極材料產量14.7萬噸,貝特瑞、杉杉股份和江西紫宸合計產量9.3萬噸,占據63%的市場份額??傮w來看,負極材料行業呈現寡頭壟斷的態勢,天然石墨CR5約為90%,人造石墨CR5約為80%。


圖2:2017年負極材料市占率


石墨負極材料的性能指標已經接近理論值,技術上已經不能提升動力鋰電池的能量密度。隨著動力鋰電池能量密度的逐步提升,已有硅基、錫基等復合負極材料應用到鋰離子電池制造中,其中硅碳負極材料是最有希望被規模應用的下一代負極材料。負極材料行業集中度較高,格局相對穩定,能夠保證行業的利潤率水平穩定,要關注硅碳負極產業化有突破的負極龍頭公司。


隔膜產量擴張迅速,成本進一步降低


隔膜重要用途是起到正負極隔離,但又要保證鋰離子通過,所以隔膜對鋰離子電池的安全性起到了至關重要的用途,是鋰離子電池組件中技術含量最高的部分。隔膜的制作工藝分為干法和濕法。


干法制作工藝:又稱熔融拉伸法,是指將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜,經過結晶化處理、退火后,獲得高結晶度的結構,并在高溫下進一步拉伸,將結晶界面進行剝離,形成多孔結構以新增薄膜孔徑的制備工藝。


濕法工藝:將液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成均勻的混合物,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一按時間,用易揮發物質洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。日本旭化成、日本東燃、韓國SK等均采用此工藝。應用范圍:高性能鋰離子電池等。


濕法和干法各有優缺點,其中,濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻,薄膜更薄,但是投資大,工藝復雜,環境污染大;而干法工藝相對簡單,附加值高,環境友好,但孔徑和孔隙率難以控制,產品難以做薄。


表6:干濕法隔膜性能比較


受三元鋰電快速發展帶動,濕法有望成為主流。目前,動力鋰電池重要以磷酸鐵鋰離子電池和三元電池(正極為鎳鈷錳(NCM))為主。其中干法隔膜在磷酸鐵鋰離子電池的使用比率仍比較高,而三元電池以經涂覆的濕法隔膜為主。隨著動力鋰電池對能量密度要求的不斷提高,以三元材料為正極材料的動力鋰電池路線開始逐漸興起,隔膜的材料路線也開始出現傾斜。并且,隨著陶瓷、PVDF等涂覆工藝的逐漸成熟,“濕法+涂覆”生產工藝使鋰離子電池的熱穩定性明顯改善。在動力鋰電池對安全性要求不斷提高的趨勢下,作為目前提高電池安全性最有效的解決辦法,應用于三元鋰離子電池的高端濕法涂覆隔膜需求加速提升。


表7:2017年國內重要隔膜廠商產量統計(單位:萬平方米)


受益于新能源汽車行業景氣,隔膜產業未來市場廣闊,未來的產業龍頭要具備強大的研發力量、有效專利、資金實力、高端裝備以及創新技術等,但由于近幾年隔膜產量擴張迅速,等產量完全釋放后,供需格局將會轉變,難免出現激烈的價格競爭,此時產品成本低的公司將會最終獲得較大市場份額,有成本優勢的公司值得關注。


圖3:國內隔膜價格


補貼政策一再嚴苛,鞭打公司持續提高技術內涵


新能源車行業作為政府大力扶持的行業,補貼政策關于行業有著很強的指導用途。自從2016年“騙補事件”發酵之后,政府對新能源車行業加強了規范管理,不斷完善補貼政策細則,以期用經濟手段引導新能源車行業向高質量發展方向前進。2017年,補貼大幅度下調,相應補貼參數門檻提高,政策公布突然,整個行業經過了小半年的時間才充分適應新政。剛緩過來的行業,僅過半年,又籠罩在補貼政策調整的傳言中,2018年二月,傳言落地,補貼額度再下降和參數門檻再提高,幅度仍不小,幾乎緊貼行業所能承受的極限,政府矢志倒逼行業持續提高技術能力和降低成本。2019年,補貼政策的調整亦不會停步。每次政策調整之后,行業總有黑馬殺出,也有公司黯淡離場。


2018年二月,四部委聯合下發《有關調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》?!锻ㄖ愤M一步完善了補貼標準,并相應提高了獲得對應補貼的參數要求。相比2017年新能源汽車補貼方法,2018年補貼方法更加著力于技術要求的提升。新的補貼方法沒有采用“一刀切”式的整體退坡,而是對乘用車、客車、專用車各個參數指標進行了不同的調整。


