动力电池主要由正极、负极、电解液、隔膜等四大材料组成，性能要求高能量密度、长寿命、可靠安全。动力电池属于二次电池，可以利用化学反应的可逆性在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而循环使用。
动力电池是新能源汽车的核心部件，在生产成本中占比最高。其性能直接决定了新能源汽车的实际价值，而新能源汽车关键技术指标如续航里程、充电时间、安全性能的提升也受制于动力电池的技术进步。
环保、高能、低成本是电池技术发展的目标。动力电池发展历程呈现出三个特点，一是绿色环保电池迅猛发展，二是电池体积比能量和质量比能量标准逐渐提高，三是生产厂商一直在寻求降低电池生产成本的技术路径。
第一代动力电池是铅酸蓄电池，其优点是大电流放电性能良好、价格低廉、电池回收率高，但能量密度较低。其主要原材料铅有污染，受国家环保政策影响很大。第二代动力电池是碱性电池，如镍镉电池、镍氢电池。镍镉电池由于镉的污染，欧盟各国已禁用于动力电池；镍氢电池环保性较好，但价格高于铅酸电池且高温较性差。
第三代动力电池是锂离子电池，其能量密度高于铅蓄电池和镍氢电池，具有高电压、寿命长、无记忆效应的优点，且对环境没有污染。近年随着锂电池技术的发展，成本逐年下降，安全性稳定性问题也得以解决，凭借能量密度和环保优势受到国家政策扶持，近年维持高速增长。目前广泛应用于新能源汽车及储能领域，是动力电池未来的主流技术发展方向。
铅蓄电池、碱性电池、锂电池性能对比
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动力电池按照不同正极材料分为三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂电池。磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料，新能源汽车发展的早期阶段都采用磷酸铁锂电池作为储能装置。但随着补贴政策标准的更新以及消费者对于新能源汽车续航里程要求的逐渐提高，目前大多数新能源乘用车已经转向使用三元材料电池。
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相关报告：华经产业研究院发布的《2019-2025年中国动力电池市场深度调研分析及投资前景研究预测报告》
二、动力电池现状
动力电池中游主要由四大材料、电芯制造及PACK封装构成。电芯作为电池核心部件主要由正极、负极、电解液和隔膜四大材料组成。正极材料、隔膜、电解液、负极材料、其他部件分别占锂离子电池材料成本的比例约为30%、25%、17%、10%和18%。
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正极材料在电池成本中占比最高,对电池性能影响最为直接。锂电正极材料在锂电池中占据核心地位,性能直接影响了锂电池的各项性能指标。目前已经市场化的锂电池正极材料包括三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等。
国内正极材料市场企业竞争激烈,行业集中度相对较低。2018年市场前十厂商占有率为55%,远低于其他材料的行业集中度。上游资源企业和下游电池生产厂商纷纷以各种方式布局正极材料生产领域。原有相对规模较大的厂商对于高镍三元材料加大投入和研发力度,抢占未来发展先机。
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负极材料是锂离子电池储存锂的主体,使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出,主要影响锂电池的首次效率、循环性能等。负极材料主要分为以下三类:碳材料(石墨类)、金属氧化物材料以及合金材料,当前主要使用的负极材料是天然石墨和人造石墨,其中天然石墨主要使用在消费电池领域,而人造石墨主要使用在动力电池领域。
中、日是全球负极材料主要产销国,总产量占全球95%以上。中国的优势在于丰富石墨资源,日本的优势在于技术先进。目前国内行业龙头地位稳固,优势明显。2018年国内负极材料产量19.2万吨,其中贝特瑞占比19%、杉杉股份占比14%,江西紫宸占比12%,CR3达45%。
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电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压,高比能等性能的保证。一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料在一定条件下按一定比例配制而成。
全球电解液供应主要来源于亚洲中、日、韩三国,2005年前市场基本被日企和韩企占据。由于生产成本及规模上的优势,韩国与日本的电解液生产企业也逐渐向中国转移,2010年起,中国就逐步开始占据全球电解液近一半的产能。目前国内市场中天赐材料、国泰华荣、新宙邦合计占比接近50%,行业集中度有望进一步提升。
