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深度剖析:新能源汽车动力电池发展|碳干货

发布时间:2022-09-19 19:41:05
来源:火狐体育网页下载app 作者:火狐体育官方app

  ■ 根据数据统计,2021年全球动力电池装机量297GWh,平均单车装机量45.7KWh。机构预测到2025年,全球动力电池装机量1485GWh,平均单车装机量57.6KWh,5年间复合增长率将高达47%。

  ■ 动力电池产业链上游主要由正极、负极、隔膜和电解液等相关企业组成,涵盖了动力电池的五类核心制造部件;中游更多的是由各大电池厂商组成;下游目前主要是汽车市场,其中乘用车动力电池装机量占新能源汽车动力电池总装机量的近九成,且按照目前趋势来看,占比还将持续提升。

  ■ 机构预测,2025年全球新能源汽车销售将达2580万辆,动力电池需求1485GWh,其中中系车企在中国的销量将达912万辆。到2025年动力电池整体产能可充分满足车企的需求,但优质产能供应依然较为紧张。

  新能源汽车产业发展有两条主赛道,先行者是电动化,后进者是智能化。作为传统石油工业的颠覆者,也作为电动化革新的核心技术,动力电池已然成为了新能源汽车产业的“风口”。全球汽车产业新能源化趋势强劲,技术不断迭代的动力电池正在成为产业变革的助推器。

  动力电池的发展与新能源汽车产业发展息息相关,动力电池的性能不仅拉升了新能源汽车的品牌质感,而且还直接影响了客户驾乘的体验感。提升新能源车主补能、用能的便捷性,是各车企、动力电池生产企业积极参与此次技术革新的核心驱动力。

  新能源汽车和动力电池在产业链上已形成了深度的绑定关系。作为新能源汽车的心脏,决定了诸多关键的车辆性能参数。整体上,动力电池沿着高比能和高安全两条技术路线发展,随着各项细分技术的不断迭代,未来新能源汽车动力电池将充分满足车主关于续航里程、充电时间、驾乘安全等方面的需求。

  从长远来看,随着4680大圆柱电池、固态电池、钠离子电池、不自燃电池等新型技术投入应用,新能源车主目前面临的用车痛点也将得到缓解。但实际情况确比理想状况复杂很多,新能源汽车动力电池产业链漫长,上中下游企业供需关系和竞争态势错综复杂,这一切都将影响整个行业的发展。

  在全球新能源汽车产业高速发展的大背景下,新能源汽车销量呈现了爆发式增长:2021年全球新能源汽车销售650万辆,其中中国销售352万辆,占全球市场的54%。

  有机构预测,2025年全球新能源汽车销售2580万辆,中国1359万辆,占比53%, 2020-2025年的市场年均复合增长率将达到42%。

  借助新能源汽车行业的迅猛发展,全球锂电池产业,特别是锂动力电池部分也保持了高速增长。根据数据统计,2021年全球动力电池装机量297GWh,平均单车装机量45.7KWh。机构预测到2025年,全球动力电池装机量1485GWh,平均单车装机量57.6KWh,5年间复合增长率将高达47%。

  在动力电池行业蓬勃发展下,全球动力电池生产企竞争格局也逐渐形成,截至2021年底,宁德时代、LG新能源和松下位列前三,比亚迪第四;市场竞争的马太效应明显,前三名的市占率合计达65.1%,前十名的市占率合计达91.2%,尾部企业多而不强,整体竞争格局进入白热化的淘汰阶段。

  2021年二季度以来,锂、镍、钴等原材料的价格疯狂上涨,导致了动力电池成本高涨,2022年2-3月价格压力传导到下游,车企陆续涨价,涨幅均值约170元/KWh 。

  另一方面,自2021年2季度起,综合成本相对较低的磷酸铁锂动力电池在中国市场的份额超过了三元锂。专家认为,在目前阶段涨价较少、性价比高的磷酸铁锂动力电池,或将更受市场欢迎。

  2015年全球瞩目的《巴黎协定》签署了明确的气温控制目标,同时各国也陆续推出“碳中和”计划和目标。中国宣示2030年碳达峰,2060年实现碳中和;挪威、荷兰等国家率先提出禁售汽柴油车的计划/议案;巴黎、马德里、雅典、墨西哥城等城市计划在2025年禁售柴油车。

  新能源汽车推广作为响应双碳战略的第一站,欧盟、美国和中国三大全球主要汽车消费地区,纷纷在2020-2021年期间相继公布了新能源汽车推广政策。

  政策大都围绕新能源汽车销售渗透率目标、禁售燃油汽车时间表、产业链刺激政策、消费补贴等方面引导汽车产业全面新能源化。在此过程中,动力电池产业将从中全面受益。

  从技术层面看,动力电池的容量(影响续航里程)技术参数在2010年后开始满足新能源汽车市场的最低需求。事实上,特斯拉汽车联合松下研发的1865圆柱形锂离子电池,在国际市场上证明了动力电池技术的成熟度。2012年上市的Model S拉开了新能源汽车消费时代的序幕,市场化阶段由此开启。

