锂电池行业的特点分析

锂电池行业的特点分析锂电池行业的特点（一）锂电池安全问题亟待解决在新能源汽车对传统燃油车的替代趋势基本确定的背景下，锂电池凭借能量密度高、放电功率高、循环寿命长等优势，是目前电动汽车使用的主要动力电池。然而近年来，锂电池热失控导致的安全事故偶有发生，对消费者的生命与财产安全造成了威胁。为应对锂电池安全性问题，促进我国新能源汽车等战略新兴行业的健康发展，我国公布了《电动汽车用动力蓄电池安全要求》强制国家标准，该标准自2021年开始施行，强制要求锂电池出厂前进行严密的安全测试，包括电芯的6项与电池系统的15项安全性试验，以确保锂电池的使用安全。随着强制标准的施行，锂电池安全性门槛明显提升，电池安全性的保障程度将愈发受到生产企业、终端使用者和政府监管部门的重视，而锂电池企业将如何最大程度降低锂电池的安全问题，是锂电池及相关行业面临的挑战。（二）锂电池多种技术路线并存近年来，锂电池商业化应用快速发展，为应对新能源汽车等终端应用市场对锂电池不断提升的要求，锂电池新兴技术不断涌现，呈现多种技术路线并存的情形。目前，锂电池的技术路线差异主要表现在正极材料体系和封装形式等方面。一是锂电池的正极材料技术路线存在差异。正极材料是锂电池的重要组成部分，其特性对于电池的能量密度、循环寿命、安全性能等具有重要影响，技术路线主要包括三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等。电池精密结构件及材料凭借其较强的通用性可广泛用作锂电池的封装或导电材料，一般不受正极材料技术路线的影响。二是锂电池的封装形式存在差异。封装形式是指单体锂电池的封装结构，不同的封装形式对应不同的工艺制程，也对应了不同形态的电池精密结构件。目前，锂电池封装形式技术路线主要包括圆柱、方形、软包三种形式。目前，圆柱、方形和软包三类锂电池特性各有优劣，在全球市场呈三分天下的竞争格局，均有较大的市场发展空间。2020年9月，特斯拉推出了46800大圆柱电池方案。与传统的小圆柱电池相比，大圆柱电池技术可降低电池包中电池的数量以及相应的结构件数量，提升能量密度、简化电池管理系统、降低制造成本，较大程度弥补圆柱电池电池管理系统要求高于方形电池的劣势。从目前进展来看，2022年1月特斯拉已实现自产100万颗4680大圆柱电池，产品良率达到量产水平。2022年9月，宝马集团宣布从2025年起在其新车型中使用46系列圆柱电芯，并将首批合作伙伴锁定为宁德时代和亿纬锂能。（三）其他电池行业概述1、镍氢电池行业概述镍氢电池的电化学特性与镍镉电池类似，但相较而言，镍氢电池能量密度高、容量大、无记忆效应、清洁环保。镍氢电池发展至今，广泛应用在民用零售领域；随着车联网的兴起，镍氢电池作为车载T-Box电源的主流方案，发展前景广阔。民用零售领域，镍氢电池凭借绿色环保、高安全性、循环寿命长、性价比高等优势，通过商超等零售渠道，广泛应用于电动玩具、照明灯具、遥控器等领域。根据日本富士经济预测，2021年至2024年全球民用零售镍氢电池将保持2．70亿只的市场规模，市场趋于饱和，呈现平稳的发展态势。车载T-Box领域，车载T-Box是一种可深度读取汽车CAN（控制器局域网络）总线数据和私有协议的装置，是智能网联汽车的关键零部件之一。车载T-Box所配置的备用电源可确保外部电源断电后，安全通讯、数据传输等功能正常运行，例如发生车祸时的紧急呼叫功能等。近几年，各国政府开始鼓励汽车配置E-Call功能，欧盟更是在2018年通过法规做出新车强制标配E-Call的规定，镍氢电池以良好的可靠性、循环寿命长、宽温等特性被众多T-Box厂商作为最佳的备用电源，具有较大的市场前景。2、锌锰电池行业概述锌锰电池是以二氧化锰为正极，锌为负极的一次电池，是日常生活中最为常见的电池，如经常接触到的5号电池、7号电池等，其技术成熟、性能稳定、安全可靠、使用方便，已成为消费者日常生活中不可或缺的易耗品。锌锰电池主要包括传统的碳性电池和新兴的碱性电池。在传统市场领域，碳性锌锰电池作为国际标准化产品，尺寸大小、单体形状等具有通用标准，能够实现快速的规模生产，便于携带，是生活不可缺少的主要独立电源。目前来看，并无更好的替代产品，市场需求具有较高的刚性，市场规模较为稳定；在新兴下游产品市场，碱性锌锰电池具有工作电压高、内阻低、单位质量电极活性物质容量高、续航时间长等优点，作为小型电器的主要电源，适合于大电流放电及需要更长时间放电的场合。