锂离子电池行业面临的机遇与挑战分析

锂离子电池行业面临的机遇与挑战分析

锂离子电池行业面临的机遇与挑战（一）国家政策大力支持锂离子电池行业发展我国锂离子电池行业已逐步实现从无到有、由弱到强的转变。近年来，国家陆续出台多项对锂离子电池行业的鼓励支持政策，对行业规模的进一步扩大起到了极为重要的推动作用。《电子信息产业调整和振兴规划》中提出，要提高新型锂离子电池、薄膜太阳能电池等产品的研发生产能力，初步形成完整配套、相互支撑的电子元器件产业体系，并于2014年将锂离子电池材料作为电子核心基础工业中关键电子材料列入《国家重点新产品计划支持领域（2014年）》。为贯彻落实国家十三五规划纲要和《中国制造2025》，工信部在2016年8月发布《轻工业发展规划（2016-2020年）》，指出要推动电池工业向绿色、安全、高性能、长寿命方向发展。加快锂离子电池高性能电极材料、电池隔膜、电解液、新型添加剂及先进系统集成技术。同年11月，工信部又印发了《锂离子电池综合标准化技术体系》，制定工作目标到2020年，锂离子电池标准的技术水平达到国际水平，初步形成科学合理、技术先进、协调配套的锂离子电池综合标准化技术体系。为加强锂离子电池行业管理，引导产业转型升级，推动锂离子电池产业健康发展，2019年1月工信部发布《锂离子电池行业规范条件（2018年本）》，指出鼓励企业加强顶层设计，促进自动化装备升级；鼓励企业积极开展智能制造，降低运营成本，缩短产品生产周期，提高生产效率，降低产品不良品率，提高能源利用率，推动自动化水平提高。国家相关部门对锂离子电池行业多项鼓励政策的发布，明确显示出国家对锂离子电池产业发展的肯定与支持，对行业快速发展、加速产业升级具有积极意义。（二）锂电池产业链不断完善在我国相关政策的大力扶持和下游消费需求有效支撑的作用下，我国锂离子电池产业经过十余年的发展和完善，不仅在电芯制造这一核心领域取得了长足的发展，而且已逐步建立起包含锂矿采选、材料供应、电芯及PACK、电池回收等各个环节的完整产业链，并且受益于我国锂离子电池行业生产规模的不断扩大，我国锂电产业链产值也在迅速提升。根据高工产研（GGII）数据显示，2018年我国锂电产业链产值已突破3，100亿元，同比增长13%。我国锂电生产设备的技术水平也在不断提升，据高工产研（GGII）统计，中国锂电设备的国产化率已经超过85%，尽管在部分高端设备产品上与国际一流水平还存在一定差距，但是已完全可以实现锂离子电池所有生产环节所用设备的国产化供应，中国企业已具备提供整条锂离子电池生产线的能力，并且已有国内企业将生产设备供应至三星、索尼等企业的电池生产线。完整的产业链结构以及配套产业水平的提升将大幅减少我国锂电产业的设备进口量，降低成本，有利于产业的持续稳定健康发展，巩固我国在全球锂离子电池产业中的中心地位。（三）锂离子电池安全问题持续引发社会关注在锂离子电池问世初期，安全性是制约其大规模商业化的重要瓶颈之一。随着锂离子电池行业的不断发展和技术不断升级进步，锂离子电池的安全性能实现了大幅提升，但其安全隐患仍然不容忽视。从手机、笔记本电脑中的消费类锂离子电池，到新能源汽车中的动力锂离子电池，近年来关于锂离子电池的安全事故仍时有发生。根据新闻报道不完全统计，2020年我国新能源汽车发生起火等安全事故超过100起，与2019年不相上下。2021年4月，北京集美大红门25MWh直流光储充一体化电站发生起火爆炸事故，导致两名消防员牺牲。锂离子电池安全事故时有发生，这使得锂离子电池的安全问题持续引发社会关注。引发锂离子电池安全事故的原因主要有过充、不恰当使用等导致电池温度过高，受到外部猛烈的碰撞、挤压导致电解液外溢，电池内部短路导致起火，电池胀气、电解液外溢等。即便是在锂离子电池技术发展日趋成熟的今天，安全性能仍然是锂离子电池产业发展中最重要的议题。中国锂电材料现状锂离子电池直接使用的一阶材料包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。据工信部数据，锂电直接使用的一阶材料环节，相关产品出货量2021年同比增长超过65%。2022年1-2月锂电池正极材料出货量为23．4万吨，负极材料出货量为14万吨。2021年中国锂离子电池隔膜出货量为78亿平方米，电解液出货量为50．7万吨。2022年1-2月，锂电隔膜出货量为17．5亿平方米，电解液出货量为10．5万吨。锂电间接使用的二阶材料环节，1－2月电池级碳酸锂、氢氧化锂产量分别达3．