低溫18650 3500
無磁低溫18650 2200
過針刺低溫18650 2200
低溫磷酸3.2V 20Ah
21年專注鋰電池定制

詳解鋰離子電池在新能源汽車領域的發展現狀以及趨勢

鉅大LARGE  |  點擊量:7032次  |  2021年04月09日  

摘要
鋰電池大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存和使用對環境要求較高。鋰離子電池不含金屬態的鋰并且可以充、放電,目前已成為鋰電池發展的主流。鋰離子電池按照應

鋰離子電池大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存和使用對環境要求較高。鋰離子電池不含金屬態的鋰并且可以充、放電,目前已成為鋰離子電池發展的主流。


鋰離子電池按照應用場景可大致劃分為消費電子類、動力及儲能電池。消費電子類鋰離子電池重要應用于3C(Computer、Communication、ConsumerElectronics,合稱信息家電)產品;動力鋰電池重要應用于各種電動汽車、電動工具及新能源汽車領域;儲能電池重要應用于家居儲能及太陽能、風力發電等分布式獨立電源系統儲能。


我國消費類鋰離子電池目前增速已經趨于平緩,需求增量重要來自于3C產品的滲透率提升及存量產品的更新換代;市場份額從2014年的83%迅速下降至2016年的42%[1]。我國鋰離子電池的市場重要受益于新能源汽車產業的爆發性上升,動力鋰電池在鋰離子電池三大消費終端中增速最高,市場份額在2017年首次超過消費型鋰離子電池達到50%,預計2018年市場份額為53%;動力鋰電池已成為鋰離子電池行業發展的最大引擎。儲能鋰離子電池目前仍然處于市場導入期,在光伏分布式應用和移動通信基站領域的應用不斷擴大,預計2018年消費需求占比約5%;儲能鋰離子電池市場需求與其他兩種類型電池相比差距較大,但儲能已經被列入十三五規劃百大工程項目,隨著技術的逐漸成熟,將成為拉動鋰離子電池消費上升的另一極。


鋰離子電池在新能源汽車領域的應用

便攜式激光蝕刻機
智能鋰電池,UART通訊

標稱電壓:21.8V
標稱容量:15mAh
電池尺寸:51×80×236mm
應用領域:便攜式激光設備、蝕刻機、打標機

汽車鋰離子電池行業的產業鏈根據生產流程大致可以分為上游、中游、下游、再循環這四個環節,如下圖。


鋰離子電池產業鏈及典型公司


行業上游


鋰離子電池的原材料重要包括正極材料、負極材料、隔膜和電解液等,各類材料生產廠商為鋰離子電池產業鏈的上游公司。從電池類型看,2018年前三季度NCM三元電池裝機量17.7GWh,超過其2017年全年裝機量并超過磷酸鐵鋰離子電池,排名第一,市場份額達到60.0%;磷酸鐵鋰離子電池裝機量11.2GWh,占比37.8%;錳酸鋰離子電池裝機量0.48GWh,占比1.63%;鈦酸鋰離子電池裝機量0.17GWh,占比0.58%[2]。


三元材料電池在新能源乘用車(插電式混動、純電動)和專用車(純電動)占主導地位,重要因為其具備高能量密度,可滿足市場對車輛高續駛里程的需求;未來三元電池將逐漸替代磷酸鐵鋰離子電池。磷酸鐵鋰離子電池在純電動客車市場占90%以上的市場份額,錳酸鋰和磷酸鋰鐵電池則共同占據插電式混動客車市場。

無磁低溫18650 2200mAh
-40℃ 0.5C放電容量≥70%

充電溫度:0~45℃
放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃放電容量保持率:0.5C放電容量≥70%

從成本結構看,2017年鎳鈷錳酸三元鋰離子電池(NCM)正極材料成本占鋰離子電池總成本的38%;其次殼體蓋板,占14%。由此可見,正極材料是鋰離子電池的核心,材料性能直接影響鋰離子電池的性能,同時也是差別多種鋰離子電池的依據。


行業中游


重要包括各鋰離子電池廠商,使用上游公司供應的正負極材料、電解液和隔膜生產出不同規格、不同容量的鋰離子電芯產品,然后根據終端客戶要求選擇不同的鋰離子電芯、模組和電池管理系統方法。從生產公司來看,2018年我國動力鋰電池裝機總量約57.0GWh,其中寧德時代電池裝機總量23.5GWh,占比41.2%;比亞迪電池裝機總量11.5GWh,占比20.2%。排名前十的動力鋰電池公司裝機總量47.2GWh,占整體的82.8%,較去年排名前十公司合計占比上升9個百分點,市場集中度明顯提升,而且仍有可能進一步提升,進入寡頭競爭格局。


行業下游


新能源汽車鋰離子電池產品最終應用于汽車動力領域(純電動汽車、混合動力汽車等)和儲能領域等。2018上半年行業補貼逐漸退出,搶裝效應明顯。補貼過渡期后,動力鋰電池市場需求將有所下降。中汽協數據顯示[3],2018年全年新能源產銷分別為127萬輛和125.6萬輛,比上年同期上升59.9%和61.7%。其中,純電動乘用車產銷分別完成79.2萬輛和78.8萬輛,比上年同期分別上升65.5%和68.4%;插電式混合動力乘用車產銷分別完成27.8萬輛和26.5萬輛,比上年同期分別上升143.3%和139.6%。純電動商用車產銷分別完成19.4萬輛和19.6萬輛,產銷量比上年同期分別上升3.0%和6.3%;插電式混合動力商用車產銷均完成0.6萬輛,比上年同期均下降58.0%。在全年汽車產銷量雙雙下降的大背景下,未來新能源汽車上升空間巨大,車型也逐步高端化,或將成為支撐車市發展的重要驅動力。


