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锂电正极材料专题报告:三元高景气,NCM811拔头筹

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发表于 2019-7-11 23:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
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<h1>1、 三元正极材料渗透加速,高镍化已成既定趋向

1.1 新能源汽车化“危”为“机”,动力电池装机量延续提升
新能源汽车产销量猛增。由于全球化节能与减排的压力和汽车动力总成电气化的 必定趋向,新能源汽车化“危”为“机”,成长态势非常微弱。2014 到 2018 年, 中国新能源汽车产量逐年上升,年均复合增速高达 72%以上。据工信部猜测,2019 年新能源汽车产量将超 150 万辆。2014 年至2018年中国新能源汽车销量连结稳 健增加,2018 年销量到达 125.6 万辆,同比增加 61.6%,近 5 年复合增速为 75.7%, 陪伴电动化浪潮加速推动,新能车的市场空间庞大。
新能源汽车装机量逐年提升。2015 年中国新能源汽车装机量为 17.8GWh,2018 年 装机量爬升至 56.4GWh,3 年CAGR到达 33%以上。按照真锂研讨猜测,2019 年 和 2020 年国内新能源汽车装机量有望到达67.1GWh和 84.8GWh。此外,陪伴新能 车渗透率的快速提升,国内动力电池装机量仍将延续走高。
1.2 多项政策激活新能车市场,长续航与高能量密度是大势所趋
多项政策促新能车成长进入快车道。近十年间,国家麋集出台多项扶持新能源汽 车成长的相关政策,从宏观综合、行业治理、税收优惠、科技创新、推行利用、 根本设备等方面制定了周全的政策系统,促使我国的新能源汽车产业驶入快车 道。2010 年,国务院将新能源汽车作为“国家计谋性新兴产业”;2012 年,《节能 与新能源汽车产业成长计划(2012–2020)》正式出台,并做为2020年之前我国 新能源汽车产业的成长导向标;2016 年出台《节能与新能源汽车技术线路图》, 提出在 2028 年新能源汽车逐步成为支流产物,汽车产业初步实现电动化转型, 智能网联汽车技术发生一系列原创性科技功效;2017 年出台《汽车产业中持久发 展计划》为新能源汽车的成长进一步指了然前路和方针,包括继续完善创渎系统, 增强焦点技术攻关才能,冲破重点范畴引领汽车产业转型升级,提升质量打造本 土国际领军企业等。
补助政策额度收紧,技术标准要求渐高。从 2009 年起头新能源汽车推行试点以 来,我国接连推行补助政策支持新能源汽车快速、稳定、健康的成长,尔后并不 断对补助政策停止调剂。整体来看,国家对峙促进新能源汽车产业优越劣汰,淘 汰落后产能,支持行业龙头快速成长。补助政策显现额度收紧,技术标准要求逐 渐进步,加倍重视平安性的久长趋向。
新能车补助退坡加速,驱使动力电池高能量密度化。2019 年补助标准在2018年 根本上均匀退坡 50%以上,地方补助也被取消,主机厂将面临着庞大的降本压力, 进而对动力电池等中上游材料端提出大幅降价要求,三元电池和三元正极材料将 首当其冲。在新能源乘用车方面,补助标准设备两档,相较于 2018 年,续航250km以下的车型无补助;250≤R<300km的车型补助 1.8 万,补助下滑 47%;300≤R<400km 的车型补助 1.8 万元,补助下滑60%;R≥400km 的车型补助 2.5万元,补助下滑 50%。新能源乘用车能量密度低于 120Wh/kg 无补助;120≤E<140Wh/kg 拿到 0.8 倍 补助;140≤E<160Wh/kg 拿到 0.9 倍补助;高于 160Wh/kg 才能拿到 1倍补助。
新能车整体续航日新月异。2018 年上市的新能车中,短续航里程新能车的比例缩 小,长续航里程的新能车比例敏捷增加,而且长续航车型扎推聚集。2017 年市场 上新能车支流续航里程 300 千米以上占比仅 15%左右,2018 年续航里程在 300 公 里以上的占比已跨越了 60%,估计 2019 年将有更多续航跨越500km甚至 600km 的 新能车面市。
动力电池系统能量密度大幅提升。在整车安插空间有限的条件下,提升续航里程 一个有用的处理计划是进步电池系统的能量密度。市场需求驱动动力电池系统能 量密度不竭的提升,2017年新能车市场系统能量密度小于 120Wh/kg 的占 70%以上, 到 2018年电池系统能量密度大于 120Wh/kg 占市场份额 85%以上,而且已经有体 系能量密度 160Wh/kg以上的电池系统面世。








