磷酸铁锂电池为啥性能好？或许是因为本身的缺陷

1 中国锂离子电池行业发展现状

1.1 2017年发展现状

根据中国化学与物理电源行业协会统计分析，2017年中国锂离子电池销售收入达到1 589亿元，比2016年的1 330亿元，同比增长19.5%。锂离子电池的产量由873亿Wh增长到1 009亿Wh，同比增长15.6%。主要是由于新能源汽车动力电池和储能用电池市场的快速增长。其中，消费类电子产品用锂离子电池销售收入由695亿元增长到757亿元，同比增长约9%，产量由490亿Wh，同比增长7%，达到524亿Wh。新能源汽车及电动自行车用动力锂离子电池销售收入由600亿元，同比增长30%，达到780亿元；产量由330亿Wh，同比增长35%，达到446亿Wh。储能用锂离子电池销售收入由35亿元，同比增长48%，达到52亿元，产量由25亿Wh，增长到39亿Wh，同比增长55%，2014-2017年中国锂离子电池产销，如表1所示。

 

2017年度中国锂离子电池销售收入前30强企业销售收入合计达到1 223.03亿元，占2017年中国锂离子电池销售收入总和的77%。2017年中国锂离子电池销售收入30强企业如表2所示。

 

 

2017年中国锂离子电池出口量约为17.11亿只，2016年出口量约为15.17亿只，与上一年相比，同比增长了12.79%。2017年锂离子电池出口额约为80.48亿美元，2016年出口额约为68.41亿美元，同比增长了17.64%。2017年中国锂离子电池出口方向，数量及出口额如表3所示。2017年中国锂离子电池出口额20强企业如表4所示，2017年中国动力锂离子电池装机量前20强企业如表5所示。

 

2017年各种车型动力电池装机量合计为369.1亿Wh，其中磷酸铁锂(LFP)为180.7亿Wh，占总体的49.0%；三元材料(NCM)为 165.6亿 Wh，占总体的 44.9%；锰酸锂(LMO)为15.4亿Wh，占总体的4.2%；钛酸锂(LTO)为7.4亿Wh，占总体的2.1%。2017年各种车型的动力电池装机量及占比见表6所示。

 

2017年锂离子电池正极材料企业产量排名：根据对18家磷酸铁锂企业的统计，磷酸铁锂产量为72 918 t，前十家企业总产量为66 538 t，占比91.3%，磷酸铁锂前十大企业按产量大小顺序为贝特瑞、湖南升华、比亚迪、安达科技、北大先行、德方纳米、合肥国轩、重庆特瑞、江苏乐能、斯特兰；根据对29家三元材料企业的统计，总产量为129 380 t，前十大企业总产量为81 160 t，占比62.7%。三元材料前十大企业分别为宁波金和、优美科、湖南杉杉、金瑞科技、北京当升、深圳振华、湖南瑞翔、厦门钨业、无锡凯力克、湖南桑顿。

 

 

 

根据对11家钴酸锂企业的统计，总产量为51 750 t，前5家企业产量为42 000 t，占比81.2%；前3家为33 500 t，占比64.7%。钴酸锂前十大企业分别为天津巴莫、湖南杉杉、厦门钨业、盟固利、北大先行、当升科技、湖南瑞翔、江门科恒、广州融捷、湖南美特。

 

根据对2017年13家锰酸锂材料企业的统计，总产量为32 500 t，前10家的总产量为 29 200 t，前5家的为 18 300 t，占比56.3%。锰酸锂材料前十大企业为湖南桑顿、中信大锰、淄博科源、青岛乾运、中天光源、江西智锂、湖南信达、济宁无界、天津通一、河北强能。

 

2017年锂离子电池主要正极材料企业销售收入如表7所示。

 

2017年锂离子电池负极材料企业产量排名如表8所示。根据对15家负极材料企业的统计，总产量为170 500 t，占比为92%。前7家产量都超过1万t，前3家总产量为95 000 t，占比55.7%。2017年锂离子电池负极材料前三大企业销售收入：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司为150 989万元，上海杉杉科技有限公司为148 223万元，江西紫宸科技有限公司为147 392万元。

 

表7 2017年锂离子电池主要正极材料企业销售收入

 

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表8 2017年锂离子电池负极材料企业产量排名

 

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2017年锂离子电池电解液企业产量排名如表9所示。根据对14家电解液企业的统计，总产量为110 106 t，前10家企业总产量为95 595 t，占比86.8%；前 3家企业总产量为50 880 t，占比为46.2%。主要电解液企业销售收入情况如表10所示。

 

表9 2017年锂离子电池电解液企业产量排名

 

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表10 2017年锂离子电池主要电解液企业销售收入

 

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2017年锂离子电池隔膜企业产量排名如表11所示。根据对13家隔膜企业的统计，总产量为13.76亿m2，前10家总产量为12.79亿m2，占比92.9%，前8家总产量都超过1亿m2。2017年锂离子电池主要隔膜企业销售收入如表12所示。