從乘用車補貼調整方法來看,新的補貼方法對整車的續航里程、電池的能量密度、能量消耗等指標提出了更高的要求。相比2017年純電動乘用車補貼方法,2018年方法對續航里程的劃分檔次由3檔變為5檔,并且最低檔續航里程從100公里調整為150公里,最低檔補貼下降0.5萬元,最高檔補貼上升0.6萬元。


電池系統的最低能量密度要求由2017年的90Wh/kg調整為105Wh/kg,但若要拿到系數為1的補貼,必須達到120Wh/kg,系數1.1的補貼檔則要超過140Wh/kg。能耗也必須優于2017年現行政策的10%,并且達到15%方能拿到系數為1的補貼。地方財政單車補貼上限不變,仍舊是不超過中央財政單車補貼額的50%。


表8:2017年電動乘用車補貼方法


表9:2018年電動乘用車補貼方法


新補貼對低檔車型的補貼下降明顯,對高檔車型的補貼則略微上調,技術要求提高明顯。國家政策正在引導乘用車車型向高端化發展,今后的政策也將會有延續性,會朝重質而非重量的方向推進。從近幾個月的各車型的占比數據也可以看到,A00級車型銷量占比明顯下降,A級車型銷量占比提升明顯。


表10:新政后各車型銷量占比變化


從客車補貼調整方法來看,新能源客車三個類別(非快充類純電動客車、快充類純電動客車、插電混動客車)的中央財政補貼標準全面下調,分別調整為1200元/kWh、2100元/kWh和1500元/kWh。另外,單車補貼上限也根據整車長度(L)的不同而全面下調,最高檔下調幅度達到40%,地方財政單車補貼上限不變,仍舊是不超過中央財政單車補貼額的50%。


調整系數要求也有所變化。其中,非快充類純電動客車的系統能量密度的最低檔次上調為115-135Wh/kg,并且新增了單位載質量能量消耗量的要求。插電混動客車對節油率水平的要求也大幅提高。


表11:2017年新能源客車補貼方法


表12:2018年新能源客車補貼調整方法


對新能源客車的需求將重要來自價格敏感性較低的城市公交,目前各大城市都在積極推動公交的電動化,這部分需求未來將保持平穩,年均達到10萬輛水平。新政策補貼大幅下調40%左右,技術要求則進一步提高,尤其對能量密度的標準超過了2017年乘用車補貼標準的水平,這將直接考驗電池廠商的技術能力,要在提升電池標準的同時合理的控制住成本,所以新政策將會對客車電池市場帶來較大的影響,龍頭公司將憑借規模、技術、成本等優勢搶占更多市場份額。


從專用車補貼調整方法來看,三個檔次補貼標準相比2017年全面下調,分別變為850元/kWh、750元/kWh、650元/kWh,單車補貼上限由15萬元調整為10萬元。假如地方補貼達到50%的上限,補貼也僅將將能夠覆蓋專用車的電池成本。技術標準上,電池系統最低能量密度由90Wh/kg上調為115Wh/kg,單位載質量能量消耗量和百公里耗電要求也都更加嚴格。此外,之前運營車輛要達到30000公里里程才能申請補貼的要求調整為20000公里。專用車未來還是要靠車輛的運營效益彌補電動汽車的成本劣勢,能夠開發出好用的、穩定的車型是關鍵。


表13:2017年新能源貨車、專用車補貼方法


表14:2018年新能源貨車、專用車補貼調整方法


新能源車產量:和瞬息萬變的補貼政策在賽跑


從過渡期的產量情況看(二月-五月),2018年新能源汽車產量相比2017年有著明顯的上升,特別是在接近過渡期結束時,搶裝現象較為明顯。從過渡期結束后(六月-九月)的產量數據分析,新能源乘用車的產量仍舊有著不錯的表現,沒有受到過多新政策影響,新能源商用車產量出現了下降,但九月數據有好轉跡象。整體上新能源汽車產量仍在逐月上升,行業已經充分消化了補貼下調的影響。


表15:2017和2018年新能源車產量


新政策中新能源乘用車補貼額度調整不大,重要是在原有基礎上進一步細分,補貼更傾向于高端產品,考慮到雙積分政策的正面影響,預計2018年全年銷量不會受到過多補貼下調的負面影響。


新能源客車與專用車的補貼額度則有明顯下調,退坡幅度將近40%。但客車市場重要受公交帶動,銷量將保持穩定。專用車市場的一些積極因素正在逐步顯現,也有望保持銷量穩定,預計2018年全年新能源車產量接近110萬輛。


