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2014年動力型鋰離子電池行業市場分析

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國電池雜志-中國電池網 發布時間:2014-09-13 瀏覽:
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中國儲能網訊:2012-2014年上半年,國內動力鋰電池相關產業投資規模已超過500億元人民幣,預計到2017年將超過800億元。根據目前的投資情況估計,2014年我國動力鋰電池的設計產能將擴大至2000MWh。

動力鋰電吸引大量投資,但短期仍供不應求

受到對下游電動汽車市場強勁增長預期的影響,動力型鋰離子電池 (下簡稱“動力鋰電”)市場受到各界的關注并吸引了大量的投資。

全球市場上,特斯拉投資50億美元聯合松下建設超級電池工廠(Giga-factory)以及豐田汽車聯合松下電器合資新建電池工廠等事件顯示出整車廠商乃至整個汽車行業對于動力鋰電的重視。

國內市場上,各方勢力紛紛投入大量資金以求在快速增長的動力鋰電市場中搶占更大的市場份額。三星SDI和LG化學等國際巨頭紛紛追加數億美元投資增設鋰電工廠爭奪市場;比亞迪、天津力神和深圳比克等市場先行者逐步突破國外技術壟斷,實現國產動力鋰電的生產;而萬向錢潮和瑞恒集團等也利用其資本優勢通過收購或聯合投資快速切入這一領域。動力鋰電市場的快速增長吸引了越來越多的企業投入這一領域,行業內企業數也從2008年的10家增長2014年的110余家。

據統計,2012年至2014年上半年,國內動力鋰電相關產業投資規模已經超過500億元人民幣,預計到2017年將超過800億元。根據目前的投資情況估計,2014年我國的動力鋰電的設計產能將擴大至2000MWh。

另一方面,國內對電動汽車的需求在中央及地方政府相關政策頻出的推動下,也實現了快速的增長。2014年上半年,我國共生產電動汽車20,692輛,銷售20,477輛,比2013年同期分別增長2.3倍及2.2倍。其中,純電動汽車生產及銷售數據分別為12,185輛及11,777輛,插電式混合動力汽車產銷數據分別為8,507輛及8,700輛。按照純電動汽車平均電池容量30KWh、插電式混合動力汽車平均電池容量10KWh計算,上半年我國動力鋰電的需求量超過450MWh,全年將有望超過1200MWh。

盡管國內動力鋰電的設計產能已經超過市場當前需求,實際生產中仍存在供不應求的狀況。筆者近期從比亞迪總裁王傳福處獲悉,比亞迪當前生產的配有動力鋰電的比亞迪秦轎車的訂單量在3,000臺左右,但產能只有1,000臺,由于電池產能跟不上,遠遠不能滿足市場實際需求。在與美國波士頓電池副總裁詹天佑溝通時,對方也認為,2014年動力鋰電的爆發式增長給企業帶來利好的同時,也考驗了企業的生產能力,盡管我國動力鋰電池投資巨大,遠期設計產能也很大,但是短期內動力鋰電的生產仍不能能滿足市場需求。筆者估計,按照我國電動汽車當前的發展勢頭,動力電池產能要到2017年方能滿足實際需求。

造成國內動力鋰電實際產能低于設計產能的原因,主要是如下幾點:第一,動力電池生產周期比較長,從原材料選擇到成品出廠測試,都需要一定的時間,國內許多企業從2012年下半年方才開始投資動力電池,技術及生產能力尚未成熟;第二,國內電動汽車企業在產能設計之初考慮到國內市場需要較長時間培育,因此多數企業僅有一條生產線處于生產狀態,其余生產線將會在未來幾年內陸續投產。

中國動力型鋰離子電池市場規模及全球市場競爭格局

鋰離子電池四大材料發展存在結構性失衡

目前國內動力鋰電受制于發展模式不清、標準制定不明及技術路線不確定三大問題,盡管下游電動汽車市場發力讓國內動力鋰電迎來了全面的發展機遇,但國內企業在技術研發和規模生產上與國外企業仍存在一定差距,這一差距在正極材料和隔膜等技術含量較高的領域尤為明顯,因此我國動力鋰電產業的發展還需要經歷技術和經驗的逐步積累,并在此基礎上加以完善,實現產品的成熟穩定。

作為電動汽車的關鍵零部件,動力鋰電是影響整車性能、成本及用戶使用體驗的關鍵部件之一,也是整車成本中占比最大的零部件,其成本占整車成本的一半。細分來看,正極材料、負極材料、隔膜及電解液四大關鍵材料的成本占電池成本的八成以上。

