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核心摘要
锂电池已经与我们生活息息相关,分布在我们生活的每一个角落,其应用领域包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、充电宝、应急电源、剃须刀、电瓶车、新能源汽车以及其他各类电动工具。作为电能的载体和众多设备的动力来源,我们的生活已经离不开锂电池。锂电池中四大核心原材料包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中,正极材料是锂电池的关键材料,对性能至关重要。
锂电池正极材料的定义和分类
正极材料是锂电池的关键材料,对性能至关重要。评价锂电池性能的指标主要有能量密度、循环寿命、充电倍率、安全性能等,而正极材料对于电池能量密度、电压等性能具有决定性作用。
正极材料差异化程度高,技术路线多。目前主流的技术路线以三元、磷酸铁锂、钴酸锂及锰酸锂为主。不同的正极材料能量密度、循环寿命、成本、安全性、低温性能等各不相同,对应满足不同的应用场景。根据正极材料的不同,锂电池可分为钴酸锂(LCO)电池、锰酸锂(LMO)电池、磷酸铁锂(LFP)电池及三元锂电池。其中,三元锂电池根据其镍、钴、锰的比例不同,可进一步拆分为NCM523、NCM622、NCM811、NCA等。
具体而言,三元正极材料结合镍、钴、锰/铝三种元素,提升正极材料的综合性能,具备电化学性能好、循环性能较好、能量密度高等特点,广泛应用于新能源汽车领域,但成本相对较高。基于提升能量密度的诉求,预计未来三元正极材料技术逐步向高镍化发展。
磷酸铁锂具备成本低、高循环次数、安全性好等优势,但是主要缺点是能量密度较低,主要应用于新能源汽车与储能领域。然而,随着电池结构技术的提升,磷酸铁锂能量密度缺陷得以改善,使得其目前在新能源汽车市场渗透率大幅提升。
钴酸锂作为第一代商品化的锂电池正极材料,具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高的优势,在小型电池中应用广泛。但同时也存在钴价格昂贵、循环性能差、安全性能差等劣势,目前主要应用于3C 消费领域。
而锰酸锂具有锰资源丰富、成本低、安全性能好等优势,但同时也存在能量密度低、循环性能差等缺点。锰酸锂电池主要在物流车,以及在注重成本、对续航里程要求相对低的微型乘用车领域具有一定市场份额。
锂电池正极材料产业链
锂电池正极材料产业链由原材料供货商、前驱体和正极材料制造商以及锂电池制造商三部分组成。
在产业链上游,原材料主要包括硫酸钴(CoSO4)、硫酸镍(NiSO4)、硫酸锰(MnSO4)、硫酸铝(Al2(SO4)3)、氯化钴(CoCl2)等。在产业链中游,前驱体及正极材料制造商是锂电池价值链的核心参与者。前驱体主要包括三元前驱体、四氧化三钴、磷酸铁等。正极材料主要包括三元、钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料。由于能量密度、循环寿命、安全性、成本等方面性能不同,被用于制造不同类型的锂电池。产业链的下游参与者是指锂电池制造商。
锂电池正极材料驱动因素
锂电池正极材料的驱动因素主要包括汽车电动化率的加快、科技技术的进步、新型消费电子产品的应用以及政府支持性政策。
汽车电动化率:低碳经济已成为未来全球发展的主要方向,全球汽车电动化进程提速,传统整车厂及造车新势力继续加快部署其新能源汽车业务。预计2022年至2026年全球新能源汽车锂电池出货量将以超30%的年复合年增长率,并且于2026年锂电池出货量达至近1,800 GWh,进而带动全球锂电池正极材料市场的发展。
技术进步:随着5G、物联网、传感器技术等技术的发展,消费者对智能手机、笔记本计算机及平板计算机等移动终端设备的功能及性能提出了更高的要求。具体而言,长续航的需求将带动锂电池器件的升级换代及能量密度的提升,从数量和质量两方面推动锂电池正极材料市场的发展。
新型消费电子产品的应用:近年来,新型消费电子产品,如智能可穿戴设备、消费级无人机(UAV)等发展迅速。新型消费电子应用的不断增加,将持续带动锂电池应用及上游正极材料的增长。
支持性政策:近年来,世界各国政府已相继出台停止发展传统燃油汽车的计划,并为新能源汽车电池提供了一系列补贴及政策支持。2020年,工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,鼓励实施新能源汽车电池技术突破工程,实施研究核心技术,开发高强度、轻量化、高安全性、低成本及长寿命的新能源汽车电池,加快固态新能源汽车电池技术研发及产业化。在欧洲,为支持欧盟在2050年之前实现双碳目标,欧洲投资银行宣布支持包括20亿欧元在内的新投资,以在多个欧洲国家培育不同的可再生能源项目。在政策扶持下,全球新能源汽车电池产业及锂电池正极材料市场将迎来加速发展阶段。
锂电池正极材料竞争格局
三元正极材料及磷酸铁锂正极材料主导锂电池正极材料市场,合计市场份额超过80%,主要是由于其在新能源汽车及储能电池中的广泛应用。三元锂电池具有更高的能量密度、更高的充电效率及更好的低温适应性。
三元材料已经成为市场规模最大的正极材料之一,加上其未来在新能源汽车领域中应用前景巨大,较早进入该行业的企业占有较高的市场份额。但在新能源汽车行业发展持续利好的情况下,新进入者不断涌入这个领域。中国锂电池三元正极材料主要企业包括容百科技、当升科技、长远锂业、振华新材、厦门钨业、杉杉能源等。
结语
锂电池中四大核心原材料包括正极、负极材料、隔膜以及电解液。其中,正极材料是锂电池的关键材料,对性能至关重要。随着汽车电动化率的加快、科技技术的进步、新型消费电子产品的应用以及政府支持性政策,锂电池正极材料将继续快速发展。
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近年来,随着新能源汽车的普及和推广,动力电池作为其核心部件之一,其市场需求呈现爆发式增长。同时,动力电池行业也在不断创新和突破技术难关,提高电池的性能和安全性,降低电池的成本和重量。此外,为了响应碳中和碳达峰目标,动力电池行业也在积极探索绿色制造和回收利用的途径,减少对环境的影响。在这些内外部因素的拉动作用下,动力电池市场规模持续扩张,2022年达到2,907.8亿元,预计到2027年将接近9,500亿元,年复合增长率超过20%。动力电池市场的飞速增长,也带动了其上下游产业链的发展,尤其是正负极材料、电解液、隔膜、结构件等零部件细分市场。这些零部件的质量和性能直接影响着动力电池的性能和寿命,因此也受到了市场的高度关注。随着动力电池技术的进步和多元化,零部件细分市场也在不断创新和优化,以满足不同类型和规格的动力电池的需求。
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