锂离子电池材料市场分析及产业现状

一、全球锂离子电池材料市场分析

 

　　化石能源短缺、环境污染、气候变暖已成为全人类共同面临的课题。

 

　　我国70%的石油用于汽车，城市空气污染物50%来自汽车， 原油对外依存度已超过50%。而发展新能源汽车，是摆脱对石油等化石能源的依赖、保护生态环境和保障国家能源安全的战略需要。

 

　　电动汽车是新能源汽车发展的重点，动力电池又是电动汽车的核心部件。新能源汽车的发展为我国动力电池产业发展开辟了更加广阔的空间，锂离子电池又是最具发展潜力的电动汽车车载电源，是今后各国发展的重中之重，锂离子电池材料产业由此将在近些年里取得突飞猛进地发展。

 

　　(一)全球锂离子电池及材料需求分析

 

　　锂离子电池材料的需求量可通过锂离子电池的生产和消费情况进行分析。

 

　　自上世纪九十年代以来，锂离子电池的应用范围越来越广，如手机、笔记本电脑等便携式电子产品，电动自行车及电动汽车等领域。而在未来几年，锂离子电池必将以其自身优异的特性逐步占领整个电池市场。

 

　　如图1所示，锂离子电池在各个应用领域的应用将迅猛增长，其中全球锂离子电池的总需求规模在2009年已达到13.08GWh，2015年预计将达到60.83GWh，是2009年的4.65倍。

 

 

　　1、便携设备用小型锂离子电池需求分析

 

　　锂电池在便携式电子产品领域，如笔记本电脑、手机、数码相机和数码摄像机等产品中得到广泛应用，其中在笔记本电脑和手机中的使用量最大。

 

　　据电池人才网《锂离子电池产业运行动态及投资前景指引报告》的统计数据显示，全球手机用户数量以15%-25%左右的速度在增加，从而带动全球手机用锂离子电池的需求逐年增加(图2)，锂离子电池相关材料的需求也将随着手机市场的扩张而扩张。

 

　　同样，50%-70%的电池都采用锂电的笔记本电脑的发展，也将带动锂离子电池材料市场的扩张，其2006年到2015年的增长趋势如图3所示。

 

　　

　　2、电动自行车用锂离子电池需求分析

 

　　目前，我国电动自行车的数量占全球电动自行车总量的95%以上。2008年前，我国电动自行车产量增长较快，复合增长率为84%，并仍将以每年15%-25%的速度增长，以满足不断增长的市场需求。

 

　　

 

　　资料来源：锂离子电池产业运行动态及投资前景指引报告

 

　　由于价格因素，国内电动自行车90%采用铅酸电池，8%采用镍氢电池，锂离子及其它电池只有2%左右。但基于锂离子电池质量轻、能量大、电压高、循环稳定性好等各种优点，并考虑到电池的寿命长短、行驶距离和美观性等因素以及规模化应用会导致成本不断下降的事实，锂离子电池在上述电动自行车领域的用量定将会大幅度增长，下图为电动自行车领域对锂离子电池的需求预测。

 

 

 

　　3、新能源汽车锂离子电池需求分析

 

　　目前，电动汽车主要采用镍氢电池作为动力源，而锂离子电池电动汽车的份额仍然较小(表1)。但随着政策的推进，从2010年开始汽车制造商就已开始大幅提高锂离子电池作为动力源的比例。2010到2013年为锂离子电池电动汽车的快速成长期，电池人才网统计数据显示，电动汽车将于2013年达到226万辆，2013 之后将进入稳步发展阶段，2015 年达到近371 万辆。其中，锂离子电池电动汽车的发展也将稳步向前，进而带动锂离子电池材料的稳步发展。如图6所示，新能源汽车领域锂离子电池需求量将由2009年的0.25GWh爆发式增长至2015年的35.73GWh 。而新能源汽车领域锂离子电池占整个锂离子电池领域也由2009年的1.88%快速跃升至2015年的58.74%。　　

