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新能源汽車產業鏈研究第四章——動力電池

行業發展空間:

2020年12月,我國電動 汽車 保有量492萬輛,據我國新能源 汽車 產業發展規劃中2025年電動 汽車 銷量占比20%,以每年2500萬輛的整車銷量來看,預計2025年電動車保有量將達到2000萬輛,與2020年相比年復合增長率25%,平均70度電/輛,則五年內將新增儲能系統裝機設備1400GWh,以售價1元/Wh計算, 新能儲能市場規模1.4萬億元 。

目前市面上電池根據電解質狀態不同大致可分為液態電池、半固態電池、準固態電池和全固態電池。液態電池僅含有液體電解質,半固態電池以氧化物復合電解質為主,準固態電池以聚合物復合電解質為主,而全固態電池以硫化物復合電解質為主。

正極材料主要是磷酸鐵鋰,三元材料,錳酸鋰,鈷酸鋰等,負極材料主要是石墨烯等。據ICC鑫欏資訊數據顯示,2020年國內四大正極材料總產量51.9萬噸/+20.8%,其中磷酸鐵鋰材料表現強勢,產量達到14.2萬噸/+45.7%。鈷酸鋰與錳酸鋰正極材料的產量分別為7.38萬噸及9.29萬噸,同比分別增長24.8%及21.6%;三元材料產量增速最緩,僅7%,全年總量為21萬噸。負極材料產量達到46萬噸/+28%。全球負極材料市場繼續向中國集中,2020年中國負極材料產量已經占到全球總產量的85%左右。

政策總結:

2020年3月31日,國務院總理李克強確定將新能源 汽車 購置補貼和免征購置稅政策延長2年,原計劃到2020年底結束。

2020年7月,工信部、農業農村部、商務部等3部門在發布《關於開展新能源 汽車 下鄉活動的通知》,活動時間為2020年7月-2020年12月。期間 汽車 企業給出讓利,並在此基礎上推出5000 元 的置換補貼,促進入門級電動車在三四線及以下地區替代低速車。 2021年工信部取消動力電池白名單,LG化學,SDI,SKI等外資將重新進入中國市場。

2020年10月27日,《節能與新能源 汽車 技術路線圖2.0》重點強調了總體能耗的控制。要求2025年、2030年和2035年乘用車總體百公裏平均油耗分別達到4.6L、3.2L和2.0L。新能源 汽車 2025年滲透率達到20%,2030年達到40%;到2035年新能源 汽車 滲透率則要達到50%以上,其中純電動則將占到新能源 汽車 的95%以上,純電動 汽車 成為新銷售車輛的主流,公***領域用車全面電動化。同時,2025年、2030年和2035年,混合動力節能 汽車 分別要占到50%、75%和100%。也就是說,到2035年,我國新銷售的 汽車 將有壹半以上是新能源 汽車 ,其余全部都是混合動力的節能 汽車 。具體規劃 下 表:

動力電池主流類型:

4680電池: 松下將於2021年為特斯拉制造4680圓柱電池,該電池直徑46mm,長80mm,單體電芯型號比21700更大,能量密度提升至300Wh/kg,輸出功率提升6倍,搭載該電池的電動 汽車 續航裏程可提高16%,新電池每千瓦時成本降低14%。此外,4680電池采用全新“無耳級”技術,使得正負極流體與蓋板/殼體直接連接,電流導電面積成倍增加,電流傳導電流傳導面積成倍增大,傳導距離縮短,從而大幅降低電池內阻,減少發熱量,可大大延長電池壽命,提高充放電峰值功率。馬斯克還透露2021年下半年推出的特斯拉MODEL SPlaid三電機高性能版將配備全新結構電池組就包括4680鋰電池。

百萬英裏鋰電池:

特斯拉的百萬英裏電池是壹種鋰離子電池,采用新壹代“單晶”NCM532正極和壹種新型先進電解質,采用單晶鎳鈷鋁電極,鎳含量達到50%,鈷元素20%,並加入人造石墨,可使電動 汽車 持續行駛100萬英裏(約160萬公裏),目前特斯拉使用的電池壽命僅為50萬公裏,。該“超長壽命電池”實現裝車後就算報廢了還可以繼續使用,對天氣,地形等外部因素限制較小,能達到4000次充放電循環。該電池與寧德時代合作,將在中國首推。