  虽然从目前来看,中国的规划更为长远,计划打造涵盖动力电池产业发展在内的现代能源体系,但在2017年前,中国关于动力电池的技术参数并无明确的规划路线。

  经过多年的市场经验积累,中国政府在2017-2022年间,才规范并明确了最有价值的技术参数——动力电池系统能量密度,该参数体现在新能源汽车国家补贴之中,起到了引领市场良性发展的积极作用。同期,主流纯电动汽车动力电池能量密度从105Wh/kg提升到160Wh/kg,纯电动车的续航里程也从250km提升到500km+。

  锂离子动力电池的核心原材料为锂矿(锂盐)。全球锂矿资源主要分为卤水锂、硬盐型锂和沉积型锂,三种储量分别占比59.4%、34.2%和6.4%。

  目前,卤水锂的主要产地在南美洲、美国和中国,硬盐型锂的产地主要在澳大利亚和中国,沉积型锂储量较丰富的国家为塞尔维亚和美国。从全球范围看,锂资源分布并不均匀。

  正极材料占动力电池整体成本的约40%。原材料是正极和负极的成本核心,占比分别为89%和86%。电解液和隔膜的核心成本除原材料之外,加工费(占比51%)和制造成本(37%)的占比分别较高。所以原材料(锂盐)的价格是影响正极材料乃至动力电池产业链成本控制的核心因素。

  从产业链图谱来看,动力电池产业链上游主要由正极、负极、隔膜和电解液等相关企业组成,涵盖了动力电池的五类核心制造部件;中游更多的是由各大电池厂商组成,以中国国内动力电池市场为例,国内动力电池企业以宁德时代为龙头,比亚迪次之,其它追赶者包括国轩高科、LG新能源、中创新航等;下游目前主要是汽车市场,其中乘用车动力电池装机量占新能源汽车动力电池总装机量的近九成,且按照目前趋势来看,占比还将持续提升。

  动力电池产业链,以锂矿为主的原材料企业,从锂盐扩产到产能释放大概需要1-2年时间,全球企业在未来将继续角逐锂矿,以便应对高速发展的动力电池市场。

  基于对动力电池装机量高增长率的预期,中国锂资源相关企业都有较高的锂盐产能规划。赣锋锂业、天齐锂业布局多资源类型的锂资源开发和锂精矿加工,其余企业分为锂辉石采选加工企业、盐湖锂盐生产企业和云母锂矿采选企业三类。

  以锂盐的主要化合物—氢氧化锂的产量为例,2021年中国的赣锋锂业份额28%,美国的雅宝公司(Albemarle)份额18%,中国天齐锂业份额9%,前三名合计份额55%。其余产量较大的企业包括雅化集团(中国)、Livent(美国)和天宜锂业(中国),短期内竞争格局仍将以中、美化工企业为主。

  放眼全球,中国国内的动力电池核心部件产业链已相对完整、完善,且除三元正极版块外,各细分领域市占率都超74%。

  以中国国内市场分析,磷酸铁锂正极德方纳米、湖南裕能两家份额同为23%;三元正极方面,容百科技和天津巴莫份额占据领先;负极材料贝特瑞和江西紫宸位列份额前两名;锂电隔膜上海恩捷以47%份额遥遥领先;锂电电解液方面,广州天赐和新宙邦合计拥有51%的市场份额。

  根据全球主要动力电池企业的产能规划,预计2022年动力电池总产量约1TWh,2025年将超过3TWh, 2021-2025年复合增长率51%。

  同期,北美洲的复合增长率为72%,产能加速追赶已有较大体量的中国、欧洲。有专家分析表示,动力电池生产的区域与新能源汽车生产、消费的核心区域相重合,体现就近原则。

  头部动力电池企业中,宁德时代主产地在中国,德国工厂即将向欧洲供货,美国工厂筹划中。LG新能源、松下和SK On在中国、欧洲和北美洲都已经有产能布局。比亚迪(弗迪电池)的全部产能都在中国国内。三星动力电池主要生产厂在匈牙利和中国西安。

  回到新能源汽车,2021年全球各车企新能源汽车销量呈长尾结构,头部集中度高。其中特斯拉93.6万辆,比亚迪54.6万辆,大众49.1万辆,上汽通用五菱45.6万辆,前四名市占率合计为38.1%。从排名第5的宝马到排名第18的长安,14家车企共销售215万辆(平均每家仅15.3万辆),市占率合计33.0%(平均每家2.4%)。

  根据机构预测,2025年全球新能源汽车销售将达2580万辆,动力电池需求1485GWh,其中中系车企在中国的销量将达912万辆。到2025年动力电池整体产能可充分满足车企的需求,但优质产能供应依然较为紧张。届时,特斯拉将依然保持行业主导地位,追随者也将持续对头部玩家的市场份额发起挑战。

  围绕动力电池,新能源汽车用户的主要痛点包含四大方面:首先,因金属原材料价格上涨导致的新车售价上涨;其次,因基础设施不完善或无法安装私家充电桩导致的补能困难;再次,因动力电池现有技术水平问题(续航里程打折、可用续航衰减)导致的用能焦虑;最后,因自燃、碰撞、容量衰减导致的车辆安全隐患。

