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正极材料产业链全景图谱(2023版)【储能头条·系列】

日期:2023-01-29    来源:国际能源网/储能头条

国际储能网

2023
01/29
09:00
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关键词: 锂电池 正极材料 三元材料

进入2022年,新能源汽车高景气度持续,渗透率不断提升,储能电池项目加速落地,更加催生了对锂电材料的旺盛需求。其中,正极材料作为关键核心材料之一,配套需求也在大幅扩容。

在此背景下,2022年,我国正极材料及上游原材料领域相关企业入局节奏、扩产步伐明显加快。根据不完全统计,2022年正极材料及上游原材料投资扩产项目已达106个,有94个项目公布投资金额,合计总投资3691.3亿元,平均单个项目投资34.82亿元。

行业定义及分类

正极材料是锂离子电池最为关键的原材料之一,锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料,结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料,应用于不同的领域。

锂电池正极材料是其电化学性能的决定性因素,对电池的能量密度及安全性能起主导作用,且正极材料的成本占比也较高。目前,全球主流的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂与三元材料等四种。

正极材料分类

正极材料的工作原理

用碳材料作为负极,用含有锂离子的化合物作为正极。充电和放电的过程,就是锂离子嵌入和脱嵌过程,在这个过程中,同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌,从而实现电子移动产生电流。充电时锂离子从正极移动到负极,电子也从正极移动到负极。放电时锂离子从负极移动到正极,电子也从负极移动到正极。

各类锂电池正极材料性能对比

图片行业发展历程

基于下游应用市场的驱动,锂电池正极材料经历了三个发展阶段。第一阶段受消费电池驱动,正极材料以钴酸锂为代表;第二阶段,随着新能源汽车市场放量,磷酸铁锂快速增长;第三阶段,受新能源乘用车对长里程需求与国家政策的推动,三元材料已成为市场需求主导。

行业政策背景

从锂电池正极材料的政策环境来看,近年来,我国出台多部政策鼓励锂电池行业的发展,行业相关标准陆续出台。未来我国锂电池正极材料行业发展将逐渐规范化、标准化,随着新能源汽车、储能等领域鼓励政策的陆续实施,我国锂电池产业链需求将进一步提高,锂电池正极材料行业发展前景广阔。

图片行业产业链分析

中国锂电正极材料上游为各类原材料及辅助材料;中游为不同类型的锂电正极材料,包括三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂;下游应用于动力锂电池、消费锂电池、储能锂电池。

中国锂电正极材料产业链上游原材料上市企业包括五矿资本、宁波能源、格林美、厦门钨业、江特电机、佛山照明等,辅助材料企业包括TIMCAL、上海翠科化工、三爱富、厦门物投等;中游的锂电正极材料企业主要为江苏国泰、亿纬锂能、天齐锂业、格林美、容百科技等;下游锂电池企业主要为宁德时代、恩捷股份、先导智能、中伟股份、国轩高科等。

1.上游分析

正极材料的产业链上游是由大宗化学制品构成。生产正极材料的主要原材料包括硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴、金属镍、电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂,主要辅料包括烧碱、氨水、硫酸等,该等原辅材料主要为大宗化学制品,市场供应较为充足。值得关注的是,以上化学制品中硫酸盐(硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰)和锂盐(碳酸锂和氢氧化锂)的价格在过去浮动较大,年中价格可能变化10%以上。上游供应商包括格林美、必和必拓(BHP,澳大利亚)、丸红(Marubeni,日本)、天齐锂业等,其中格林美主要销售硫酸钴、硫酸镍等硫酸盐,必和必拓主要销售金属镍粉,天齐锂业主要销售锂盐如碳酸锂和氢氧化锂。生产过程中耗用的主要能源为电力,由当地供电部门直接供应。

2.中游分析

正极材料产业链的中游由正极材料制造企业构成。目前,行业中的主要玩家包括:当升科技、长远锂科、振华新材料、厦门钨业旗下的厦钨新能、杉杉能源、容百科技等。需要注意的是,主要玩家中部分企业有央企背景,如当升科技为北京矿冶科技集团有限公司的下属企业,长远锂科为中国五矿集团有限公司的下属企业,振华新材料为中国电子信息产业集团有限公司的下属企业。目前正极材料行业尚未形成寡头垄断的竞争格局,以上六个玩家所占市场份额相差不大。

3.下游分析

正极材料产业链的下游由锂电池生产厂商构成。目前,锂电池行业知名企业包括:宁德时代、比亚迪、孚能科技、新能源科技、松下电器、三星SDI、LG化学、天津力神、比克动力、远景集团等。从出货量来分析,目前全球锂电池行业呈中日韩三足鼎立的局面,国际巨头企业为松下电器、三星SDI和LG化学,国内第一梯队为宁德时代和比亚迪,第二梯队为孚能科技、天津力神、比克动力、远景集团等。