通用 汽車 也表示正在開發使用壽命達100萬英裏的電動 汽車 電池,但尚未公布推出時間表。

蜂巢2020年推出兩款無鈷電池,其中壹款產品容量為115Ah。電芯能量密度為245Wh/kg,電池使用壽命達15年或120萬公裏。

比亞迪量產的磷酸鐵鋰刀片電池體積能量密度比傳統電池提升了50%,電池使用壽命超100萬公裏。其正極是磷酸鐵鋰,屬於磷酸鐵鋰電池範疇,系統能量密度140Wh/kg,續駛裏程約600公裏。不含重金屬,減少環境汙染;體積變小,侵占小。重量減輕,自損能耗降低;安全性提升,在高溫、過充、擠壓、針刺等情況下,降低電芯爆炸的概率。

NCMA超高鎳電池:LG能源計劃2021 Q2開始量產鎳含量90%的NCMA電池,並向特斯拉供應MODEL Y及下壹代車型,該電池能量密度為161Wh/kg,電池包容量77KWh,續航裏程594km。國內華友鈷業和格林美已經進行NCMA四元材料量產準備,華友鈷業1月8日啟動年產12500噸NCMA四元前驅體材料項目,建設周期兩年。格林美的NCMA四元前驅體材料正在進行客戶認證。

固態電池

固態電池被認為是動力電池技術發展的主要方向,正極(朝高鎳三元方向)、負極材料(矽碳-蔚來或摻矽-上汽智己)其生產重點在負極材料,硫化物(CATL-2030年)和氧化物進展較快,樣品正通過針刺測試,但還要做車輛測試,預計2021年下半年規模量產裝車。固態電池中的固態電解質代替了液態電解質和隔膜,安全性好,充電時長短,單體能量密度(>350Wh/kg)和壽命(>5000次)都得以提升,但是固態電解液接觸面積比液態差,導致其活性降低,導電率低,內阻大,因此采用創新架構模式,如雙機架構技術、CTP、CTC、刀片電池可改善。但全固態電池想要規模化量產還需要5—10年。目前,法國Bollor、臺灣公司、國內三家公司,臺灣目前量產產量較小,且主要用於消費電子和可穿戴設備。

2021年1月9日,蔚來 汽車 在NIO DAY上發布了續航裏程超1000公裏的固態電池,計劃於2022年四季度發布半固態電池包,屆時其電池單體能量密度將達到360Wh/kg,電池包帶電量也將由現在的100kWh提升至150kWh,但仍需使用電解液,隔膜等,屬於半固態電池。但是電池行業去隔膜和去電解液,預鋰化,無鈷化技術仍是行業發展大趨勢。

市場格局

(壹)裝機量

1月13日,中國 汽車 動力電池產業創新聯盟發布最新數據顯示,2020年國內動力電池裝車量累計63.6GWh,同比累計上升2.3%。其中,三元電池裝車量38.9GWh,占總裝車量61.1%,同比累計下降4.1%;磷酸鐵鋰電池裝車量24.4GWh,占總裝車量38.3%,同比累計增長20.6%,磷酸鐵鋰回暖勢頭明顯。 從市場競爭格局看,國內市場寧德時代獨占50%市場份額,比亞迪占14.9%、中航鋰電、國軒高科占比超過5%。全球市場寧德時代連續4年居第壹位,市占率約24.8%;韓國LG化學市占率約22.6%;松下占18.3%;比亞迪、韓國三星SDI、韓國SKI裝機量占比分別為7.3%、5.9%、5.1%。

2021最新裝機量排名:寧德時代>LG化學>日本松下>比亞迪>三星SDI>SKI

(二)產能

寧德時代2020年-2022年非合資產能分別為90/150/210GWh,2025年完成擴產計劃後約達到450GWh;LG化學目前產能120GWh,2023年底擴建至260GWh;SKI目前產能29.7GWh,計劃2023年動力電池產能達到85GWh 、2025年超125GWh;2020年底比亞迪電池產能達到65GWh,2021年和2022年包括“刀片電池”在內的總產能分別達到 75GWh 和 100GWh。