 

表11 2017年锂离子电池隔膜企业产量排名

 

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表12 2017年锂离子电池主要隔膜企业销售收入

 

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2017年锂离子电池部分设备企业销售收入如表13所示。2017年锂离子电池组主要企业销售收入如表14所示。

 

表13 2017年锂离子电池部分设备企业销售收入

 

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表14 2017年锂离子电池组主要企业销售收入

 

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1.2 2018年发展现状

(1)2018年1-11月中国动力锂离子电池装机量统计

 

2018年1-11月中国动力锂离子电池装机量前20强企业如表15所示，占同期动力锂离子电池总装机量的93.4%。2018年1-11月中国动力锂离子电池装机量统计中磷酸铁锂(LFP)为 161.1亿 Wh，36.6%；三元 (NCM)为 269.6亿 Wh，61.2%；锰酸锂(LMO)为 6.6亿 Wh，1.5%；钛酸锂(LTO)为 3.3亿Wh，0.74%；合计440.6亿Wh。2018年1-11月各种车型动力电池装机量如表16所示。

 

表15 2018年1-11月中国动力锂离子电池装机量前20强企业

 

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表16 2018年1-11月各种车型动力电池装机量

 

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三元电池：装机量为269.6亿Wh，占装机量61.2%。从配套车辆类型来看，主要配套在新能源乘用车上，占比92.1%。磷酸铁锂电池：装机量为161.1亿Wh，占装机量36.6%；从配套车型类别来看，磷酸铁锂电池主要配套在新能源客车上，市场占有率为72.2%，主要集中在10 m以上的新能源客车中。锰酸锂电池：装机量为6.6亿Wh，占装机量的1.5%；主要应用在新能源客车上，占比62.1%。钛酸锂电池：装机量为3.3亿Wh，占装机量的0.74%；主要作为快充电池应用在新能源客车上。

 

在各类动力电池方面，目前市场主要以三元电池和磷酸铁锂电池占据主导地位；从发展趋势来看，三元电池占比将快速提升。

 

2018年1-11月各种形状电池配套量及在各种车辆的占比如表17所示。

 

表17 2018年1-11月各种形状电池配套量及在各种车辆的占比

 

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总体来说，方型、圆柱型和软包三种封装类型的动力电池各有优势，也各有不足，每种电池都有自己主导的领域，方型三元电池主要应用在新能源乘用车上，方型磷酸铁锂电池主要应用在新能源客车上。

 

随着补贴政策对整车技术越来越高的要求，系统比能量成为重要的考核指标。相同材料的单体电池，由于不同的封装形式，单体系统比能量有着一定的差距。由铝塑复合膜封装的软包电池比起铝壳封装的方型电池和钢壳封装的圆柱型电池质量都要轻，而且内阻小，安全保障高等优势吸引了一大批制造商的目光。预计未来软包动力电池在新能源汽车市场比重有望达到50%。

 

(1)动力电池行业特点：市场集中度显著提高

 

2016年以来，动力锂离子电池行业呈现产能结构性过剩。随着国家政策的深度调整，动力电池行业集中度将持续提升。

 

2016年前20强企业装机量占比为83.1%，前5家企业装机量占比为64.5%。

 

2017年前20家企业装机量为320.9亿Wh，占比87%；前5家企业装机量为223.43亿Wh，占60.5%。

 

2018年前11个月前20家企业装机量为411.72亿Wh，占比为93.5%；前5家企业装机量占比为75.7%。前2家占63.1%。

 

2018年各个企业面临着补贴大幅度下滑、比能量及续航门槛大幅提高、企业资金链紧张等多重压力，无论是二三线梯队企业，还是被边缘化的动力电池企业，均有被淘汰出局的风险。

 

2018年三元动力电池占比明显提升，从市场需求看，乘用车将是未来新能源汽车增长的主力。由于补贴政策的引导和三元电池本身的高密度特性更能满足新能源乘用车市场的需求，从国内主流电池生产企业的数据看，三元电池已成为电池技术发展的重点。尽管磷酸铁锂电池在电动大客车领域拥有广阔的市场，但随着技术的进步，三元电池的成本逐步降低，以及安全性的逐步提高，其对磷酸铁锂电池的市场份额将造成明显冲击。随着三元电池的安全性逐步得到验证，加之消费市场对于续航里程的需求提升，国家政策又倾向扶持高比能量动力电池，高镍三元材料电池被业界普遍看好，吸引众多动力电池企业的积极布局。三元电池企业多在集中布局高镍三元电池的研发，技术路线从目前主流的NCM523体系向NCM622、NCM811和NCA快速地推进。2020年补贴取消后，磷酸铁锂电池、三元电池和锰酸锂电池将会拥有各自的应用领域和发展空间。

 