表16:2013-2020年新能源汽車產量及增速


補貼將助推高端鋰離子電池占比提升


依據十三五規劃,到2020年新能源汽車產量將達到200萬輛,我們測算動力鋰電池的需求量將會超過100GWh,動力鋰電池行業近4年的復合增速將達到40%,鋰離子電池行業將充分受益于新能源汽車行業的發展。


表17:2016-2020年國內動力鋰電池需求量預測


隨著單車帶電量提升,鋰離子電池產量增速高于新能源汽車產量增速。2018年1-九月我國新能源汽車生產約66萬輛,同比上升65%,動力鋰電池裝機總電量約29.6GWh,同比上升92%。經過我們測算,前9個月純電動乘用車平均單車帶電量逐月走高,1-九月純電動乘用車平均帶電量達到40kWh左右,相比17年純電動乘用車單車帶電量28kWh,有明顯新增。電動客車和專用車也分別達到了191kWh和54kWh的單車帶電量。


表18:18年單月動力鋰離子電池裝機量


補貼政策過渡期結束后,將會提高續航里程數的參數要求,預計乘用車單車帶電量將會提高40%,客車和專用車的單車帶電量也會由于高端車型的占比提高,較大幅度上升。因此,2018年的動力鋰電池需求將達到58GWh,增速達到60%,超過新能源車銷量增速。需求增量重要來自于三元電池。由于磷酸鐵鋰離子電池的能量密度上限不高,將會制約磷酸鐵鋰離子電池發展。三元正極材料有著更高的比容量和平均電壓,能夠進一步提高電池的能量密度,就目前成熟技術中,只有三元電池可以滿足2020年能量密度達到260Wh/kg的要求,所以,三元電池技術路線是目前最優的選擇,電池公司也將加速對三元體系電池的布局。


今年1-九月,三元電池共裝機17.7GWh占比60%,其中,79%的三元電池用于EV乘用車。磷酸鐵鋰離子電池以11.2GWh占總裝機量的比重為37.8%,其中8.4GWh用于EV客車,占比74.9%。預計今年三元電池的產量將翻倍,至2020年,將接近90GWh,4年復合增速將達到90%,三元電池產業鏈將獲得高速發展機會。


表19:2016-2020年三元動力鋰電池需求量及增速預測


未來幾年動力鋰電市場仍將保持快速上升,并且動力鋰電池新增需求重要將來自于三元電池的需求上升。補貼政策調整,動力鋰電池將首當其沖受到補貼減少的波及,電池價格進一步下調,所以一些技術、盈利能力較差的公司將被淘汰,高端產品將會受益,行業集中度進一步提升,未來一些擁有規模優勢,技術優勢的公司將有更好的前景。今年1-九月,動力鋰電池裝機前5公司市占率為78.3%,17年為61.6%,集中度進一步上升。


圖4:18年1-九月動力鋰電池市場份額


隨著動力鋰離子電池市場的高速上升,國內鋰離子電池上游四大材料的產量也形成了快速上升的態勢,據數據統計,2017年全國鋰離子電池正極材料產量21萬噸,同比上升30%,鋰電負極材料產量14.6萬噸,同比上升24%,電解液產量11萬噸,同比上升24%,鋰電隔膜產量14.35億平,同比上升32%。2018年上半年,四大材料仍舊保持較快速上升,正極產量11.4萬噸,同比上升21%,負極產量7.9萬噸,同比上升20%,電解液產量5.9萬噸,同比上升37%,隔膜產量7.3萬噸,同比上升20%。


表20:2011-2018年國內正極材料產量


表21:2011-2018年國內負極材料產量


表22:2011-2018年國內電解液產量


表23:2011-2018年國內隔膜產量


目前,國內鋰離子電池需求的上升重要靠動力鋰離子電池拉動,消費類鋰電需求增速趨緩。由動力鋰離子電池的新增需求量預計,近兩年四大鋰電材料新增需求量分別為,正極材料7.8萬噸、負極材料3.9萬噸、電解液3.4萬噸、隔膜9.8億平方。


表24:2018-2019年動力鋰電池四大鋰電材料新增需求量


根據各大材料廠商的近兩年產量規劃看,四大材料新增產量均超過了動力鋰電新增需求量的兩倍。由于各大材料廠商紛紛擴產搶占市場份額,新增產量開始陸續投放,行業競爭將越來越激烈,鋰電材料整體毛利率將持續走低,但是,由于補貼新政推動電池能量密度的進一步提升,部分高端產品仍將緊俏,并且集中度高的行業將能夠保證穩定的利潤水平。


動力鋰電池產業助推新能源車的大力發展,才剛剛開始。


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