研究人員發(fā)現(xiàn)新的負(fù)極材料能讓充電電池壽命延長
負(fù)極材料是鋰電池四大原材料之一,與正極、電解液、隔膜等材料共同決定鋰電池的參數(shù)性能,尤其對于部分性能的影響較大,例如負(fù)極材料的膨脹性能很大程度上決定了電池的循環(huán)壽命;比容量、首次效率等對電池容量影響較大;壓實密度、極片厚度等指標(biāo)也影響電池的倍率性能等,對鋰電池性能的關(guān)鍵影響決定了負(fù)極是一種重要的原材料。
從成本結(jié)構(gòu)上看,以較為常見的NCM 523三元電池為例,每KWH電池對負(fù)極材料的消耗約在0.9-1.1kg,對應(yīng)負(fù)極的度電價值量在45元左右,占到電池系統(tǒng)總成本的4%左右,價值量略低于電解液。
負(fù)極材料技術(shù)路線豐富,大類上可分為碳基材料(包括天然石墨、人造石墨、中間相碳微球等)和非碳基材料(鈦酸鋰、硅基材料等),由于各種技術(shù)路線產(chǎn)品在參數(shù)性能上各不相同,使其在不同的應(yīng)用場景具備差異化的優(yōu)勢。例如鈦酸鋰高倍率、長循環(huán)的特征使其在快充、儲能等領(lǐng)域具備優(yōu)勢;硅碳負(fù)極作為比容量最高的負(fù)極材料,成為動力電池負(fù)極材料的主要研發(fā)方向。而對當(dāng)前動力電池以及高端消費電池而言,在綜合考慮高容量、低膨脹、長循環(huán)、加工性能、成本等條件下,人造石墨為主要的負(fù)極材料路線。
一、全球化市場,受益電動車高增長
鋰電池是負(fù)極材料的主要下游,盡管3C類鋰電經(jīng)過多年的發(fā)展,增速已逐步趨穩(wěn),但在動力、儲能等領(lǐng)域,鋰電池的市場增量仍然廣闊。尤其是動力電池方面,受益于近些年國內(nèi)外新能源汽車產(chǎn)銷放量,車用動力電池已然成為鋰電體量最大、增速最快的下游應(yīng)用,帶動鋰電池及原材料市場空間的快速擴容。
國內(nèi)方面,2015年以來國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)鏈爆發(fā),產(chǎn)量由2014年的4.4萬輛提升至2017年的81.2萬輛。在環(huán)保減排、能源轉(zhuǎn)型、汽車產(chǎn)業(yè)崛起等戰(zhàn)略推動下,國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展趨勢明確。同時受益于雙積分政策逐步落地,自主、合資、新興車企加速車型推出,國內(nèi)新能源汽車將迎來供需兩端的同時催化,消費崛起將逐步取代政策驅(qū)動成為核心發(fā)展邏輯。預(yù)計國內(nèi)2020年新能源汽車產(chǎn)銷有望達(dá)到211萬輛,對應(yīng)鋰電池需求(含存量)128GWh,復(fù)合增速達(dá)49.9%;2025年有望接近684萬輛的產(chǎn)銷規(guī)模,對應(yīng)裝機量(含存量)468GWh,復(fù)合增速保持在30%左右,國內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)空間持續(xù)提升。
除了國內(nèi)市場持續(xù)增長外,考慮到國內(nèi)負(fù)極產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備全球競爭力(根據(jù)數(shù)據(jù),2016年國內(nèi)負(fù)極產(chǎn)量占全球的71%),我們認(rèn)為負(fù)極行業(yè)的市場空間,將顯著受益于電動車全球化的大趨勢。
海外市場方面,盡管國外政府對電動車的扶持力度不及國內(nèi),但在排放法規(guī)趨嚴(yán)(歐美2021年CO2排放量不低于95 g/km 、中國2020年油耗百公里不低于5L)、中國積分制考核(中國汽車市場大,2019-2020年新能源車積分比例要求高)及特斯拉鯰魚效應(yīng)(電動車標(biāo)桿示范)作用下,海外知名車企均加大電動化的布局力度。海外新能源汽車貼近消費市,產(chǎn)品驅(qū)動效應(yīng)明顯,我們認(rèn)為在特斯拉Model 3放量,知名車企穩(wěn)步推出新車型驅(qū)動下,海外電動車產(chǎn)銷及電池需求有望持續(xù)提升。
預(yù)計到2020年海外動力電池需求將達(dá)到65.6GWh,復(fù)合增速為52.1%,而2025年電池需求進(jìn)一步提升至401GWh,同時受益于純電車型占比提升、單車帶電量提升,2020-2025年的復(fù)合增速將維持在43.6%。
在終端動力電池需求持續(xù)高增長帶動下,負(fù)極材料市場空間不斷擴容,在考慮負(fù)極度電單耗、價格趨勢、人造石墨滲透率等假設(shè)下[1] ,預(yù)計到2020年負(fù)極材料市場空間將由2017年53億元提升至93.6億元,復(fù)合增速為21%;到2025年市場空間達(dá)251.5億元,復(fù)合增速達(dá)22%。而人造石墨預(yù)計受益于滲透率提升,2020年市場空間約75.9億元,復(fù)合增速為23%;2025年達(dá)213.7億元,復(fù)合增速為23%。
注:1)鈷酸鋰負(fù)極單耗低于三元,三元占比提升,負(fù)極平均單耗階段性上升;2)負(fù)極均價變動定性考慮了產(chǎn)品迭代帶來的影響;3)因硅碳負(fù)極單耗、價格均未清晰,盡管趨勢確定,但本文測算中暫未考慮;4)電池產(chǎn)量考慮了一定的產(chǎn)銷率。
二、小而美行業(yè),以技術(shù)與產(chǎn)品為核心