目前產能:LG化學>寧德時代>比亞迪>SKI

規劃產能:寧德時代>LG化學>比亞迪>SKI

(三)供應分布

國外市場日本松下為特斯拉主要供用商,後引入寧德時代和LG化學。國內造成新勢力的動力電池供應商為:蔚來 汽車 電池由寧德時代獨供,理想 汽車 為寧德時代和比亞迪,小鵬 汽車 為寧德時代,億緯鋰能等,威馬 汽車 ,合眾新能源的電池供應商就相對分散了。

A股相關標的最新消息:

寧德時代: 2020年2月至今追加近1000億動力電池投資,新增布局產能300GWh,2025年全球動力電池將邁入TWh時代,而寧德時代作為全球動力電池龍頭,有望在裝機量和產能上穩拿第壹寶座。

1月19日寧德時代公布兩項固態電池專利:“壹種固態電解質的制備方法”,該方法將鋰前體、中心原子配體分散於有機溶劑中,形成反應初混液;將硼酸酯分散於有機溶劑中,形成改性溶液;將反應初混液與改性溶液混合,幹燥,得到初始產物;對初始產物研磨、冷壓、熱處理得到固態電解質。該專利制備法可以顯著提高固態電解質電導率,從而有利於提高全固態電池的能量密度。“壹種硫化物固態電解質片及其制備方法”,該方法將硫化物電解質材料及摻雜於硫化物電解質材料中的硼元素,且電解質片表面任意位置的硼元素質量濃度B0與距離該位置100μm處的硼元素質量濃度B100的相對偏差(B0.B100)/B0不超過20%,可有效降低陰離子對鋰離子的束縛作用,提升鋰離子的傳輸能力;同時提升摻雜均勻度和電導率,降低界面阻抗,改善電池的循環性能。 比亞迪: 近日國家知識產權局公布了比亞迪多款電池領域專利,其中包括“壹種正極材料及其制備方法,壹種固態鋰電池”,該專利提供了正極材料的制備方法和固態鋰電池,該正極材料可同時構建鋰離子傳輸通道和電子傳輸通道,極大的提升了固態鋰電池的容量發揮,首圈庫倫效率,循環性能和高倍率性能。“壹種鋰離子電池固態電解質及其制備方法和固態鋰離子電池”目的是為了解決現有固態電解質的鋰離子電池能量密度低,安全性差的問題。“壹種凝膠聚合物電池及其制備方法”表明比亞迪在半固態電池領域已有進展。

國軒高科: 1月8日發布新產品磷酸鐵鋰210Wh/kg軟包單體電池和JTM電池磷酸鐵鋰210Wh/kg軟包單體電池是全球已經亮相的磷酸鐵鋰體系單體能量密度最高的產品,搭配自主研發了高性能磷酸鐵鋰材料,高克容量矽負極材料和先進的預鋰化技術,單體能量密度已經達到三元NCM5系水平,JTM中J是卷芯,M是模組,該產品電池材料大幅精簡,制造過程大大簡化,電池性能大幅提高,綜合成本顯著降低,電池包適應性大大增加。

與大眾合作開發的MEB項目兼顧三元和鐵鋰兩種化學體系的標準MEB模組設計,預計2023年實現量產供貨。

欣旺達: 2019年4月收到雷諾-日產聯盟的供應商定點信,未來七年內向其提供達115.7萬臺 汽車 使用的混合動力電池,保守預計訂單金額將超過百億元。2020年6月,日產宣布將與欣旺達合作***同為e-POWER系統開發下壹代車載電池。

億緯鋰能:1月19日,億緯鋰能宣布荊門圓柱電池產品線開始投產,達產後圓柱電池年產能從2.5GWh提升至5GWh,年產數量達4.3億顆,該系列電池將用於電動自行車。

孚能 科技 : 孚能 科技 是國內三元軟包動力電池龍頭企業,與吉利成立合資公司,未來合計產能達120GWh,其中2021年開工建設不少於20GWh。

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