(2)电池安全性应引起企业高度重视

 

三元正极材料的高镍低钴化在提升电池比能量、降低材料成本等方面具有明显优势，但安全性和稳定性问题却较为突出。由于高镍三元正极材料的技术壁垒较高，在制备工艺、设备及生产环境等方面的要求都远远高于普通三元材料，国产高镍三元材料走向成熟仍需要克服多项技术难题。企业为得到更高的补贴，在提高系统比能量的要求下，降低了电池系统的热管理要求，存在很大的安全风险。另外，大部分企业在三元电池生产方面还缺乏足够的经验积累，电池的安全性和寿命都有待检验。企业应高度重视电池单体和系统的安全性。

 

(3)补贴下调敦促全产业降成本

 

预计，2019年补贴标准将进一步降低、门槛进一步提高，直到2020年后补贴完全取消。补贴下调使得动力电池环节首先受到冲击，同时，上游钴、镍等原材料价格的上涨，动力电池企业的利润空间正在一点点被吞噬，电池企业短期内压缩成本的意愿十分强烈。

 

电池企业将通过向上游隔膜、电解液、负极、正极等环节压价等“降本”措施及提高比能量、标准化、规模化生产等“增效”措施来尽可能弥补。

 

2 中国锂离子电池市场发展趋势

2.1 新能源汽车成为国内未来重点发展方向

2015年10月30 日，工业和信息化部正式发布《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图(2015年版)》。《中国制造2025》提出纯电动和插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、节能汽车、智能网联汽车是国内未来重点发展的方向，并分别提出了2020年、2025年的发展目标。

 

随着新能源汽车在家庭用车、公务用车和公交客车、出租车、物流用车等领域的大量普及，2020年中国新能源汽车的年销量将达到汽车市场需求总量的5%以上，2025年增至20%左右。在国家碳排放总量目标和一次能源替代目标需求下，2030年新能源汽车年销量占比将继续大幅提高，规模超过千万辆。

 

2016年10月26 日发布的《节能与新能源汽车技术路线图》指出：随着新能源汽车在家庭用车、公交客车、出租车、物流用车、公务用车等领域的大量普及，至2030年，新能源汽车逐渐成为主流产品，汽车产业初步实现电动化转型。至2020年，新能源汽车销量占汽车总体销量的比例达到7%以上。至2025年，新能源汽车销量占汽车总体销量的比例达到20%以上。至2030年，新能源汽车销量占汽车总体销量的比例达到40%以上。

 

国家对动力电池提出明确发展目标为：

 

(1)《节能与新能源汽车国家规划(2012-2020)》

 

电池模块的比容量达到300 Wh/kg以上，成本降至1.5元/Wh以下。

 

(2)“十三五”计划-新能源汽车重点研发专项(2016-2020)

 

产业化的锂离子电池比能量达到300 Wh/kg以上，成本降至0.8元/Wh以下；电池系统比能量达到200 Wh/kg以上，循环寿命达到1 200次以上，成本降至1.2元/Wh以下；新型锂离子电池比能量达到400 Wh/kg以上，新体系电池比能量达到500 Wh/kg以上。

 

(3)《中国制造 2025》

 

2020年：电池比能量达到300 Wh/kg；2025年：电池比能量达到400 Wh/kg；2030年：电池比能量达到500 Wh/kg。

 

(4)汽车产业中长期发展规划

 

2020年：电池比能量达到300 Wh/kg以上，力争实现350 Wh/kg，系统比能量力争达到260 Wh/kg、成本降至1元/Wh以下；2025年：电池系统比能量达到350 Wh/kg。

 

2.2 双积分政策实施，外资车企将加速在华新能源汽车布局

《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》自2018年4月1日起施行，2019年起正式考核。根据办法，2019-2020年，车企销售车辆中新能源汽车积分比例分别为10%和12%。双积分政策的推出，外资车企为了适应政策要求，加快与国内新能源汽车企业的合资步伐，这将推动海外(尤其是欧洲)传统车企加紧电动汽车在华布局，合资与自主的较量将在电动车领域再次上演，国内核心零部件供应商迎来历史性发展机遇。双积分政策是一把“双刃剑”，会有力地促进新能源汽车总规模的扩张，但是自主品牌新能源汽车的市场空间会有较大的压缩。双积分政策实施的力度越大，对自主品牌的空间压缩程度就越大。

 

2.3 全球智能手机市场增长平稳，中国厂商市场份额扩大

2017年全球智能手机出货量15.5亿部，同比增长2%，前十大厂商获得了77%的市场份额。前十大厂商中国占据6家。2017年国内市场出货量为4.91亿部，同比下降12.3%。4G手机升级浪潮退去，性能提升带来的刚性换机需求走弱，致使国内市场出货量结束两年来的增长趋势。当前国内市场趋近饱和，海外成为了国产品牌手机厂商极为重要的目标市场。