7万吨、2．9万吨，市场价格呈现高位运行并持续上涨，2月底价格分别突破48万元/吨和44万元/吨。据最新数据，2022年6月6日，碳酸锂（99．5%电池级/国产）市场均价为470972元/吨。下游需求旺盛推动离子电池行业市场发展目前锂离子电池电解液行业的下游应用仍在不断丰富中。在动力电池应用领域，全球汽车电动化趋势愈发明朗，新能源汽车行业发展迅速，渗透率不断提升，带动动力电池装机量迅速提升。锂离子电池行业未来发展趋势在动力电池领域，系统的能量密度与电动汽车的续航里程直接挂钩，高能量密度几乎成为市场衡量电池性能的绝对标准。目前，多国政府和企业对动力电池能量密度提出发展规划。从国家规划来看，韩国的规划相对激进，提出电芯能量密度在2030年达到600Wh/kg。美国先进电池联合会提出在2020年电芯能量密度提升至350Wh/kg。日本新能源产业技术综合开发机构提出在2020/2030年电芯能量密度分别达到250/500Wh/kg。中国的目标最为稳健，计划在2020/2025/2030年分别达到300/400/500Wh/kg。新技术、新体系将推动行业竞争格局良性改变。目前成熟的锂电池体系的能量密度天花板已现。对于电芯而言，能量密度提升的本质在于提高正负极材料的比容量以及正负极材料的电势差。短期可以通过调节材料元素成分或改善制备工艺提高现有体系的能量密度，如无钴高镍技术、干电极技术；长期看，现有锂电成熟体系的能量密度天花板已现，未来十年里，固态电池、锂空/锂硫电池等新体系的开发或将成为重点。中国锂电池市场规模分析在国家各种支持政策的刺激下，我国新能源汽车产量快速增长，对动力锂离子电池的需求量将超过140亿瓦时左右，再加上电动自行车对锂离子电池的需求，2015年动力电池市场规模将超过250亿元，IT用锂离子电池市场约为640亿元，储能用锂离子电池市场为30亿元，2015年我国锂离子电池产品销售收入估计约920亿元，同比2014年增长28%以上。由于动力电池需求的快速扩大，导致碳酸锂、六氟磷酸锂等材料产能不足，从2015年第三季度开始，材料价格飞速上涨。电池产品涨价的呼声日益高涨。在国家各种支持政策的刺激下，我国新能源汽车产量快速增长，对动力锂离子电池的需求量将超过140亿瓦时左右，再加上电动自行车对锂离子电池的需求，2015年动力电池市场规模将超过250亿元，IT用锂离子电池市场约为640亿元，储能用锂离子电池市场为30亿元，预计2015年我国锂离子电池产品销售收入将超过920亿元，同比2014年将增长28%以上。由于动力电池需求的快速扩大，导致碳酸锂、六氟磷酸锂等材料产能不足，从2015年第三季度开始，材料价格飞速上涨。电池产品涨价的呼声日益高涨。锂离子电池自1991年由日本索尼首次商业化以来，市场规模从无到有，先后超越镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池，发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品。锂离子电池通过性能优势，和快速下滑的价格，市场规模逐步扩大，而需求增长直接导致行业产能扩张、制造成本下降，又反过来刺激市场需求进一步提升。锂电池需求重心正处于由消费类电子产品的小电池市场向电动交通工具的动力电池市场转移的发展阶段，同时工业和储能市场也开始启动。其中电动交通工具以电动汽车和电动自行车为代表，工业和储能市场主要以移动通信基站电源市场为代表。电动交通工具市场对锂电池的需求呈现出高速增长的态势，未来5年电动汽车市场对锂电池需求爆发。在电动自行车市场，随着性价比提升，锂电池已开始规模化替代铅酸电池，2014年电动自行车市场使用锂电池的新品占比在20%左右，据预测，2020年占比将达95%以上。电动汽车市场是未来5年锂电池市场规模增长的最大动力，2014年电动汽车对锂电池的需求量占锂电池总需求量的比重由2011年的6．6%迅速提升至16．7%，成为仅次于智能手机的锂电池第二大细分市场，据专家预测，2016年将以2071万kWh的需求量和22%的市场份额成为最大细分市场，2020年将以31．4%的市场份额超越整个消费类电子产品市场，届时需求总量将超过6200万kWh，CAGR约32%。移动通信网络由3G向4G甚至5G方向发展，要求在人口密集地区高密度建设大量小微型移动通信基站，锂电池成为此类基站电源的最佳选择，未来几年锂电池在基站电源市场的应用有望高速发展。