1、 正極材料

正極材料是動力鋰電最關鍵的材料,決定了電池工作電壓、壽命、容量、安全性和成本,其成本約占電池制造成本的30-40%。目前用于動力鋰電的正極材料有錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰三種。其中錳酸鋰和三元材料是目前應用比較廣泛的兩種,技術發展相對成熟,性能穩定,相關技術主要掌握在日韓企業手中。磷酸鐵鋰因為成本較低且使用壽命長(充放電循環次數多)因此被業界認為具有良好的發展前景,但目前由于技術原因能量密度偏低,核心技術主要掌握在加拿大魁北克水電和美國A123 等企業手中。總體來看,三類材料各具特點,都具有一定的應用場景和市場空間。

中國是當前全球最大的正極材料生產地,但動力鋰電用正極材料的技術目前仍掌握在日韓及北美的企業手中。目前國內正極材料企業有20多家,產品集中在適用于消費型鋰離子電池(應用于手機和平板電腦等消費電子類產品)的低端正極材料產品上,形成了較嚴重的產能過剩,正面臨行業洗牌。部分國內企業正在尋求動力電池正極材料方面的技術突破,目前有10家左右的廠家形成了生產能力。

2、 負極材料

與正極材料相比,負極材料發展相對比較成熟。商業應用中石墨類碳材料是最廣泛應用的材料,技術成熟,市場價格相對穩定,但隨著動力鋰電對能量密度、功率、充電時間及穩定性等性能的要求不斷提升,以鈦酸鋰為主的新型負極材料受到關注,但因為價格高昂,還沒有得到市場普遍應用。預計隨著市場應用的擴大,鈦酸鋰價格將會進入下行通道并得到廣泛采用。

目前國內市場上,石墨類負極材料技術較為成熟,已經實現產業化,基本能夠滿足國內市場需要,但隨著黑龍江、山東和內蒙古等主要產地大量開采石墨,近期產能一直處于相對過剩狀態。深圳貝瑞特和上海杉杉是負極材料領域的龍頭企業,兩者市場份額合計超過五成。其中,貝瑞特以天然石墨為主,是三星最大的負極材料供應商;杉杉以人造石墨和中間相碳微球為主,主要客戶包括比亞迪、力神、東莞新能源、比克等國內企業。

3、 隔膜

除正極材料外,隔膜也是鋰離子電池中技術含量及附加值較高的材料,其成本占電池成的20%-25%。目前日本及美國企業利用技術壁壘形成了寡頭壟斷市場,業內前四大企業日本旭化成、美國Celgard、日本東燃和日本Ube壟斷了約75%的市場份額。

國內市場上,以中科科技、星源材質和金輝高科為主的一批國內企業率先實現消費型電池隔膜的量產,2012年以后國內市場開始進入產能釋放期,相關生產廠商超過35家。但是在高端的動力電池隔膜領域,外資企業仍占壟斷地位,國內企業出貨量份額不足10%。盡管我國過去幾年中在隔膜生產上投入了大量資金,但受制于技術和設備因素,依然沒有實現高端產品的突破,反而造成當前中低端市場產能過剩、價格戰頻發的情況。

4、 電解液

鋰離子電池的電解液由溶劑載體、電解質鹽和添加劑組成,其中電解質鹽是實現電解液導電功能的元素,是電解液的關鍵材料。六氟磷酸鋰是鋰離子電池最常用的電解質鹽,具有電導率高、電化學穩定性強、不符實鋁集流體(延長電池壽命)等優勢。在2010年以前,六氟磷酸鋰由Stella Chemifa、關東電化學工業和森田化學等幾家日本企業壟斷,2011年之后,國內企業開始加速進入這一領域,國泰華榮、新宙邦和天津金牛等企業開始快速新建產能,目前已呈現產能過剩之勢。

電解液核心六氟磷酸鋰方面,我國企業已經實現了技術突破,擁有核心技術及量產能力,為電解液的發展提供良好空間。目前,國內具備獨立生產六氟磷酸鋰能力的多家企業都在積極擴大產能,龍頭企業多氟多已于2014年投產2,000噸電解質生產線,九九久也已建成投產400噸的電解質生產線,新增1,600噸產能生產線也在建設中。