盡管負(fù)極材料的價值量在電池中占比不高,但我們認(rèn)為其市場空間仍在快速擴容,且滿足“小而美行業(yè)”的定義,龍頭企業(yè)具備較強的成長性和投資價值。
首先,負(fù)極材料是鋰電池及四大原材料中集中度最高的環(huán)節(jié),2018年2季度人造石墨CR3為63%、CR5為78%,均高于濕法隔膜、動力電解液、三元電池,其中江西紫宸、上海杉杉兩家龍頭常年合計維持50%以上的份額。而在成熟度更高的天然石墨環(huán)節(jié),2季度CR3更是高達(dá)76%,貝特瑞一家占據(jù)53%以上的市場份額。
其次,從盈利能力上看,負(fù)極材料基本保持了行業(yè)整體的高盈利水平,毛利率方面,盡管2017年受原材料漲價影響,但多數(shù)企業(yè)能維持30%左右的水平,部分企業(yè)甚至接近40%。ROE方面,過去兩年多數(shù)負(fù)極企業(yè)的ROE在20%左右,龍頭超過40%。
注:江西紫宸、翔豐華、凱金能源為人造石墨毛利率,杉杉股份、貝特瑞、深圳斯諾、江西正拓、星城石墨為綜合毛利率;最新毛利率翔豐華為2017Q1,凱金能源2017Q1-Q3,深圳斯諾、江西正拓為2017H1,其余均為年度數(shù)據(jù)。
我們認(rèn)為,負(fù)極行業(yè)能夠取得高集中度,且維持穩(wěn)定的高盈利能力的原因在于負(fù)極是一類由技術(shù)和產(chǎn)品共同驅(qū)動發(fā)展的行業(yè)。而這一行業(yè)屬性在未來難以被打破,真正具備核心競爭力的企業(yè)將持續(xù)受益,穩(wěn)健成長。具體來看:
技術(shù)壁壘與先發(fā)優(yōu)勢
人造石墨的生產(chǎn)工序包括預(yù)處理(粉碎、除塵等)、造粒、石墨化、二次加工(混料、篩分、炭化、除磁等)四個環(huán)節(jié),由于石墨為傳統(tǒng)碳素加工的延伸,且化學(xué)原理基本定型,從生產(chǎn)工藝的角度看已較為成熟,尤其體現(xiàn)在粉碎、石墨化等工藝上,故這兩個環(huán)節(jié)的技術(shù)壁壘不高,多數(shù)企業(yè)選擇外協(xié)以實現(xiàn)成本和效率的最優(yōu)選擇,例如目前在石墨化加工費抬升的背景下,負(fù)極企業(yè)選擇縱向一體化的布局改善石墨化成本。
造粒、二次加工環(huán)節(jié)則直接影響了人造石墨的性能和品質(zhì),也是負(fù)極企業(yè)最核心的競爭力,考驗的是企業(yè)對于原材料、一/二次顆粒選擇及配比,石墨微觀結(jié)構(gòu)等生產(chǎn)工藝的理解,以最終實現(xiàn)最優(yōu)的性能和最高性價比的產(chǎn)品。
以江西紫宸和凱金能源為例,二家企業(yè)的核心技術(shù)集中在造粒(尤其是改性)、二次加工環(huán)節(jié),根據(jù)凱金能源招股說明書披露,公司低溫改性技術(shù)決定了產(chǎn)品低膨脹、長循環(huán)的特征;表面修飾技術(shù)改善首次效率、提升倍率及安全性能;混批環(huán)節(jié)對一、二次顆粒配比的把握則是調(diào)節(jié)產(chǎn)品密度、極片孔隙率,進(jìn)而影響循環(huán)壽命的重要工藝。
由于負(fù)極材料的技術(shù)壁壘集中體現(xiàn)在企業(yè)對于配方及工藝的理解上,這種優(yōu)勢有賴于企業(yè)根據(jù)自身的技術(shù)路線、產(chǎn)品特征不斷調(diào)整、優(yōu)化,需要長時間的理論積累、實驗、產(chǎn)品磨合,故行業(yè)中的龍頭企業(yè)體現(xiàn)出先發(fā)優(yōu)勢。

責(zé)任編輯:繼電保護(hù)
- 相關(guān)閱讀
- 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)
- 電動汽車
- 儲能技術(shù)
- 智能電網(wǎng)
- 電力通信
- 電力軟件
- 高壓技術(shù)
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng)
-
新基建助推 數(shù)據(jù)中心建設(shè)將迎爆發(fā)期
2020-06-16數(shù)據(jù)中心,能源互聯(lián)網(wǎng),電力新基建 -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)下看電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)變現(xiàn)之路
2019-11-12泛在電力物聯(lián)網(wǎng) -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)典型實踐案例
2019-10-15泛在電力物聯(lián)網(wǎng)案例
-
新基建之充電樁“火”了 想進(jìn)這個行業(yè)要“心里有底”
2020-06-16充電樁,充電基礎(chǔ)設(shè)施,電力新基建 -
燃料電池汽車駛?cè)雽こ0傩占疫€要多久?
-
備戰(zhàn)全面電動化 多部委及央企“定調(diào)”充電樁配套節(jié)奏
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設(shè)備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長期助力儲能行業(yè)發(fā)展
-
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng) -
5G新基建助力智能電網(wǎng)發(fā)展
2020-06-125G,智能電網(wǎng),配電網(wǎng) -
從智能電網(wǎng)到智能城市