随着日常生活用电器具的不断智能化、无线化和便携化，新兴小型消费电子产品、智能小型家用电器的普及和物联网的快速发展，碱性电池市场需求将不断增加。中国锂电池市场份额从锂电池下游应用来看，随着电子产品对高效化、轻薄化的要求越来越高，智能手机、平板电脑、移动电源等便携式锂电池应用领域的发展是最近几年驱动锂电池行业持续增长的主要动力。随着新能源汽车等领域受国家政策支持、技术进步等作用高速发展，动力锂电池等行业板块发展迅速，并将在未来迎来更快的增长。中国锂电池精密结构件市场规模现状锂电池精密结构件的类型与锂电池封装形式密切相关。目前，圆柱、方形和软包等三种封装形式的锂电池在全球市场呈三分天下的竞争格局，均有较大的市场发展空间。整体而言，终端应用领域和国家强制标准对锂电池的安全性要求不断提升，有利于锂电池精密结构件行业的长期健康发展。2019年-2021年，中国圆柱锂电池精密结构件市场分别为8亿元、14亿元和24亿元，呈快速上升趋势。2020年以来，受电动工具、电动轻型车等终端应用市场需求带动，圆柱锂电池市场规模较快增长。GGII预计，2025年中国圆柱锂电池精密结构件的市场规模将达到48亿元（不含在中国建厂的海外电池厂商的需求，如：松下、三洋、LG化学等）。2019年-2021年，中国方形锂电池精密结构件市场分别为54亿元、62亿元和101亿元，呈持续快速增长趋势，主要系新能源汽车用动力电池装机量持续上升的影响。未来，新能源汽车用动力电池市场和新型储能电池市场仍将持续推动方形锂电池精密结构件市场快速扩张。受锂电池市场快速发展的影响，锂电池精密结构件行业产值持续增长。2017至2020年，中国锂电池精密结构件市场产值由31．4亿元快速增至75．8亿元，期间年复合增长率为34．15%，预计2025年将达270亿元。受电动工具、电动轻型车等终端应用市场需求带动，圆柱锂电池市场规模较快增长。数据显示，2020年中国圆柱锂电池精密结构件市场规模约14亿元，较2019年增加6亿元，预计到2025年其市场规模将达48亿元。2017至2020年，中国方形锂电池精密结构件市场规模呈持续快速增长态势，从21亿元增长至62亿元，主要是受到新能源汽车用动力电池装机量持续上升的影响。未来，新能源汽车用动力电池市场和新型储能电池市场仍将持续推动方形锂电池精密结构件市场快速扩张。预计到2021年我国方形锂电池精密结构件市场规模将有望突破100亿元，至2025年达222亿元。锂电池及锂电池精密结构件市场现状锂电池自上世纪90年代初实现产业化以来，由于其具有能量密度高、工作电压大、循环寿命长、充电速度快、放电功率高、自放电率小、记忆效应小和绿色环保等突出优势，得到了迅速的发展；2000年以后，锂电池在手机电池领域逐步占据主导地位，直至基本垄断手机电池领域，同时在笔记本电脑、数码相机、电动工具等领域也得到了广泛应用，并逐步向新能源汽车等领域拓展。近些年来，随着新能源汽车概念不断深入人心，应用于新能源汽车的动力锂电池精密结构件领域发展迅速，其在总体锂电池行业中的市场份额占比快速提升。全球锂电池行业近年来快速增长。根据IIT的统计数据，2005至2015年，全球锂电池总需求量8Gwh增长到57Gwh，市场规模从56亿美元增长到221亿美元，复合年增长率分别高达21．7%和14．7%；预计2025年全球锂电池总需求量和市场规模将分别达到184Gwh和363亿美元，未来十年复合年增长率预计分别为12．4%和5．1%，将继续维持在较高水平。我国锂电池市场规模亦不断提升。根据高工锂电的统计，2011至2015年间，中国锂电池产量从12Gwh增长到46Gwh，增长了2．8倍，预计2016年将达到70Gwh；中国锂电池市场规模亦从2011年的277亿元增长到2015年的850亿元，复合年增长率高达32．4%，预计2016年市场规模将达1，220亿元。随着消费电子及新能源汽车行业形成全球化采购和资源配置格局，锂电池产业正逐步向中国等发展中国家转移。中国等发展中国家在全球锂电池行业的地位迅速提升。在动力锂电池方面，由于我国政府大力支持、市场空间广阔、相关上下游行业配套等因素的共同影响，中国动力锂电池企业在全球动力锂电池领域已拥有举足轻重的地位，市场份额迅速增长；在便携式锂电池方面，随着中国工业技术、工艺水平、产品品质等的提升，成本优势的体现以及一批先进精密结构件等配套企业的崛起，松下、三星、LG等多家锂电池产业巨头纷纷在华设立子公司或将生产制造部门甚至研发部门迁至中国，从而使得近年来锂电池材料国产化比例快速提升。