1.3 三元大范围利用于乘用车,高镍化势不成挡
三元装机占比过半,乘用车利用普遍。2016 到 2018 三年时候,新能源乘用车产 量逐年增加,三元动力电池装机量也一路爬升,2018 年动力电池装机量到达56.4GWh,三元装机量为 33.5GWh,占比到达近 60%,初次超越磷酸铁锂成为市占 率第一的动力锂电池。乘用车市场是三元电池首要利用范畴,2017 年NCM三元 动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和EV公用车实现装机量别离达 9.2GWh、 1.5GWh 和 4.2GWh。2018 年NCM三元动力电池在 EV 乘用车、PHEV 乘用车和EV公用车别离实现装机量达 26.6GWh、3.7GWh 和 3.0GWh,三元 NCM 在EV乘用车的 装机量占比远远跨越其他车型。
三元正极需求兴旺,市场范围庞大。2017 年和 2018 年三元NCM装机量呈逐月上 升趋向。 2017 年全年 NCM 正极材料的需求量约为2.7万吨,2018 年需求量爬升 至 6 万吨,同比增幅到达 121.4%。估计随着新能源乘用车产销量延续走高,三元 电池装机量的提升将带动三元正极材料市场进一步扩大,未来 5 年三元正极材料 市场范围年均复合增加率到达 21.2%,2023 年市场范围有望冲破800亿元。








