赛瑞研究:2022年中国动力电池关键材料发展趋势报告

一、中国动力电池关键材料整体分析

1、中国动力电池关键材料市场

锂矿:矿产资源的争夺

锂作为锂离子动力电池最主要的原材料,在面向TWh时代,供给端将面临巨大缺口,电池企业需提前防范资源断供风险,同时为了平抑供应链价格波动,实现核心原材料成本管控的需求,电池企业纷纷加大了对锂资源的争夺,全球锂矿资源争夺战愈演愈烈。

锂电材料:缺货&锁单

2021年,因材料旧产能紧缺,新增产能未到释放期,导致市场材料紧缺,而大型动力电池企业为了稳定自身供应链,选择与材料企业进行绑定,通过合资建厂和签订长单的方式进行产能锁定,且部分订单必须支付一定的预付款,如宁德时代向上海恩捷支付8.5亿元的预付款,用于保障2022年度上海恩捷向宁德时代及其下属公司供应动力电池湿法隔膜,不含税总金额约为51.78亿元。

2、中国动力电池材料价格

锂矿:飞涨

动力电池需求的快速增加亦使锂需求量节节攀升。由于锂的使用量超过了产量,并耗尽了库存,随着需求的进一步增长,2022年将出现锂短缺。

2021年12月,锂价从早期的5万元/吨左右涨至25万元/吨左右,2021年电池级碳酸锂均价涨幅更是超过了418%。

锂电材料:飞涨

2021年锂电池主要材料价格均较2020年大幅上涨,其中六氟磷酸锂涨幅高达690%,中镍NCM523涨幅亦高达120%。

3、中国动力电池关键材料产能——锂电材料:扩产&大化工

2021年,为了应对下游动力电池需求的快速增长,锂电材料企业纷纷进入大规模扩产的节奏。从正极材料、负极材料、电解液、隔膜、结构件、粘结剂、六氟磷酸锂等,甚至到PVDF、VC等细分领域均进行了大规模的扩产;从目前扩产的规模来看,锂电材料即将进入大化王时代,扩产规模从之前的万吨级增加到十万吨级,甚至到50万吨级,未来甚至将达到百万吨级产能的规模。

4、中国动力电池关键材料布局——锂电材料:一体化

2021年,为了应对上游矿产资源以及电费的上涨,部分原材料企业纷纷开启建设一体化项目,期望从原材料生产制造、加工、合成等方面进行布局,进一步提升自身供应保障能力,并降低生成成本,提升利润能力。

特别是石墨企业,由于环保的因素导致石墨产能紧缺,且电费的上涨导致石墨化价格快速上涨,因此负极材料企业纷纷开启一体化项目布局。而电解液企业为进一步提升自身六氟磷酸锂及相关溶剂的供应能力,亦主动加强自身一体化能力布局。

5、中国动力电池关键材料技术趋势总览

二、中国动力电池关键材料整体分析

1、正极材料

随着中国的不断发展,正极材料在应用端逐渐开始分化,三元材料在中高端新能源汽车占据主要应用,少部分用于储能板块;而LFP材料则在中低端新能源汽车、储能、两轮车板块大规模应用。

正极材料端,由于LFP电池装机量的回暖,使LFP材料的产量亦逐步走高,单月产量在2021年底超过NCM材料,2021年1-11月LFP产量为35.3万吨,三元材料为37.3万吨;而三元材料则主要以NCM523和NCM811为主,产量分别为17.4万吨和12.96万吨。

经过近几年的发展,LFP材料企业中,湖南裕能、德方纳米两家铁锂企业已经形成明显的双寡头之势,市场份额均已超过20%,其他企业也在加速投扩产中,市场份额有望继续向头部铁锂企业集中。相比之下NCM材料的竞争格局则较为分散,头部企业LGChem、容百、住友、巴莫、当升等市场份额均未超过10%,差距并不明显。

正极材料的发展方向包括高镍化、富锂化、高电压等,其中高镍正极商用进展较快,增加Ni含量可提升正极比容量。高镍化技术难点多,壁垒高,生产工艺管控严格,生产环节要求提升,高品质、高一致性的材料量产难度加大,整体合格率偏低,因此能够实现大批量供货的企业并不多。

随着动力电池的快速发展,正极材料需求量亦快速增长,2021年中国动力电池用正极材料的需求量为22.5万吨;就类型而言,以NCM和LFP并行为主,其中NCA有望于2022年开始装机,预计到2025年中国需求超过130万吨。

2、负极材料

天然石墨和人造石墨在指标性能和成本上各有优劣,天然石墨加工性能好、比容量和压实密度高,而人造石墨在长循环、高低温、高倍率上有优势。

各电池厂商根据不同时期、不同客户对电池性能的不同要求,结合自身电池技术体系,综合能量密度、功率密度、温度性能、循环寿命、安全性和成本等因素选择制造锂电池的正极材料(钴酸锂、磷酸铁锂、三元)和负极材料(天然石墨、人造石墨或者复合石墨)。

