動力鋰電池是新能源汽車產業發展壯大的重要一環。經過多年國家政策的引導和支持,我國動力鋰電池產業發展迅速,當前動力鋰電池產業化進程已經處于國際領先地位。"十四五"開局之年,國家更是提出未來新能源汽車產業將重點突破高安全動力鋰電池等重要技術。

01動力鋰電池產業鏈全景

動力鋰電池的產業鏈包括:上游的正極材料、負極材料、電解液、隔膜,中游的鋰離子電芯、電池模組及下游的消費電子、儲能、電動汽車、電動自行車等。

圖1:動力鋰電池產業鏈全景來源:火石創造根據公開資料整理

1．上游正極材料:三元鋰和磷酸鐵鋰為當前鋰電池正極材料的中流砥柱。磷酸鐵鋰電池的裝機量正在逐步追趕三元鋰。由于國家財政補貼和市場對高續航里程的追逐,過去幾年,三元鋰電池的裝機量一直超過磷酸鐵鋰。

隨著純電汽車普及率的提高,安全系數高、價格便宜的磷酸鐵鋰逐漸獲得更多廠商的青睞。2021年多款車型宣布搭載磷酸鐵鋰電池,例如宏光Mini,TSLAModel3低配版,比亞迪漢EV、秦EV等。TSLACEO馬斯克在近期財報公布會上表示,未來TSLA將逐步轉向采用磷酸鐵鋰電池的方法,從電池構成上來看,未來三分之二的TSLA將使用磷酸鐵鋰,三分之一可能采用鎳電池。

負極材料:人造石墨負極滲透率逐年提高,需求上升迅速。目前鋰電池的主流負極材料是碳負極材料,碳負極有人造石墨負極和天然石墨負極兩種。人造石墨以高容量、優秀的循環壽命、成熟工藝、較低成本在高端消費電池領域和動力鋰電池領域應用場景較好,滲透率逐年提升。

隔膜:鋰電池隔膜在四大材料中技術壁壘最高,其成本占比僅次于正極材料,約為10%～14%。隔膜屬于重資產行業,固定資產和總資產比值高達40%,顯著高于其他材料行業。產品投資大、回收周期長加重了隔膜行業的進入門檻。隔膜的制備工藝重要分為干法拉伸和濕法拉伸。濕法隔膜技術一般用于制造高端隔膜產品,同時順應動力鋰電池高能量密度的要求,未來或將成為技術主流。

電解液:電解液是電池中離子傳輸的載體,被稱為鋰電池的"血液",其成本約占整個鋰電池成本的10%。2002年,國產電解液進入市場,并逐步取代進口產品。通過不斷改進和提高,產品質量已達到國際先進水平。目前國內電池生產商電解液配套已基本實現國產化,只有少部分使用進口電解液。

2．中游動力鋰電池由電池模組通過串聯的方式組成,每個模組包含若干個鋰電池單體即電芯,單體間通過串聯的方式連接。動力鋰電池組中電芯的形式重要有3種:方形硬殼電池、圓柱電池以及軟包鋰電池。

表1:3種電池封裝樣式比較

來源:火石創造根據公開資料整理

方形硬殼電池是目前應用最為廣泛的電池形式,有超過90%的新能源車型采用這一電池形式。方形硬殼電池空間利用率高,電池單體體積及容量明顯優于其他電池形式。2020年,CATL推出CTP高集成動力鋰電池開發平臺,取消PACK成組,將電芯直接集成到電池包。相關于傳統的電池包,CTP電池包的體積利用率提高15%～20%,零部件數量減少40%,能量密度從180Wh/kg提升到200Wh/kg以上,成為方形硬殼電池現階段最佳解決方法。

3．下游純電動汽車的崛起,正在催生另一個千億級市場——動力鋰電池回收。據我國汽車技術研究中心數據,2020年國內累計退役的動力鋰電池將超20萬噸(約25GWh)。鋰電池若沒有通過正確途徑回收,同樣會造成嚴重的環境污染。

從2016年開始,工信部公布一系列文件來完善動力鋰電池回收政策。2021年三月五日,政府工作報告提出"加快建設動力鋰電池回收利用體系"。但由于新能源汽車市場滲透率不高,電池回收經濟效益不明顯,加上電池拆解成本較高等問題,動力鋰電池回收市場的潛力一直沒有釋放。根據監管部門規定,未來電池回收,電池制造商將承擔重要責任。

02動力鋰電池市場規模分析

全球動力鋰電池市場已經被中日韓龍頭大廠壟斷。中日韓三國的動力鋰電池出貨量占全球總出貨量的90%以上。我國從2015年趕超日本成為全球最大的動力鋰電池生產國,2019年動力鋰電池出貨量為71GWh,占全球總出貨量的61．7%。公司層面,CATL和LG新能源逐漸呈現雙寡頭格局。

圖2:2020年全球動力鋰電池裝機格局來源:SNEResearch

2021年上半年,全球新能源汽車復蘇勢頭加速,帶動動力鋰電池市場大幅上升。六月份全球動力鋰電池裝機量達到25．6GWh,同比上升126．5%,環比上升了20．2%;1-六月份累計裝機量達到115．1GWh,同比上升155．8%。

表2:2021年上半年全球裝機量前10動力鋰電池廠商

來源:起點鋰電大數據

隨著我國新冠疫情的消退和經濟的復蘇,以及國家對"碳中和""碳達峰"的號召,我國新能源汽車市場在2020年下半年迅速回暖,動力鋰電池行業迎來爆發式上升。企查查數據顯示,截至2021年一月,我國共有動力鋰電池相關公司1．8萬家;2020年新注冊公司5253家,同比上升66．1%,其中第4季度新注冊公司2953家,環比暴漲196．5%。

圖3:2020年國內動力鋰電池裝機量/GWh來源:動力鋰電池應用分會

動力鋰電池應用分會數據顯示,2021年1-六月我國市場新能源汽車產量約為118．98萬輛,同比上升238．19%;動力鋰電池裝機量約為53．67GWh,同比上升206．88%。

圖4:2021年1-六月國內動力鋰電池裝機量/GWh及上升率來源:動力鋰電池應用分會