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动力电池全产业链详解(附供应商名单)

北极星储能网  来源:VehicleTrend车势  作者:Clover  2018/6/8 9:01:35  我要投稿  

北极星储能网讯:

随着新能源汽车日益普及,动力电池企业将面临更多的机遇与挑战。如何降低成本、提升性能,在竞争中获得优势,是当下动力电池企业倍加关注的焦点。而动力电池的成本和性能又受正负极材料、电解液、隔膜等材料的影响。

基于此,VehicleTrend车势分别从动力电池上、中、下游着手,整理了动力电池全产业链的干货内容,详见下文( 本文中的供应商排名不分主次,如有疏漏敬请见谅)。

动力电池产业链简介

图1 动力电池全产业链图 (制图:VehicleTrend车势 资料来源:公开资料)

图1展示了动力电池上中下游产业链,其中,上游主要以钴、锰、镍、锂、石墨矿产等原材料为主;中游包括正负极、电解液、隔膜、极耳等,在整个动力电池产业链中成本占比最大。正极材料主要采用钴、锰、镍、锂矿等原材料,锂矿同时还可用于负极和电解液材料。而石墨矿主要用于负极材料,也有其他材料做负极的电池,比如:钛酸锂电池,该类电池使用钛酸锂做负极;下游主要是应用领域,涉及电池模组、线束、连接器以及BMS管理系统。

动力电池四大材料结构

以圆柱形电池为例,动力电池内部的结构主要由正极、负极、电解液,隔膜组成。通常这四大材料在动力电池成本占比高低依次为:正极材料>隔膜材料>负极材料>电解液材料。正极材料决定电池的容量、寿命等多方面核心性能,一般情况下其成本占比高达30%-40%;隔膜的难点在于微孔结构成型技术与基底材料,目前占比约20%。负极材料主要以石墨为主,成本占比15%左右;电解液主要以六氟磷酸锂为主,成本占比为10%左右。

但是近年来,随着原材料成本上涨,镍、钴、锰三种元素的成本已经占到正极材料成本的90%以上,导致正极材料在动力电池成本中的占比已经达到50%。相应的,四大材料成本占比也处于波动状态。

上游

动力电池的上游为原材料资源的开采和加工,主要有锂资源、镍资源、钴资源和石墨等等。其中,锂资源是其中需求量最大的原材料。

据粗略计算,一辆特斯拉电动汽车大约需要50-70千克的碳酸锂;一辆三元电池汽车需要12-14千克的镍,而一辆丰田普锐斯混动汽车约需8.5千克的镍……随着新能源汽年产量的提升,全球每年消耗的动力电池原材料数量巨大。

巨大的市场需求对相应的供给能力也提出了要求。以锂为例:地球上储藏着大量的锂矿资源,其中有60%的锂资源尚未得到勘探和开发。全球近70%的探明锂矿资源分布在南美洲的智利、阿根廷、玻利维亚三国,另外,也有一部分分布在澳大利亚和中国。根据锂矿的不同类型,可分为盐湖卤水型锂矿、伟晶岩型锂矿和沉积型锂矿三种,目前商业开采的主要为盐湖卤水型锂矿,而智利SQM、美国雅宝和美国FMC几乎垄断了全球80%的卤水锂盐产量。

以上数据可知,虽然全球范围内的锂矿资源储藏量丰富,但是可供开采的锂矿资源数量有限,且集中在少部分地区。对矿产资源匮乏的国家和地区而言,动力电池原材料需要进口是其发展新能源汽车的劣势。

相对而言,中国的矿产资源无论是储藏量还是开采量比较丰富。但是,我国新能源汽车发展极其迅速,在2015年就已经成为全球最大新能源汽车市场,这对我国动力电池企业提出了更大的要求。据专家预测,2018年新能源汽车电池用量预计超过50 GWh。根据集邦新能源网EnergyTrend的数据,2018年全国乘用车、客车和商用车电池用量均有增加,其中乘用车电池增长量最明显,预计用量接近27Gwh。详细信息见下图3:

图3 2014-2020中国新能源汽车电池用量预测

目前,全球动力电池上游矿产资源的供应商主要见表1:

矿产资源供应商

表1 锂电池原材料供应商中游

一、正极材料

当前,已经市场化的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂(三元材料)等。这四种材料的性能如下:

表2 四种主流电池材料各项性能对比表

1. 钴酸锂(LiCoO2)

图4 钴酸锂LiCoO2结构图

特点:钴酸锂电化学性能优越,加工性能优异,振实密度大, 有助于提高电池体积比容量,产品性能稳定, 一致性好。但钴资源日益匮乏,价格昂贵,且钴酸锂电池在使用过程中存在安全隐患。

应用:主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。但是,大名鼎鼎的特斯拉第一代Roadster跑车采用的是钴酸锂电池。

2、锰酸锂(LiMn2O4)

图5 锰酸锂LiMn2O4结构图 (图片来源:网络)

特点:目前市场上主要的锰酸锂有AB两类,A类是指动力电池用的材料,其特点主要是考虑安全性及循环性。B类是指手机电池类的替代品,其特点主要是高容量。

应用:高容量型,适用于手机、矿灯、应急灯、UPS电源、军警移动通讯设备等便携式电器锂离子电池;耐高温长寿命型,适用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等动力锂离子电池。

3、磷酸铁锂(LiFePO4)

 

图6 磷酸铁锂LiFePO4结构图(图片来源:网络)

特点:磷酸铁锂是一种新型锂离子电池电极材料。其特点是放电容量大,价格低廉,无毒性,不造成环境污染。世界各国正竞相实现产业化生产。但是其振实密度低,影响电容量。

应用:近年来,随着新能源汽车发展井喷和电池技术的进步,磷酸铁锂材料成为动力电池正极材料优先选择之一。

4、镍钴锰酸锂(LiNiCoMnO2)

图7 镍钴锰酸锂LiNiCoMnO2结构图(图片来源:网络)

特点:镍钴锰酸锂材料和钴酸锂在电化学性能和加工性能方面非常接近,使之成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂。但是价格较高,废弃后污染环境,大电流充放电性能较弱。

应用:锂离子电池正极材料。如动力电池、工具电池、聚合物电池、圆柱电池、铝壳电池等。

主要动力电池正极材料供应商,见表3:

正极材料供应商

表3 动力电池正极材料供应商 (制表:VehicleTrend车势 资料来源:公开资料)

二、负极材料

锂电池目前主流的负极材料是碳负极材料,已实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

负极材料产业集中度极高,表现在区域集中和企业集中。中国和日本是全球主要产销国,总量占全球负极材料产销量95%以上。日本的日立化成和吴羽化工,中国的贝特瑞和杉杉股份均为两国龙头企业,四家企业全球市占率在50%以上。

负极材料供应商

表4 动力电池负极材料供应商 (制表:VehicleTrend车势 资料来源:公开资料)

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