<h1>2、 高镍三元正极:技术更迭下的产业化必经之路

2.1 三元正极材料产业链
三元正极材料产业链包括上游的金属矿(钴矿、镍矿、锰矿、锂矿)原材料、下 游三元电池和 3C 电子、新能源汽车和储能等范畴的利用。
锂电池材料首要分为四大块:正极材料、负极材料、隔膜和电解液。其中正极材 料又决议着全部电池的综合能量密度,是锂离子电池最为关键的材料。当前锂离 子正极材料首要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元等正极材料。
l钴酸锂:3C 利用普遍,生产本钱较高
钴酸锂材料作为第一代商品化的锂电池正极材料,具有较好的电化学性能和加工性能,电池体积比能量相对较高,但本钱高,循环寿命低,平安性差,首要作为 制造手机和笔记本电脑及别的便携式电子装备的锂离子电池的正极材料。
l锰酸锂:本钱上风明显,高温性能较差
锰酸锂材料具有资本丰富、本钱低、无净化、电池平安性好等优点,但比容量低、 循环性能差,出格是高温循环性能使其利用遭到了较大的限制。锰酸锂电池首要 利用在电动大巴,特种车辆,电开工具以及重视本钱、对续航里程要求相对低的 微型乘用车和电动自行车范畴。
l磷酸铁锂:平安性能较好,普遍利用于客车和储能范畴
磷酸铁锂材料具有价格昂贵,情况友爱、较高的平安性能、较好的结构稳定性与循环性能等上风,但其能量密度较低、高温性能较差,今朝首要利用于商用车(客 车)和储能范畴。
l三元材料:多维上风连系,新能源乘用车首要正极材料
三元正极材料的一般份子式为 Li(NiaCobXc)O2,其中 a+b+c=1,具体材料的命名凡是按照三种元素的相对含量而定。其中,当 X 为 Mn时,指的是镍钴锰(NCM) 三元材料;当 X 为Al时,指的是镍钴铝(NCA)三元材料。镍钴锰三元材料综合 了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应。相较于 磷酸铁锂、锰酸锂等正极材料,三元材料的利用可以有用进步电池单体能量密度, 提升电动汽车续航里程,是今朝乘用车动力电池的首要正极材料。
2.2 三元高镍化进程加速,中持久产业化趋向明显
镍含量的增加可以提升三元材料比容量,但下降了热稳定性。常规三元材料一般 指 NCM111,NCM333,NCM523等正极材料,高镍三元正极材料是指材料中镍的摩 尔分数大于 0.6 的三元材料,常见的如 NCM622,NCM811,NCA等。所谓高镍体 系的 NCM811,化学式为 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,镍、钴、锰的配比为8:1:1。三元正极 材料随着镍含量的增加,比容量也逐步增加,但镍含量的增加也会带来三元材料 的循环性能下降,热稳定性削弱。
NCM523、NCM622 占据支流市场份额,高镍化进程加速。从行业趋向看,今朝市 场上支流的三元电池为 NCM523 和 NCM622,其中 NCM523 在 2017年占据市场份 额的 74%,2018 年市场占比被紧缩至57%。由于支流电池厂商对高能量密度电池 需求增大,从 2017 年到 2018 年,NCM622的市场占比由 12%提升到 30%,NCM811占比也有所提升。随着补助的延续退坡,动力电池市场将出现分化,倒逼车企和 动力电池企业的技术朝高能量密度成长,高镍化趋向明显,估计后续将会以正极 材料 NCM811及 NCA 为支流成长偏向。“811 电池胡想”也将随着各家企业对高镍 三元电池技术的研发冲破而酿成现实,NCM811将开启大范围利用元年,动力电 池格式迎来合作性拐点。
高镍三元正极材料中持久产业化趋向明显。今朝,磷酸铁锂正极材料在技术研讨 上能量密度和重要技术目标已接近利用极限。富锂锰基正极材料的技术还尚待突 破,贸易化进程需要处理诸如初次充放电效力低,循环进程中的容量衰减严重, 倍任性能差等关键技术题目,而间隔固态锂电池产业化也还有很长一段时候。随 着新能源汽车逐步向高端市场倾斜,国家补助政策的延续退坡倒逼车企采用高比 容量动力电池,高镍三元正极材料集高能量密度、较长循环寿命和较高毛利等优 点于一体,逐步成为动力锂电池正极材料的支流。
国内动力电池龙头企业宁德时代 2019 年将推出单体能量密度到达 280Wh/kg 以上 的 NCM811 电池,并计划在 2020 年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。按照宁 德时代电池能量密度成长线路图,我们估计未来最少 6 年新能源电动汽车将首要 依托高镍正极技术线路,且高镍正极技术线路有望持久与其他高能量密度正极材 料技术并存,中持久产业化趋向明显。
<h1>3、NCM811 上风尽显,厂商扩产能欲夺市场先锋

3.1 实现比能量300Wh/kg,NCM811 职位凸显
镍钴锰三元正极材料是由镍、钴、锰 3 种过渡金属元素组成的先驱体,与锂源(如碳酸锂、氢氧化锂等)在高温下烧结而成。今朝三元材料首要有 NCM111, NCM333,NCM523,NCM622,NCM811,NCA 等,NCM811的能量密度可到达 190mAh/g, 相较于当前市场支流三元 NCM523,能量密度提升 18%左右,相较于NCM622,能 量密度提升近 12%。
NCM811是实现系统比能量 350Wh/kg的材料端最好挑选。随着补助退坡幅度加大, 且新能源汽车补助政策关联能量密度,高能量密度的高镍三元电池将是此后成长的首要偏向。按照汽车工程学会公布的《节能与新能源汽车技术线路图》,到2020年,动力电池单体质量能量密度到达 350Wh/kg,本钱降至 0.6 元/ Wh 以下;到 2025 年,动力电池单体比能量到达 400Wh/kg,本钱降至 0.5 元/Wh,到 2030 年,动力 电池单体比能量到达 500Wh/kg,本钱降至 0.4 元/Wh。今朝磷酸铁锂遭到材料本身 性能和技术的限制,电芯的能量密度没法到达 2020 年 300Wh/kg 甚至 350Wh/kg的 要求。今朝市场上支流的三元 523 材料电池能量密度可以到达 160-200Wh/kg,三 元 622 材料可以到达220-230wh/kg,而 NCM811 能量密度可到达 280 wh/kg 以上,若 要实现 2020年的方针,正极材料端挑选高能量密度的 NCM811技术线路是大大都 车企的最好挑选。