而从2011至2015年的数据来看，中国市场份额增加了15个百分点，预计未来几年仍将有一定的提升空间。壳体壳体的制造相对简单，主要采用连续拉伸工艺。由于盖板集成部件较多，工艺较为复杂，且在实际作用时，防爆阀开启后电解液容易飞溅至盖板接线造成二次事故，因此出现了将防爆阀转移至壳体的现象。与圆柱、方形电池的硬壳不同，软包电池采用铝塑膜封装。铝塑膜由铝箔、多种塑料和粘合剂（包括粘接性树脂）组成，按照制作工艺区分，主要有干法和热法两种。相比热法铝塑膜，干法铝塑膜更加适用于大倍率、高能量动力电池，应用更加普遍。因为与电池的内部材料直接连在一起，所以电解液会浸润到铝塑膜的内层，故要求其具备以下性能：1）极高的阻隔性；2）良好的热封性能；3）内层材料耐电解液及强酸，不与电解液反应；4）良好的延展性、柔韧性和机械强度。在结构上，铝塑膜为一种三层膜的复合材料，主要由尼龙层（ON）、铝箔层（AL）、流延或未拉伸聚丙烯层（CPP）相互粘合后构成。根据铝塑膜厚度的不同，可分为88μm、113μm、152μm，其中厚度152μm的铝塑膜适用于动力电池，而更薄的88μm和113μm适用于3C领域。在成本上，铝塑膜占到整只电芯的18%，仅次于正极（30%）和电解液（25%），属于占比较大的一种成分。在铝塑膜本身的构成中，铝箔的成本占到65%。在铝塑膜的原材料中，铝箔是核心材料，厚度5-9μm，国内产能较丰富，领先的压延铝箔企业包括华西铝业、渤海铝业、河南神马等，但国内产品在性能方面不及国际产品，主要供应中低端3C消费电子领域。CPP（流延聚丙烯薄膜）主要起到封口作用，国内生产企业主要有佛塑科技、广东仕诚、佛山俊嘉等，但产品主要用于低端3C消费电子领域。BOPA（双向拉伸尼龙薄膜）位于最外层，主要起到保护作用。国内厂家主要有沧州明珠、佛塑科技、厦门长塑等，但主要应用领域为3C消费电子领域。综上，国内原材料主要应用于3C消费电子领域，在软包动力电池领域所需原材料仍依赖进口。中国动力锂电池结构件市场规模随着新能源汽车行业的快速发展，动力锂电池及相关材料行业迎来爆发式增长机遇，动力锂电池精密结构件的市场也将迎来高速的发展。预计到2026年，动力锂电池结构件市场规模将达到376．7亿元。企业格局方面，我国动力锂电池精密结构件产业两级分化趋势明显：绝大多数企业处于技术和工艺品质较低的水平，企业规模较小，区域性明显，生存能力相对较弱；少数优质企业凭借早期的积极研发积累，先期占领中高端市场，并凭借与国际厂商的合作，实现了技术和生产工艺的突破，达到国际品质标准，具备较强的竞争能力。动力锂电池精密结构件作为动力锂电池的重要配套行业，由于下游锂电池生产行业集中度较高的原因，动力锂电池精密结构件的市场格局也相对集中。未来几年，随着锂电池能量密度等门槛的不断提高对锂电池生产企业提升锂电池技术的需求也相应增加，规模较小的锂电池生产企业由于技术实力较弱，产品的市场竞争力将会下降，行业将进入整合阶段。动力锂电池行业集中度的提升也将进一步提升锂电池结构件市场集中度。另外，受益于锂电池产业链向中国市场的转移趋势，中国国内的优质动力锂电池精密结构件供应商快迎来快速发展的机遇，市场有进一步扩张的潜力。硬壳结构件硬壳结构件包括圆柱和方形结构件，通常由壳体和盖板组成。其中，盖板的制造工艺复杂度通常远高于壳体。1）固定/密封功能：顶盖与铝壳激光焊接，包裹固定裸电芯并实现密封作用；2）电流导通功能（极柱）：在电池中，顶盖极柱、转接片和电芯极耳焊接导通，保证电芯充放电电流导通的功能；在模组中，顶盖极柱与汇流排激光焊接、螺栓连接，形成串/并联；3）泄压功能（防爆片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖防爆阀将开启进行泄压，降低爆炸风险；4）熔断保护功能（翻转片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖翻转片向上顶起，与负极铆接块接触，使顶盖正负极直接短路，同时铝连接片Fuse熔断，快速切断电流；5）降低电腐蚀：正极上塑胶采用导电PPS，保证正极柱与顶盖板间有一定阻值，降低正极柱与铝壳间的电位差，防止顶盖板/铝壳电腐蚀，进而提高产品质量和使用寿命。盖板中重要部件主要有：1）防爆片：一般磷酸铁锂体系电池顶盖采用单个防爆阀设计，防爆阀开启压力一般为0．4～0．8MPa