钛酸锂电池市场现状分析及发展前景

钛酸锂电池市场现状分析及发展前景

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。锂离子电池行业发展态势（一）锂离子电池加速替代其他二次电池二次电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池四大类。自1991年日本索尼第一次将锂离子电池实现商业化以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、新能源汽车和储能等领域。根据艾瑞咨询数据显示，我国锂离子电池销售规模占我国电池行业整体销售规模的比重由2014年的17．9%上升至2018年的42．9%。与其他二次电池相比，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、重量轻、体积小、自放电小、无记忆效应、循环寿命长、充电快速等优势，同时由于不含铅、镉等重金属，无污染、不含毒性材料，对人体无危害。此前，制约锂离子电池替代传统二次电池的主要因素是锂离子电池价格相对其他二次电池偏高，但近年来随着锂离子电池制造技术和生产工艺的进步、生产规模的提升，锂离子电池的价格已大幅下降。以锂离子电池和铅酸电池对比为例，锂离子电池的能量密度可以达到铅酸电池的4倍以上，循环寿命也是铅酸电池的3-4倍，能量转换效率可达97%，且锂离子电池不含铅等重金属，更加环保。目前，锂离子电池的价格已经降至铅酸电池的2倍不到，从单次循环使用成本来看，锂离子电池成本已经低于铅酸电池。由于锂离子电池性能较其他二次电池更加优异且更加环保，随着制造成本和价格的不断下降，未来锂离子电池在全应用场景加速替代其他二次电池将是大势所趋。（二）动力锂离子电池行业竞争加剧新能源汽车行业为国家大力坚定支持的战略性新兴行业，近年来实现了快速发展。碳排放政策（双积分政策）的引导、财政补贴政策以及其他相关政策的支持，是驱动新能源汽车行业增长的重要因素。然而，受宏观经济波动、相关政策支持力度下滑、中美贸易战、突发事件（如新冠肺炎疫情）等多重因素影响，新能源汽车行业的发展也呈现出明显的波动起伏。但从中长期发展趋势来看，随着电池成本不断降低、充电基础设施日趋完善、安全性逐步提升等下游消费者痛点问题的解决，新能源汽车行业未来增长趋势明确。随着新能源汽车补贴政策力度的滑坡甚至取消，新能源汽车行业将迎来更加市场驱动化的竞争，高端需求和性价比需求等多层次需求分化、显现。在新能源汽车行业快速发展的背景下，新能源汽车动力锂离子电池行业发展迅速，国内厂商新能源汽车动力锂离子电池装机量逐年提升。动力锂离子电池行业需要高资本投入，高技术要求，高人才配置，有较高的市场壁垒和准入门槛，近年来随着新能源汽车补贴政策力度的滑坡，动力锂离子电池技术的更新迭代，在激烈的市场竞争过程中，部分参与者已逐步被市场淘汰。根据赛迪研究院数据，2020年我国新能源汽车市场共计72家动力电池企业实现装机配套，相较2019年减少了7家，行业集中度不断提升。未来随着新能源汽车补贴政策的取消，新能源汽车动力锂离子电池行业格局还将不断变化，未来市场竞争将进一步加剧。（三）消费锂离子电池行业稳中有升消费锂离子电池下游应用领域十分广泛，涉及到生活的方方面面，与居民日常生活息息相关。随着消费电子产品行业规模不断扩大，消费锂离子电池产品的性能提升、成本降低、性价比提高等发展趋势为相关消费电子产品的热销提供了可能。未来随着5G网络的深化普及，移动互联技术的广泛渗透，人工智能技术的快速发展，消费电子产品的智能化、无绳化、网联化趋势进一步加速，新的消费电子产品将不断推陈出新，且消费类电子产品技术发展迅猛，产品迭代更新迅速，消费电子产品的增量市场与存量市场并存发展，配套的消费锂离子电池行业稳中有升，未来市场前景广阔。（四）储能锂离子电池行业高速发展储能锂离子电池行业近年来发展迅猛，主要受4G基站备用电源铅酸换锂电、5G基站建设、海外家庭储能、光伏电站建设等需求因素影响，这得益于锂离子电池技术的快速发展，进一步提高了电池能量密度，降低了单位瓦时成本，并以其安全、稳定等优越性能抢占了市场。根据高工产研（GGII）数据显示，2021年我国储能类锂离子电池出货量为48GWh，同比增长196．30%。储能锂离子电池市场目前已初具规模，未来随着新基建的快速铺开、海外家庭储能市场的持续放量以及其他应用场景的优化升级，储能锂离子电池市场将继续高速发展。此外，根据2020年国网1号文《国家电网关于全面深化改革奋力攻坚突破的意见》，电力储能再次被国家电网定位为战略性新兴产业，预计未来将获得高速增长。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。政策推动离子电池行业发展新能源，新材料，新能源汽车行业作为战略性新兴产业与先导产业同时受国家相关产业政策支持，具有巨大的发展空间。锂离子电池属于新能源产业，面对日益紧迫的环保压力，我国出台了多项法律法规和政策以大力支持锂离子电池材料行业的整体发展。《十四五国家战略性新兴产业发展规划》明确提出深入实施制造强国战略，大力发展新能源、新材料等战略性新兴产业。相关政策的出台促进了锂离子电池材料行业的健康发展。锂电池行业成本仍有下降空间降低成本是电动汽车对锂离子电池行业发展提出的另一需求。电动汽车的造价成本一般比传统燃油车高。而电动汽车中动力电池成本占比在40%左右，动力电池成本的降低对整车降本贡献最大。而且锂离子电池成本下降空间一直存在。自从大规模工业化应用以来，锂离子电池的制造成本呈现急速下降趋势。根据BloombergNEF数据，2019年全球动力锂离子电池包价格在156美元/kWh，预计到2024年降至93美元/kWh，到2030年进一步降至61美元/kWh。