隔膜是锂离子电池的重要组成部分,它位于电池内部正负极之间,保证锂离子通过的同时,阻碍电子传输。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
我国隔膜产量也由2012年的0.98亿平方米增长到2018年20.2亿平方米,复合增长率达到54%。但在湿法隔膜领域,国内隔膜企业受限于工艺、技术等多方面因素,产品水平还较低,生产设备主要依赖进口。锂电池隔膜的全球市场份额主要是被日本、美国、韩国、中国占据,中国在全球锂电池隔膜市场份额迅速增加。
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三、动力电池市场需求
全球新能源汽车销售量从2011年的5.1万辆增长至2018年的201.8万辆,8年时间销量增长38.5倍。站在能源战略和环境保护的角度,发展新能源汽车已经在全球范围内形成共识。不仅各国政府先后公布了禁售燃油车的时间计划,各大国际整车企业也陆续发布新能源汽车战略,新能源汽车成为未来汽车产业发展的导向和目标。
2018年国内新能源汽车销量达到125.6万辆,同比增长62%,整个新能源汽车行业呈现出良好的发展态势。2019年1~2月新能源汽车继续保持去年的高速增长,销量达到14.9万辆,相比去年同期增长了107%。新能源汽车销量的高速增长既有整个市场需求的强劲驱动,也有新补贴政策临近落地,车企迎来抢装高峰所致。目前市场预期2019年新的补贴政策会继续大幅减少补贴,当下时点正是行业由政策驱动转向市场驱动的转换期,2019年双积分政策也正式迎来考核,行业发展迎来市场和政策的双重考验。预计2019年国内新能源汽车销量达到170万辆。
在新能源汽车渗透率持续提升的推动下,2018年国内动力电池装机量达到56.98GWh,同比增长56%。国内动力电池四大材料正极、负极、电解液、隔膜的出货量同比增速分别为28.6%、31.5%、27.4%、37.7%,动力电池行业在出货规模上继续高速增长。受行业上下游成本压力及补贴退坡政策的影响,中游各大材料的价格均有不同程度的下降,整个行业出现“以量补价”的态势。
积分政策使燃油积分与新能源积分实现联动,促使传统车企向电动汽车投入资源。2019年双积分政策考核指标正式落地,积分政策逐步接棒补贴政策,从行业供给端代替需求端引导行业发展。传统大型车企将逐步发力,或以合资方式,或加大新能源车型的研发和资源投入,提前为双积分考核指标布局。2019年度、2020年度,新能源汽车积分比例要求分别为10%、12%。
2018动力电池装机量乘用车占比达到58.06%,相比2017年提高了20.42个百分点;客车、专用车占比分别为30.40%、11.54%,相比2017年分别下降了8.89个百分点和11.53个百分点。比例变动原因在于补贴标准对高续航里程乘用车的支持力度,以及目前已经相对较高的新能源专用车市场渗透率。目前中国新能源乘用车渗透率仅为2.25%,低于瑞典的5.3%和挪威的39.2%,新能源乘用车未来发展空间巨大,乘用车动力电池装机占比将继续提升。
四、动力电池发展趋势
1、动力电池材料趋势
近年国家推出的相关政策增加了高能量密度动力电池的补贴,三元材料电池相比其他类型电池在能力密度方面优势明显。磷酸铁锂电池由于生产技术相对成熟,凭借价格优势一直占据相当大的比重,但随着三元材料生产工艺进步,原材料价格的不断降低,未来将逐步取代磷酸铁锂成为动力电池的主要发展方向。2018年三元电池装机比例逐步提升达到53.88%,相比2017年提高了9.94个百分点。磷酸铁锂电池占比下滑至37.86%,相比2017年下降了11.65个百分点。
人工石墨将凭借循环性能及稳定性能优势逐步取代天然石墨,高能量密度的硅碳负极的是负极材料的发展方向。受未来电池能量密度增长趋势以及动力电池高倍率放电的要求,中间相碳微球、钛酸锂以及硅碳复合材料等高端负极材料将逐渐实现在动力电池上的应用。
2、动力电池市场趋势
未来中国将成为动力电池竞争的主战场,市场将进一步向优势企业集中,小型低水平的动力电池企业将在竞争中被淘汰。中国动力电池配套企业已经从2015年的大约150家降到了2017年的100家左右,1/3的企业已经被淘汰出局。预计到2020年低产能和低技术含量的电池生产企业将不具备在市场生存的条件。
行业集中度进一步提升是未来主流。随着新补贴标准的落地,补贴退坡和相关技术指标提升,加速了行业低端企业的出清,行业格局得到优化,市场集中度显著提升。2018年CR10市占率提高了9.21个百分点达到82.84%,CR2市占率提高了16.74个百分点达到61.36%。
根据国家相关规划,2020年国内新能源补贴政策将全部取消,实现市场化发展。这无疑给日韩企业重新抢占国内动力电池市场提供了机会。日前工信部公示的第307批目录中显示,东风悦达起亚K5、东风雷诺两款车型搭载了南京LG化学提供的电池,这表明外资品牌动力电池已经重新进入中国市场。另一方面,日韩电池企业也正在恢复在中国的投资力度。日韩企业来势汹汹,国内电池企业将面临更激烈的竞争。