产业链下游应用场景

应用场景一:动力电池领域

短期由于新能源汽车的中低端车型需求旺盛、中低纬度地区的地理环境、续航里程需求有限等因素,中国市场磷酸铁锂表现十分强劲。

而锂电赛道高成长性预期,钛白粉、磷化工等企业积极布局,传统磷酸铁锂行业头部企业大幅扩产,大面积扩张可能加剧潜在产能过剩矛盾。

应用场景二:储能应用领域

在储能应用领域,储能与可再生能源具有天然协同性和互补性。锂电池对于电力系统的调峰和能量调度具有重要意义。

目前中国的储能电池以磷酸铁锂居多,未来将有更多央企、国企和其他行业头部企业参与储能赛道,从而带动对于储能磷酸铁锂电池的显著增长。

行业市场规模

由于上游锂、钴、镍等金属价格的大幅上涨,正极材料的价格也随之出现较大幅度上涨,整个正极材料行业在2021年呈现“价量齐升”的繁荣景象并一直延续至今。2021年中国正极材料的产值达到1419.1亿元,同比增长123.1%,超过2017年产值的增幅。

2021年,中国锂离子电池正极材料出货量为109.4万吨,同比大幅增长98.5%。其中磷酸铁锂正极材料出货量45.5万吨,占比41.6%,三元正极材料出货量42.2万吨,占比38.6%,磷酸铁锂出货量反超三元正极材料。根据预测,到2025年中国正极材料出货量将达471万吨,市场增长空间大。

国内正极材料2022年上半年总产量达72.02万吨,同比增长54.6%,其中磷酸铁锂材料累计产量为38.47万吨,同比增长高达119.1%,占比53%;三元正极材料累计产量为26.38万吨,同比增长45.9%,占比37%。我国磷酸铁锂和三元正极主材2022上半年的出货量分别达到41.1和28万吨,同比上涨136%和48%。

竞争格局

从行业总体竞争格局来看,磷酸铁锂正极材料出货量的快速增长使得湖南裕能和德方纳米在2021年分别成为整个正极材料行业的第一名和第二名。未来随着电池企业、大化工企业、上游矿产企业跨界进入到正极材料领域,整个行业的竞争或将更加激烈,总体行业格局仍有可能发生较大改变。

三元正极材料行业竞争格局分散但稳定。目前全球三元材料产能主要位于中国、韩国、日本。其中,2021 年中国三元材料出货量占全球三元材料出货量的比例为58.77%,占比超过一半,产品以NCM为主,日本三元材料以NCA为主,韩国则兼有NCM和NCA。2021年我国三元正极材料市占率前三分别为容百科技、当升科技、天津巴莫,各自市占率差距较小,未出现绝对领先的企业。

正极产能建设快速扩张

据不完全统计,目前磷酸铁锂扩产规模已达到800万吨,三元材料扩产规模接近180万吨,正极材料合计扩产规模达到980万吨。

磷酸铁锂正极材料的扩产周期相对较短,在技术成熟的条件下,扩产周期在6-10个月。随着新能源汽车、储能等终端需求的加大,磷酸铁锂正极材料企业将不断加大自身产能投建,寻找合适标的进行投资扩产。2022年,磷酸铁锂正极材料主要生产企业产能将达到162.65万吨,根据各企业产能规划,2025年磷酸铁锂正极材料产能将超过417.75万吨。

三元正极材料企业产能扩建相对容易,1万吨三元正极材料扩产时间(产线建设时间)约为1-1.5年,不存在产能投产的核心限制因素。外加三元电池在新能源乘用车市场是确定的趋势之一,市场对上游三元正极材料需求未来仍会持续增加,为满足下游电池企业需求,头部材料企业将更倾向到贴近客户、贴近资源或要素成本较低的地区扩产。2022年,三元正极材料主要生产企业产能将达到97.66万吨,根据各企业产能规划,2025年三元正极材料产能将超过195.91万吨。

正极材料需求测算

根据测算,2022-2025年全球锂电池需求预计分别为675.84、1025.69、1455.07、2065.73GWh,对应正极材料(主要为磷酸铁锂、三元材料)需求量分别为133.1万吨、202.3万吨、287.4万吨、408.6万吨。2021-2025年锂电池正极材料需求量年复合增长率48.9%,其中磷酸铁锂、三元材料年均复合增速分别为53.9%、37.1%。预计现有正极材料产能可以满足未来5年锂电池装机需求。

行业发展前景及趋势

锂电池正极材料应用前景广阔,未来主要发展驱动主要来自动力电池以及储能电池。尤其在新能源汽车锂电池方面,随着国家新能源汽车政策规划出台,行业需求将出现爆发式增长。储能市场方面具备较大挖掘潜力。目前最具开发潜力的主要是风光电场、商业化削峰填谷电力项目、传统电厂和微电网等下游市场,可再生能源的加速建设,使得储能的商业化应用更加迫切。

综合锂电池正极材料未来在动力电池、消费电池、储能电池三个方面应用情况,初步预测到2027年,锂电池正极材料市场规模将达到14470亿元。

根据近年来锂电池技术的发展及在全球范围内的广泛应用情况来看,锂电池正极材料未来将主要以三元材料的主流位置、高镍化以及多种材料共存的方向发展。

中国锂电池正极材料行业市场发展趋势


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