锂离子电池的失效分为性能失效与安全性失效。性能失效指锂电池容量衰减、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等。安全性失效包括热失控、胀气、漏液、析锂、短路等。失效的内因较为复杂，电芯四大材料皆存在失效导火索。动力锂电池的失效直接影响电池的使用寿命与安全性。有效解决电池热失效问题主要方法为：1）使用阻燃添加剂防止有机电解液燃烧；2）开发不易燃的固态电解质。近年来，锂电池不仅广泛应用于新能源汽车、消费类电子产品、储能领域，而且受工业智能化、信息化、民用便利化以及互联网、物联网、智慧城市快速发展带动，应用场景日趋丰富、产品质量持续提升。根据高工产业研究院（GGII）统计数据显示，2021年中国锂离子电池产量达到324GWh，同比增长126．57%。同时，我国锂电池行业创新持续加速，高端产品供给能力不断提高，三元电池、磷酸铁锂电池等产品能量密度陆续取得突破，预计2022年中国锂离子电池产量将达到489GWh。从应用领域来看，我国锂电池主要分为动力型锂电池、消费型锂电池和储能型锂电池三大类，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、电动自行车、电动工具、数码相机和储能等众多下游领域。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年受新能源汽车发展带动，锂电池市场中动力型锂电池产量最大，为220GWh，占比达到68%。2021年，虽然全球经济依然受到了新冠疫情的负面影响，但一方面，国内新能源终端市场增长超预期，新能源汽车市场产量超过350万辆，同比增幅达到159．5%，带动国内动力电池出货量增长；另一方面，欧洲新能源汽车市场继续高增长，带动国内部分头部电池企业出口规模提升。因此，我国动力型锂电池产量呈高增长态势。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年我国动力型锂电池产量达到220GWh，同比增长175．0%，预计2022年我国动力型锂电池产量将达到306GWh。在可穿戴设备、电子烟、无人机、服务机器人、电动工具等新兴市场快速增长背景下，消费型锂电池需求呈较快增长态势。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年中国消费型锂电池产量达到72GWh。预计随着5G技术的进一步普及、应用场景的持续拓展，未来锂电池在消费相关领域将释放更大的市场空间，带来更多发展机遇，预计2022年我国消费型锂电池产量将达到122GWh。在风电、光伏装机量持续增长与5G基站建设加快的背景下，储能锂电池需求快速增长。2021年，在电力与通信储能市场推动的同时，加上全球化石能源价格上涨、储能参与电力市场收益性提升和国内新型储能示范项目快速上马等因素驱动，中国储能型锂电池需求继续保持高增长，根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年国内储能电池出货量达到32GWh，预计2022年我国消费型锂电池产量将达到61GWh。电池及锂离子电池概述（一）电池概述电池是一种能量转化与储存的装置，根据原理不同可划分为化学电池、物理电池以及生物电池，其中应用最为广泛的是化学电池。化学电池指盛有电解质溶液和电极以产生电流的杯、槽、其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能。实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池与蓄电池。原电池又叫一次电池，制成后即可产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以反复充电循环使用。目前二次电池按所用电芯的正负极材料主要分为四种：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。因铅酸电池，镍镉电池内含有大量铅、镉、汞等有害元素，废弃后会产生大量有毒物质对环境造成严重污染，在全球范围内其生产、销售和使用已逐步受到限制。镍氢电池由于在能量密度、循环寿命、记忆效应等方面逊色于锂离子电池，近年来在手机、笔记本电脑等消费类电子产品领域的使用已逐渐被锂离子电池替代。（二）锂离子电池概述锂离子电池是一类依靠锂离子在正极与负极之间移动来达到充放电目的的一种二次电池。锂离子电池主要由正极（含锂化合物），负极（碳素材料），电解液，隔膜四个部分组成。电池充电时，正极上锂原子电离成锂离子和电子（脱嵌），锂离子经过电解液运动到负极，得到电子，被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中（插入）；电池放电时，嵌在负极碳层中的锂原子，失去电子（脱插）成为锂离子，通过电解液，又运动回正极（嵌入）；锂离子电池的充放电过程，也就是锂离子在正负极间不断嵌入和脱嵌的过程，同时伴随着等当量电子的嵌入和脱嵌。锂离子数量越多，充放电容量就越高。根据功能与应用领域的不同，锂离子电池主要分成消费类锂离子电池、动力类锂离子电池和储能类锂离子电池三大类；根据封装方式和形状的不同，锂离子电池可以分为软包电池、方形电池和圆柱电池；根据使用的正负极材料体系不同，锂离子电池可以划分为磷酸铁锂电池、三元锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池和钛酸锂电池等。近年来，锂离子电池产业受到世界各国政府的高