部分原材料再循環


在電池回收領域,廢舊鋰離子電池中的鎳鈷錳鋰等有價金屬可進行循環利用,用于生產鋰離子電池三元前驅體、電池級碳酸鋰及三元材料等鋰離子電池材料,并供應給上游公司生產鋰離子電池正極材料,使鎳鈷錳鋰資源在電池產業中實現循環。雖然目前國家出臺多項政策扶持產業發展,但產業體系尚未成熟,有待進一步發展。由于鋰資源的儲量有限,當前的電池原材料巨頭已開始向下游延伸業務,分切鋰電回收市場。


鋰離子電池在新能源汽車領域發展面對的挑戰


安全性差


鋰離子電池在發展過程中曾出現爆炸、燃燒等不安全問題。一方面由于用戶使用方法不當,造成短路出現燃燒爆炸;另一方面是鋰離子的化學性質較活潑,在石墨負極的配合下,一旦出現高溫容易發生爆炸燃燒,所以通常廠家會在電池內部安裝鋰離子電池保護板。


環保和回收


鋰離子電池本身的污染并不嚴重,但在提取冶煉過程中,會出現六氟磷酸鋰等對環境造成污染的化學物質。


鋰離子電池相對其他電池對環境的污染較小,因而較少有公司回收廢鋰離子電池;但廢棄的鋰離子電池中含有大量不可再生且經濟價值高的金屬資源,如鈷、鋰、鎳、銅、鋁等。假如能有效地回收處理廢棄或不合格的鋰離子電池,不僅能減輕環境壓力,還可以防止造成鈷、鎳等金屬資源的浪費。


海外市場占有率不高


我國鋰離子電池市場由于國內巨大的新能源汽車市場而迅速崛起,并且政府通過補貼和鼓勵政策大力扶持該產業。然而我國鋰離子電池生產公司在海外的市場占有率仍相對較低,松下、LG化學、三星SDI等公司的市場占有率高達76%。未來國產公司應在電池的一致性、穩定性和循環壽命等方面追趕海外公司,以新增海外市場占有率。


我國鋰離子電池在新能源汽車領域未來發展趨勢


產銷量持續上升,行業集中度提升


產量方面,得益于私人市場的滲透和共享汽車的普及,純電動汽車乘用車產量上升迅速,在新能源汽車的總產量中已超過50%,可以預見純電動乘用車即將發展成為最大的動力鋰電池消費市場[4]。


生產公司方面,2017年國產新能源汽車共有98家動力鋰電池單體配套公司(其中6家國外公司)以及2家燃料動力電池公司,相比2016年的公司數量減少了三分之一;《汽車動力蓄電池行業規范條件》的執行以及日趨成熟的市場競爭使一些技術落后的公司或被兼并重組或選擇退出汽車動力鋰電池的生產與銷售。


不同材料體系鋰離子動力鋰電池生產公司方面,公司數量變化最明顯的是磷酸鐵鋰生產公司,較2016年的79家下降了一半;隨著動力鋰電池發展路線對能量密度的需求不斷提高,磷酸鐵鋰生產公司的生存空間受到壓縮,三元材料電池的市場份額逐漸新增。


動力鋰電池系統銷售價格有力下降,上游材料成為關鍵因素


動力鋰電池系統作為新能源汽車中成本占比最高的部件直接決定了整車的市場定價,目前認為只有動力鋰電池系統成本降至與傳統燃油車發動機成本相當的水平,純電動汽車才能于財政補貼退出后在終端售價方面具有真正的市場競爭力。在我國動力鋰電池產品成本的發展演變中,產業鏈的建設完善和國產化率的不斷提高對動力鋰電池的成本下降起到了關鍵的助推用途。


多元技術體系并進,三元電池占據乘用車統治地位


車型產量最高的乘用車(插電式混動和純電動)中,三元材料電池占據了絕對的統治地位,源于市場對車輛續駛里程的需求;具備高能量密度優勢和發展潛力的三元材料電池將逐漸完成對磷酸鐵鋰離子電池的替代。此外在純電動專用車領域,三元電池同樣是重要配套電池,尤其是純電動物流車對高續駛里程的需求拉動了三元電池在專用車上的配套應用。


全固態電池將成為關重視點


作為下一代面向500Wh/kg的電池技術路線,具有高能量密度以及高安全特性的固態電池正在全球范圍內受到關注,日韓歐美等國家和地區的相關研究機構和公司開始發力布局和加速固態電池的研究與開發。國內已開發出的階段性電芯樣品能量密度指標接近350Wh/kg。公司方面,贛鋒鋰業與我國科學院寧波材料所進行合作,推進固態電池的產業化進程。此外,寧德時代、天津力神、中航鋰電以及衛藍新能源等公司也在進行固態電池的開發。


回收路線漸趨清晰,政策和商業體系仍待健全


動力鋰電池的回收再利用對全生命周期內降低動力鋰電池成本、促進環境保護和社會安全以及節約礦藏資源利用等方面具有重要的現實意義。未來更多的新能源車企、電池生產商將參與電池回收領域;回收電池過程中的運輸、處理要求、回收和二次利用價格體系以及不同類型電池回收技術規范等細則將會更加明確。


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