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锂电池负极材料深度研究
苏州鼎桥材料科技股份有限公司   2016-05-25 10:46:19 作者:tsinq 来源:澄泓研究 文字大小:[][][]

     随着行业不断发展,市场竞争的加大,锂电池负极材料供应将出现供大于求的情形,加之,人工成本上涨及原材料价格波动等因素的影响,行业整体利润将呈现下滑趋势。

  分析观点

  ●2015年我国负极材料产量7.28万吨,同比增长42.7%;国内负极材料产值为38.8亿元,同比2014年增长35.2%。2015年负极材料均价保持下滑,幅度在5%~10%。

  ●未来2~3年石墨类负极材料仍会作为主流,预计产量将保持年20%左右的增长。天然石墨主要用在数码产品及笔记本电脑上,人造石墨多用于交通工具领域,其增长速度会高于负极材料的增长速度。而天然石墨的增长会低于负极材料的增长速度。

  ●负极材料的投资逻辑是建立在巨大的下游锂电池需求上,虽然价格趋势向下,但龙头企业因产能集中,出货量增加,会提升盈利水平。

  新能源汽车高速发展,锂电池材料将充分受益。锂离子电池性能优越,用途广泛,前景最为广阔。相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池,锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。锂电池随着技术的不断进步已经在人们的生活中得到了广泛的应用,如便携式电子产品、新能源汽车、储能等领域。尤其是新能源汽车产业,发展新能源汽车已经上升为国家战略,国家已提出了发展方向、战略目标、主要任务及政策措施,新能源汽车发展正面临千载难逢的历史机遇。随着一系列新能源汽车扶持政策即将出台,中国新能源汽车在“十三五”期间将快速发展,届时将带动锂电池材料快速增长。

  锂电池构成材料

  锂离子电池的主要组成部分包括正极、负极、电解液和隔膜等,统称为锂电池四大材料,上述材料在电池成本中所占的比例不同。其中,正极材料占40%左右,电解液占16%左右,隔膜占21%左右,负极材料仅占5%。因此,可以说正极材料的成本直接决定锂电池成本的高低。

锂电池负极材料深度研究负极材料的分类与发展趋势

  在锂电池四大材料中,负极材料的技术相对最成熟。通常将锂电池负极材料分为两大类:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分为石墨和无定形碳,如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭(如焦炭)和一些硬炭等;其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。

锂电池负极材料深度研究

  锂电池负极材料处于锂电池产业中游的最核心的环节,按电池成本分布,锂电池负极材料及其他占比锂离子电池总成本的28%左右。好的负极材料应该满足如下要求:比能量高、相对锂电极的电极电势低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g);振实密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富、价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前主要是中间相碳微球(MCMB)、天然石墨(NGR)和硬碳(HC)。

  负极材料在国内已几乎全部实现产业化。目前,国内负极材料产能也较大,基本能满足国内市场的需求。高工产研锂电研究所(GGII)调研显示,2015年我国负极材料产量7.28万吨,同比增长42.7%;国内负极材料产值为38.8亿元,同比2014年增长35.2%。2015年负极材料均价保持下滑,幅度在5%~10%。虽价格整体下降,但负极材料产值增速接近产量增速,因为负极材料的结构在发生变化。受动力电池带动,2015年国内负极材料的需求增长最快的是人造石墨,而人造石墨的均价高于天然石墨。

  全球负极材料总出货量中天然石墨占比55%,人造石墨占比35%,中间相炭微球占比7.4%,钛酸锂、锌、硅合计占比约1%。综合而看石墨类负极材料占总出货量的90%。全球来看,目前锂电池负极材料生产企业主要在中国和日本,中国的优势是石墨资源,日本优势是技术。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局,负极材料市场集中度高决定了行业盈利的相对稳定,但是国内产能的集中建成,预计产品价格会小幅走低。

硅合金和钛酸锂等负极新材料有望大幅提高产品性能。随着锂电池交通工具以及储能领域的快速增长,由于石墨类负极的高性价比,未来2~3年石墨类负极材料仍会作为主流,我们预计产量将保持年20%左右的增长。天然石墨主要用在数码产品及笔记本电脑上,人造石墨多用于交通工具领域,其增长速度会高于负极材料的增长速度。而天然石墨的增长会低于负极材料的增长速度。从技术来讲,石墨负极材料的性能逐渐趋于理论值,如石墨的克容量为372mAh/g,目前部分厂家产品可以达到365mAh/g,由于生产工艺和固有缺陷,这已经基本达到极限值。

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  锂电池下游需求分析  

  全球锂电池产业呈现在东亚地区集聚的现象,中、日、韩三国几乎占据了全球锂电池市场所有的份额,但各国的产业重点并不相同。日本锂离子电池产业的发展偏重于动力电池,其国内动力型锂离子电池份额已经超过消费型锂离子电池,占据了优势地位。与日本相反的是,韩国锂离子电池产业与其本国三星、LG等消费类电子产品制造厂商紧密联系,其更偏重于消费型锂电池的发展,消费类电子产品类锂电池仍占据其产量的较高份额。在中国市场,锂离子电池产业一直保持稳健的增长势头,我国锂电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年稳步上升的态势,年均增长率为2%,由2011年的21%逐步增长至2014年的27%,仅次于韩日两国,为世界第三大锂离子电池生产国。

锂电池材料下游需求主要在小型电池(消费电子)、动力电池(新能源汽车)、储能等领域。根据统计,2015年全球锂离子电池总产量达到了100.75Gwh,其中小型电池占比66.28%、动力电池占比28.26%、储能电池占比5.46%,动力电池领域的占比对比2014年增长接近一倍:

锂电池负极材料深度分析

  1、小型电池方面:由于消费电子渗透率较高,消费电子领域对于锂离子电池的需求趋稳,基本保持10%左右的增长率。

  2、动力电池方面:新能源汽车领域的高速增长将带动动力电池产业高速增长。

  2015年新能源汽车出现井喷态势,2015年我国累计生产新能源汽车37.90万辆,同比增长400%。2016年,中汽协预测预测新能源车销量为70万辆,对比2015年将增长一倍,在这种增速下,由于消费电子需求趋稳,动力电池占比将继续提高,我们预计2016年动力电池占比将超过50%。

  3、储能领域的发展对于锂离子电池的需求巨大

  到目前为止,针对不同的领域、不同的需求,人们已提出和开发了多种储能技术来满足应用。全球储能技术主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池等)、电磁储能和相变储能等几类。锂离子电池储能则是目前储能产品开发中最可行的技术路线。

由上面分析可以得知,未来对电池消费增长拉动最大的将是动力电池方面和储能方面。根据预测,2016年动力及储能锂电池总需求约3420万KWh。动力电池需求中还包括了电动自行车、代步车等,其中锂电自行车近两年增长迅速,占整个动力电池的份额约10%。此外,储能及工业方面,锂电池也正在快速发展,通信后备电源中已经开始广泛使用磷酸铁锂电池来替代铅酸电池,整个市场正在快速起量,微电网储能也进入了比较大规模的实验阶段。综合来看,预计2016年国内动力电池总需求在3420万KWh,同比增长30%。

锂电池负极材料深度分析

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