3.2 增镍降钴,NCM811 本钱上风明显
2018年以来,电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂、硫酸钴等三元正极原材料的价格 呈下行趋向,硫酸镍和硫酸锰价格连结平稳,811 先驱体价格也处低位。今朝 811 先驱体价格在 9.3 万元/吨左右,622 先驱体均价9.2万元/吨左右,523 先驱体均价8.7万元/吨左右,111 先驱体均价9.7万元/吨左右。三元正极材料 811 均价在 19.5 万元/吨左右,523 和622均价在 17 和 15 万元/吨,我们以为短期内形成 811 价格 稍高于支流的三元材料 523 和 622,一是由于NCM811量产厂家数目较少,工艺技 术的成熟度不高;二是高镍三元材料还未大范围进入各大电池厂商和车企,使得 厂商前期资金大量投入而回报率偏低。估计短期 811 价格仍处于高位,持久NCM811范围化生产带来本钱下降,售价也会慢慢回落。
已探明钴储量少、钴价高,增镍降钴是降本必经之路。按照数据统计,今朝已探 明的地壳钴金属储量只要 710 万吨左右,年产量仅为 12 万吨左右,是以难以满 足高速成长的新能源汽车对锂电池供给的需求。此外,钴价波动明显,2018 年 4 月份最高到达60万元/吨以上,镍的价格始终保持在 10 万元/吨左右,而锰的价 格更低。是以下降钴含量,提升镍和锰元素的比例,高镍化是降本提质的必经之 路。
我们做以下测算,NCM811 电池正极材料的镍钴锰比例为 8:1:1,其中镍的比例 到达了 8成,NCM811 相比 NCM523 的钴含量由 12.2%降至 6.1%,折算到动力电池 每 kWh用钴量从 0.22kg 降至 0.09kg,降幅达 59%。按照今朝钴单价 27.75 万元/吨 折算,单元 kWh的 NCM811 所需 Co 本钱为24.98元,NCM622 每 kWh 所需Co本钱为 58.27 元,NCM523 每 kWh所需 Co 本钱为 61.05 元,当钴价越高时,NCM811 的 材料本钱上风将越明显。而且当采用高镍正极材料后,照顾不异容量的电池,电 池个数和重量也将下降,对应隔膜、电解液、铜箔等本钱也将有所下降。在钴价 压力和本钱上风两重驱动下,三元电池企业或将加速从 NCM523/622向 NCM811 迈 进。
NCM811原材料本钱占比大。在全部先驱体和正极材料制备进程中,单吨正极材 料生产进程的原材料本钱占总本钱的比重最大,NCM523和 NCM811 的原材料本钱 别离到达 81.56%和 79.57%,而从售价来看,NCM811 的售价高于 NCM523,首要 缘由一是高镍材料生产情况要求较高,需要纯氧烧结,单吨耗氧量在 4 吨以上, 氧气本钱占比居高,NCM523 煅烧只需要空气氛围;二是高镍三元正极耗电量高 于普通正极材料,三是由装备要求酿成的能耗本钱太高档,由此形成加工费偏高。 按照我们测算,在厂家自产先驱体的情况下,NCM523 的毛利率达 22.27%,NCM811 的毛利率达 27.69%, NCM811 的毛利率高于 NCM523 近 5.4 个百分点。