同时，为降低电动汽车的售价，日产、特斯拉、通用汽车、三菱汽车、戴姆勒-奔驰、比亚迪等知名车企已纷纷尝试将车载电池扩产或回收二次利用，开发家庭储能市场，以降低车载电池的价格。锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，是二次电池技术中能量密度最高、综合性能最好的电池，其市场份额自诞生之日起便逐年提升。与其他充电电池相比，锂离子电池具有高能量密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点。锂离子电池已经占据了手机、笔记本电脑等消费电子类产品电池的主要市场，未来随着锂电生产工艺和电池性能的进一步提升，将占据储能电池、动力电池等领域的主要市场。2016年中国锂电池的产量达到78．42亿只，同比增长40%。各类锂离子电池的制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序段。极片制作工艺包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、极耳成型等工序，是锂离子电池制造的基础，对极片制造设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求；电芯组装工艺主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、注电解液等工序，对精度、效率、一致性要求很高；电芯激活检测工艺主要包括电芯化成、分容检测等；电池封装工艺包括对构成电池组的单体电池进行测试、分类、串并联组合，以及对组装后的电池组性能、可靠性测试。锂离子电池的生产工艺复杂，不同型号的锂离子电池的生产工艺不同，甚至同一型号但不同的电池生产商所用生产工艺也不同。国外企业单一设备精度高，价格昂贵。目前，日本和韩国的锂电设备居于世界领先地位，相对于国内研发起步早，设备精度高、自动化程度较高、性能优越、技术更加成熟，价格也相对价高。企业分工精细，基本上都是从事单一设备的研发制造，如国外生产锂电卷绕设备的企业主要有日本皆藤、CKD以及韩国的Koem；生产涂布设备的企业主要有东芝、富士、东丽、平野；生产分条设备的企业主要有日本的西村等。技术进步推动离子电池行业发展电动自行车以及低速电动车将越来越多地使用锂离子电池替代传统的铅酸电池；在消费电池应用领域，5G技术的成熟及大规模商业化应用将催生智能移动设备的更新换代需求。此外，可穿戴设备、无人机、无线蓝牙音箱等新兴电子产品的兴起亦将为消费电池带来新的市场；在储能电池应用领域，电网储能、基站备用电源、家庭光储系统、电动汽车光储式充电站等都有着较大的成长空间。中国锂离子电池进出口现状从锂离子电池进出口贸易来看，我国是全球重要出口国，出口大于进口。据统计，2021年我国锂离子电池出口数量为34．3亿只，出口金额达到284．3亿美元。据工信部数据，2022年1-2月，我国锂电出口贸易稳步增长，全国出口总额达到357亿元。自2015年以来，我国锂电池出口均价持续提升。从2015年的4．3美元/个提升至2021年的8．3美元/个。从出口地区分布来看，目前，我国锂电池出口金额最高的地区是美国，2021年，出口至美国的锂离子电池金额为49．75亿美元，占总出口额的17．50%。德国、韩国、越南以及中国香港紧随其后，出口额占比分别为12．28%、10．56%、8．92%和8．01%。全球锂电池产业竞争格局自1991年全球第一只商业化锂离子电池由日本索尼推向市场以来，锂离子电池产业发展已走到其第25个年头。经过20多年的发展，锂离子电池市场规模从无到有，先后超越镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池而发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品。从1990年至2012年间，锂离子电池产量从0．5万kWh（1990年还处在试应用阶段）快速发展到3233．47万kWh（注：与国内统计的数据有所不同），年均复合增长率高达49%，仅次于铅酸电池的3．26亿kWh。2000年之前10年的锂离子电池市场规模的年均复合增长率高达70．8%，之后10年为年均27．1%。从2010年至2015年，比传统功能手机更耗电的智能手机以及平板电脑、电动汽车等新兴市场的崛起，推动了锂离子电池市场的快速发展和市