随着中国动力电池的快速发展,负极材料的产量亦逐步提高,2021年预计产量达到66万吨,但12月份由于冬奥会临近,各地环保检查及环保政策层出不穷,产量略有降低;应用端随着动力电池和消费类电池对循环、快充倍率要求的提高,人造石墨逐渐占据市场主流。

企业端来看,中国呈现“四大多小”的竞争格局,主要为贝特瑞、宁波杉杉、江西紫宸、凯金能源等,行业集中度较高。

得益于下游需求拉动,头部企业近期纷纷扩产,其中贝特瑞规划产能达29.5万吨,江西紫宸达25万吨,杉杉、中科星城、东莞凯金亦超过10万吨,且大多以石墨化加工+负极材料生产一体化项目为主。另外,在客户方面,部分企业对大客户的依赖较为严重。

需求量方面,2021年中国动力电池负极材料需求量在10万吨左右,预计到2025年中国需求量将超过50万吨。

3、隔膜

隔膜基本作用是隔离开正极和负极以防止电池短路,同时保证锂离子在充电和放电期间能正常通过微孔通道。

隔膜可以分为干法隔膜和湿法隔膜,湿法隔膜性能更优,逐渐成为市场主流,占比70%以上,但成本亦更高,涂覆膜可显著改善隔膜性能,湿法+涂覆是行业发展大趋势,涂覆材料包括PVDF、氧化铝、勃姆石等,电动车和高端消费类电池目前均采用涂覆隔膜,涂覆隔膜销量占湿法隔膜出货量比例将超过70%。

隔膜市场集中度较高,2020年恩捷股份市占率达31.5%,星源材质紧随其后,占比20.7%,CR3为64.9%,经历了若千年的洗牌后竞争格局已经趋于稳定,恩捷、星源、中材等企业已经胜出,其中湿法方面恩捷股份的市占率超过50%。

供应格局方面,头部企业与大型电池企业深度绑定,但目前处于供应紧缺的阶段,电池企业甚至需要预付货款进行产能的绑定。

未来隔膜的需求将呈现高速增长态势,其中LFP以干法为主,三元以湿法为主,随着LFP电池重回市场主流,未来干法隔膜的出货量将出现增长,2021年中国隔膜需求为24.8亿平米,预计到2025年需求量将超过112亿平米。

4、电解液

电解液主要充当锂离子传输通道,成本占比~10%,对能量密度、工作温度、循环寿命、安全性能等有重要影响。

竞争格局方面,市场集中度较高,2020年天赐材料市占率达29%;新宙邦、国泰华荣紧随其后,市占率分别为18%、15%。产量方面,2021年出货量接近50万吨,较2020年同比增长99.4%。

电解液高需求导致上游溶质六氟磷酸锂的需求暴涨,六氟磷酸锂合成难度较高,生产过程中高纯精制、高低温处理等具有较高的 技术壁垒,长期被森田等国外企业垄断,多氟多于2010年实现自主量产。目前中国六氟磷酸锂产能在5.65万吨,CR4为55%,集 中度较高,2021年中国企业纷纷扩产,以应对市场需求的增长。

随着全球新能源汽车动力电池的迅猛发展,电解液的需求亦将快速增长,2021年中国需求量预计在17万吨,预计到2025年中国需求量将超过78万吨,其中需求量最大的为LFP电池用电解液。

5、铜箔

锂电铜箔,作为锂离子电池的负极集流体,是锂离子电池中电极结构的重要组成部分,在电池中既充当电极负极活性物质的载体, 又起到汇集传输电流的作用,对锂离子电池的内阻及循环性能有很大的影响。

铜箔目前竞争格局较为分散,铜箔板块CR3占比39%,其中灵宝华鑫、诺德股份、嘉元科技市占率均超过10%,铜箔属于传统材料成型加工细分板块,且较为重资产,如1万吨铜箔固定资产投资在6-7亿元,进入资金壁垒较高。

需求端来看,国内外铜箔需求量快速增长,其中2022年后4.5μm渗透率有望快速提升;整体来看2021年中国铜箔需求量为12.3 万吨,预计到2025年中国需求量将超过43万吨。

6、铝箔

铝箔是目前锂离子电池使用最广泛的正极集流体材料。集流体的主要作用一是作为电极涂覆层的载体,二是导电,用以弥补正负 极材料导电性相比铜铝等金属相差较大的劣势。

全球动力电池的迅猛发展推动了铝箔用量的增长,与此同时2021年7月宁德时代发布钠离子电池,由于钠离子不与铝形成合金,钠电池正极和负极集流体均采用铝箔,一旦钠离子电池实现商业化应用,在储能、两轮车及低速车领域的渗透,有望使铝箔的需求量快速提升。新能源汽车动力电池需求端,2021年中国需求为10.7万吨,预计到2025年需求将达到49万吨。

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