3.3 NCM811 技术门坎偏高,多重计划助力处理平安性题目
NCM811技术门坎偏高。在原材料方面,常规三元正极材料由于碳酸锂本钱普遍 低于氢氧化锂,大部分厂商均采用碳酸锂作为锂源材料。高镍三元材料由于Ni3+ 在高温情况下轻易发生歧化反应,烧结温度一般低于 800°C,是以采用低熔点的 氢氧化锂;在工艺和装备方面,高镍三元材料特别轻易发生金属离子混排题目, 需要在纯氧情况中生产,是以高镍产物的烧结需要氧气炉,而常规三元只需利用 空气炉,同时高镍材料制备对烧结窑炉密封性和车间情况(水份、温度)的要求 都比力高。但今朝国内的生产装备还没法完全满足高镍三元材料的制备要求。若 前期焦点装备国产化提速,把握焦点生产工艺与技术的高镍生产企业会优先受 益。
高镍三元正极材料由于镍含量的增加致使材料的循环和倍任性能都不尽人意,目 前存在的首要题目包括:

  • 1 高镍三元材料在分解进程中部分 Ni2+占据 Li+位,构成 Li+、 Ni2+混排;
  • 2 热稳定较差,在 4.3V 充电状态下,NCM111分化峰值温度为 306°C,NCM523为 290°C,而 NCM811仅为 232°C,同时陪伴着放热量的急剧增加;
  • 3 表层结构不稳定,表层出现过度脱锂致使高镍三元材料的层状结构向尖晶石 结构、惰性岩盐结构改变;
  • 4 二次粒子中的应变与微裂纹;
  • 5 太高的概况碱含量,NCM111 的 pH 为 8~9,而NCM811/NCA的 pH 则高达 11~12。
改良高镍三元材料的综合电化学性能首要围绕包覆、搀杂、电解液和隔膜等方面展开改性研讨。
多重计划处理 811 平安题目。镍的含量虽然会使电池容量增加,可是热稳定性的 下降将间接影响到电芯的平安性。随着 811 技术研发进程的加速,国内企业相继 提出处理 NCM811平安题目计划,并实现量产应用到响应的车型上。以宁德时代 为例,公司从电芯环节经过机械设想和化学设想来应对平安和热失控题目,而模 组环节采用多个温度传感器实时监测,电池包环节应用业界初创阻燃技术进一步 处理 NCM811 带来的平安题目。今朝,宁德时代 NCM811 电池已经实现量产,蔚 来 ES6 和合众 U 等车型估计将在2019年下半年上市并采用该款 811 电池。