快速增加的六氟磷酸鋰產能已經超出了市場實際需求。六氟磷酸鋰的全球需求量約為5,000噸,而行業整體產能已超過市場需求量的兩倍。事實上,產能過剩的負面效應已經顯現。六氟磷酸鋰的市場價格已由2010年的每噸33.5萬元降至2013年的每年16萬元。隨著產能在今明兩年集中釋放,預計六氟磷酸鋰價格將持續下降。

新技術存在替代效應,投資動力鋰電需謹慎

作為汽車動力電池 中相對技術最成熟、商業應用最廣泛的一類,動力鋰電相比傳統鉛酸電池和鎳鎘電池等具有能量密度較高、循環壽命長、充電時間較短、使用電壓高、污染較小和安全性高等優勢。但是鋰離子電池也存在價格較高、快充放電性能差,存在過充、放電保護等問題,影響了其進一步發展和應用。作為動力鋰電的競爭對手,燃料電池、空氣電池以及超級電容等都具有良好的應用前景,能夠在一定程度上替代動力鋰電。

1、 燃料電池

燃料電池是一種把燃料和氧化劑中的化學能不通過燃燒直接轉化成電能的電池,一般由燃料極、空氣極以及夾在這兩極之間的電解質構成。工作時,燃料和氧化劑在電池內進行化學反應,電子則通過外電路輸出實現供能。燃料電池已經在航天及燃料發電等領域實現了應用。

目前最常見的燃料電池是氫燃料電池。相比動力鋰電,燃料電池具有充能較快(燃料加注僅需數分鐘)、續航里程長、無二氧化碳排放、適應汽車配套設施等優勢。但另一方面,氫燃料電池也存在制造成本高、關鍵材料稀缺、氫提純難度大、燃料成本高、儲存不宜等缺點。

在燃料電池領域,日本走在世界的前列,準備開始大規模應用。日本豐田公司已經宣布在2015年要量產燃料電池汽車,日本政府也表示將會進行財政補貼。此外,德國奔馳公司也開始了燃料電池的量產準備,預計其燃料電池汽車將于2017年上市。

2、 空氣電池

空氣電池是一類將高純度金屬與氧反應產生的化學能轉化為電能的電池。電池工作時,鋁、鋅、鎂等金屬與空氣中的氧發生反應,生成相應的金屬氧化物,電流則通過外電路傳出。

空氣電池最大的優勢是容量大及生產成本低。鋅空氣電池的實際能量密度已達到350至400Wh/kg,是鋰電池的2倍,而其理論能量密度超過1,300Wh/kg,仍有繼續提升的空間;空氣電池的原料鋁、鋅和鎂都是工業廣泛應用的金屬,成本較鋰更低,含量也更為豐富。但是空氣電池存在密封困難、充放電速度較慢、電壓滯后且工作電壓低、自放電率較大等問題,技術發展也不甚成熟,離大規模應用仍有一段距離。

目前,空氣電池仍處在試驗階段。美鋁公司和以色列Phinergy公司最近在位于蒙特利爾的維倫紐夫賽車場對一臺搭載了兩家公司聯合開發鋁空氣電池的電動汽車進行了測試,其續航里程可以達到994英里,約合1600公里。

3、 超級電容器

超級電容器是一種電化學原件,通過極化電解質來儲能,其工作原理與上述各類電池有很大不同。超級電容器在其儲能的過程并不發生化學反應,這種儲能過程是可逆的,因此超級電容器可以反復充放電數十萬次,具有很長的使用壽命。此外,超級電容器還具有快速充放及工作溫度范圍寬等優勢。另一方面,超級電容器的最大缺點是能量密度低,僅為一般電池的5%,不足以支撐汽車長時間的行駛。因此目前來看,超級電容器的主要潛在應用場景是作為其他動力電池的補充,利用其快速充放的特點在剎車及啟動時提高汽車整體能量利用效率和行駛性能。目前,國內已有廈門金旅等廠商搭配使用鋰離子電池和超級電容器來作為客車的動力電池裝置。

綜合來看,隨著各類燃料電池、空氣電池及超級電容器廣泛商業化應用的到來,動力鋰電的市場空間將會受到一定沖擊。但考慮到各類電池的優劣和技術成熟度,鋰離子電池與其他類型電池共同組成動力電池組合是未來比較可能的應用方式。因此,就未來十五年來看,鋰離子電池仍是不可替代的,具有較大發展空間。國內企業正在積極尋求突破國外技術壁壘,倘若能成功,則能夠促進國內市場快速發展。但投資機構選擇投資標的時仍應該謹慎對待,避免盲目樂觀及重復投資。

關鍵字:鋰電池 動力電池 儲能電池

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