  基于以上痛点,新能源汽车需要在价格层面,全面对比同级别、同配置的燃油汽车,且在售价上要有足够的竞争力;在社会层面,升级充电基础设施,减缓补能焦虑;在产品层面,加快打造快充15分钟可补充80%的电池容量;在安全层面,完全解决电池自燃问题,新能源汽车安全性整体优于燃油汽车。

  在诸多新能源汽车玩家中,特斯拉和比亚迪是比较特殊的存在,他们不仅是新能源汽车行业的资深玩家,而且还是电池技术的革命者,也是电池制造技术的发明家。

  特斯拉第三代的4680产品仅依靠设计改进就降低了14%的成本。同时依靠突破创新的无极耳技术,有效解决了圆柱体电池极耳发热的问题,从而为大规模量产做好了系统化工程准备的第一步。

  特斯拉计划,从2022年开始,自产100GWh的4680电池,同时为了实现2030年的3TWh战略目标,将用干法工艺替代湿法工艺,届时生产效率能大幅提升,单条生产线GWh。

  未来,特斯拉仅需至多10座动力电池工厂即可满足1800万量纯电动汽车的动力电池需求,且将逐年减少动力电池的外部采购量。

  通过高镍无钴电池正极专利和干电极(干法)工艺,特斯拉省去了制造正极材料的大量中间步骤,彻底避开钴资源价格高的困扰。同时用冶金硅材料替代现在主流的石墨负极,进一步降低成本和提升续航能力。

  在整车和电池结构设计方面,推广CTC和一体化压铸技术,进一步提升车辆的综合性能,科技感、产品力方面持续挤压竞品。

  与此同时,特斯拉通过5项创新技术,共降低了56%的动力电池制造成本。有专家预测,特斯拉自产电池产能的爬坡意味着特斯拉从LG新能源、松下和宁德时代外采的动力电池量将逐渐减少,4680电池的量产也将带来一系列产业链变化,受利好影响的相关企业包括镍矿、锰矿、PVDF和碳硅负极等,受利空影响的包括钴矿、石墨负极等。

  从2020年至今,比亚迪有三大标志性事件:一是2020年3月发布刀片电池,同年新能源汽车销量月均增长18.4%;二是2021年4月官宣全系BEV搭载刀片电池,考虑在2021年4月2.2万辆的销量基础上,19.9%的月均增长率依然超过了2020年同期;三是2022年4月,比亚迪宣布停产燃油汽车,此时新能源汽车月销量已突破了10万台大关。

  根据机构预测,比亚迪仅需月均5%的增速,即可轻松完成2022年120万辆的销量总目标。

  从销量来看,比亚迪的BEV销量占比将从2020年的70%、2021年的56%降到2022年1-4月的51%,但比亚迪内部BEV销量占比下滑并不意味着纯电动路线发展遇阻,相反,比亚迪在PHEV车型上搭载的DM-i技术,已经实现了销售贡献、技术水平和成本控制上对传统燃油汽车的三重替代。

  比亚迪全自研的刀片电池主推安全概念,最大化的强化了磷酸铁锂动力电池较三元锂电池性能层面的优势。

  同时,磷酸铁锂电池的原材料、生产制造成本也较三元锂电池更低。自主的技术专利加上整体的成本优势,比亚迪在动力电池上多年的研发投入和技术积累,在未来3-5年将继续为企业带来良好的业绩回报。

  动力电池产业作为绿色产业的重要组成部分,在“碳达峰、碳中和”的全球大背景下,迎来前所未有的发展机遇。无论是各类政策的推动作用,还是消费者对新能源汽车需求的猛增,以及动力电池自身生产、制造成本的降低,都为新能源汽车替代燃油汽车成为汽车工业领域的明日之星铺平道路。

  此外为融合可再生能源发电领域的广阔发展前景,动力电池相关企业也在数字化转型和动力电池全生命周期的数字化管理等方面迎来更宽广的合作机遇。

  社会环境要求动力电池企业承担环保主题下更多的减碳责任;新冠疫情反复给产业链供给带来不确定性;矿产资源全球分布不均,供应量不稳定,对跨国运营、协作能力提出更高要求;中美贸易摩擦可能带来深远的不利影响;技术和产品方面,技术路线的选择影响动力电池企业的发展方向,甚至决定生死成败,产品质量或安全性问题会严重影响企业品牌形象和用户口碑。

  新能源汽车动力电池市场正走在发展的高速阶段,随着动力电池技术的不断发展和日益进步,更高使用便捷性、更高能量密度、更高安全性的动力电池产品将陆续搭载在未来的新能源汽车上,甚至成为智慧电能网络的一部分。

  全球汽车产业链因动力电池企业的快速崛起而发生巨大变革,电池+电机的组合取代了传统的内燃机+变速箱,新的全球供应链体系已形成了基本的雏形,但未来新技术的推陈出新将持续给整个行业带来新的活力与进步。

  同时,动力电池产业链全球化的趋势将进一步深化,上下游企业间也将更加重视投资、合作的范围与内容。

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