国内 NCA 研发进程缓慢,首要技术被国外把持。对于正极材料 NCA,国外支流电池企业加倍推重而且能成熟利用,相比之下,国内产业化进度缓慢。一方面,NCA比 811 的生产条件加倍刻薄,对情况敏感,电池生产难度大,投入本钱太高; 另一方面,由于NCA在高温下轻易发生崩塌致使热失控,单体轻易胀气,平安 性加倍难以控制,今朝各大电池车企持谨慎态度,在国内市场上利用水平较小。 此外,NCA在圆柱电池范畴利用相对成熟,大大都方形或软包电池企业的 NCA 材料利用仍处于研发阶段,短期内 NCA 电池很难夺得高镍市场较大份额。据 SMM 调研,我国今朝实现 NCA 量产的企业首要包括天津巴莫、贝特瑞、久远理科等, 能量产高镍 NCM811的企业首要包括容百科技、天津巴莫、当升科技、湖南杉杉 等。
3.4 NCM811 导入高端乘用车,消除“里程焦虑”迎市场大需求
多款搭载 NCM811 电池的车型面世。NCM811 的导入,使得各款车型能量密度均超 过 160Wh/kg,续航里程根基都在 500km 以上。吉祥多少 A 的系统能量密度甚至达 到了 182.44 Wh/kg,高于行业均匀水平 30%,高镍 NCM811 车型的出现有望破解消耗者对电动汽车里程的的焦虑。
高镍三元需求兴旺。按照 GGII 数据,2018 年正极材料中,高镍三元 NCM811/NCA 需求量达 10500 吨,在三元材料中占比达 7.68%,估计 2020 年高镍 NCM811/NCA 三元材料市场的利用占比有望到达 26.29%,对应的需求量 7 万吨,到2025年应 用占比有望跨越 60%,对应的需求量则接近 40 万吨。
3.5 厂商积极结构NCM811,抢占电动市场群雄竞逐
国内三元 NCM 产量逐年增加。2018 年全球三元正极材料企业产量排名第一的为 SMM,首要产物为 NCA,产量到达30000吨,其次是优美科,首要产物为三元 NCM, 产量近 30000 吨。国内材料厂家在全球 TOP10 中无平生产 NCA 材料,首要集合在 NCM。 2014年到 2018 年,国内三元正极产能和产量敏捷提升,产能从 3.7 万吨 增加到 33.4 万吨。2018 年我国 NCM 较2017年增加 7.5 万吨,增量首要来自振华、 杉杉、当升、厦钨等企业。受益于新能源汽车市场的需求带动,动力电池厂商纷 纷建厂投产,三元正极材料产量显现逐年递增的趋向。按照真锂研讨数据,估计2019年三元正极产能到达 45 万吨,产量到达 17 万吨。
今朝三元正极材料行业集合度低。2017 年我国三元正极材料CR3为 31.6%,CR5 近47.1%,2018 年CR3为 29.1%,CR5 为45.1%,排名前三的厂商市占率相差较小。 三元正极材料行业集合度较低,行业格式较为分离,首要缘由在于:一是普通三 元技术壁垒低,新进入者较多;二是国家政策的导向,高能量密度的三元材料能 让新能车提升续航,下流厂商进而获得更多补助;三是下流需求市场的翻开,电 池厂商和材料厂商竞相结构三元正极材料,产业链各大厂商合作异常剧烈。我们 以为,未来正极材料分离的合作格式将会重组,具有高镍三元技术上风的厂商将 会占据市场前排席位,行业龙头上风愈发现显。
国内外厂商积极结构 NCM811,抢占市场份额。当前,全部动力电池行业正处于 剧烈的变化期间。不管是政策导向、市场需求,还是技术演进偏向,三元材料高 镍化已成为动力锂电池材料成长的必定趋向。在补助退坡和国际合作加重的大背 景下,国内外企业正在向高镍三元范畴积极结构。随着新减产能开释,现有市场 合作格式很有能够被打破,未来合作将加倍剧烈。国内企业如当升科技、杉杉能 源、宁波容百等已前后量产高镍三元正极材料,高镍 NCM811材料在动力电池市 场的利用逐步起量。随着各大正极厂商的加速结构,估计近两年将会有更多正极 材料企业量产高镍 NCM811三元材料,厂商产能开释叠加下流市场需求提升,高 镍三元的替换进程将会加速推动。
<h1>4、 投资倡议

国内新能源汽车销量高速增加,动力电池高景气延续。在国内补助新政的指引下, 动力电池产业链降本增效压力加大,三元动力电池敏捷抢占市场份额,带动高镍 正极材料快速增加。估计未来较长时候高镍正极材料将成为各大车企竞相角逐的 偏向,市场空间庞大。
我们看好的投资偏向:高镍工艺技术难度大,装备要求高,且正极材料的开辟周 期偏长,今朝 NCM811正极材料正处于新品盈利期,只要容百锂电、当升科技等 少数企业可以实现量产。此外,各大厂商纷纷结构高镍正极材料,随着高镍材料 的市场慢慢翻开,未来优先把握高镍正极生产焦点技术且具有产能上风的企业有 望享用行业成长盈利。
……
温馨提醒:如需原文档,可在PC端登陆未来智库www.vzkoo.com搜索下载本报告。
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(报告来历:财通证券;分析师:龚斯闻、付正浩)

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