 

 

 

　　　　资料来源：电池人才网

 

　　4、锂离子电池材料需求分析

 

　　锂离子电池材料主要包括锂正极材料、负极材料、电解液及隔膜。而锂离子电池的锂源主要分为碳酸锂和六氟磷酸锂电解质。据电池人才网预测，每GWh容量的锂离子电池将需要1000吨碳酸锂、2000吨正极材料、300吨六氟磷酸锂、3000吨电解液及50万平方米隔膜。因此在2015年，碳酸锂的市场需求将达到6.08万吨，正极材料达到12.17万吨，六氟磷酸锂达到1.82万吨，电解液达到18.25万吨及隔膜达到30.41百万平方米。可见电池材料的需求量较大。其中，新能源汽车用锂离子电池材料为主要需求点(图7)。

 

　　

 

　　(二)锂离子电池材料销售现状

 

　　从电池人才网的统计数据可知，在2009年全球锂离子电池材料销售值较2008年增长了16%，达到了33.9亿美元。其中正极材料达18.1亿美元，负极材料达2.66亿美元，电解液达4.79亿美元，隔膜达6.24亿美元(图8)。这表明正极材料的产业规模是电池材料中规模最大的一部分，因此锂离子电池产业的发展将受制于正极材料产业的发展速度。

 

　

 

　　(三)锂离子电池材料成本效益分析

 

　　锂离子电池的制造成本中，正极材料占比最高，将近一半(40%-46%)。其次为隔膜，占比10%-14%，负极材料占整个生产成本的5-15%，电解液占5%-11%。因此，正极材料是影响锂离子电池性能好坏的关键，其价格的降低直接决定锂离子电池价格的降低，其种类和质量直接决定锂离子电池的性能与价格，因此廉价、高性能正极材料的研究一直是锂电池行业发展的重点。

 

　　另外，各组成部分的投资回报率也高低不一，其中正极材料的投资回报率最低，维持在17%的水平，而隔膜制造的投资回报率最高，将近70%。这表明正极材料的市场竞争最大，因此大力改善产业化技术，降低生产成本是正极材料发展的必然选择，而隔膜领域受到技术难题的约束使得隔膜企业竞争力相对较小，毛利率较高，且在近几年呈现逐年上升的趋势(图9)。

 

　

 

　　二、锂离子电池材料产业现状

 

　　全球锂离子电池市场呈现中、日、韩三足鼎立的局面。日本是最早实现锂电池商用化的国家，在2000年以前，全球锂电的生产基本被日本垄断。但随着中国、韩国锂电池制造技术的开发和提升，日本锂电池出货量的比例在逐渐降低，而中国和韩国锂电池出货量的比例在逐渐增加。如下表统计数据显示，从2002年到2008年中国和韩国的锂离子电池市场占有率逐年增加，而日本的市场份额也因此逐年减少(表2)。　　

 

 

　　在电池材料方面，生产和销售在2009年仍然集中在亚洲，其中日本为最主要的锂离子电池材料生产与销售大国，虽然日本国内因生产成本高涨之故，锂离子电池的制造出口处于逐年下降的状态，但至今全球仍有近67%的锂电池材料在日本生产，中国与其他亚洲地区占19%与14%。至于在销售区域分布上，由于下游的电池大厂仍以日本企业为多，日本在销售区域的占比仍较高，中国由于近年来锂离子电池产业发展较快，销售比率逐年上升。中国企业发展迅速，但从综合技术实力来看，日、韩企业仍处于领先地位，中国落后日本大约2-3 年时间，大而不强，具有较大提升空间。

 

　　(一)正极材料产业现状

 

　　从全球范围看，虽然近年韩国与中国大陆厂商积极投入正极材料的制造，但其材料品质仍未普遍获得业界电池厂商的信赖，因而日商仍是全球锂离子电池正极材料的主要供应来源，短期内其领导地位不易被撼动。

 

　　当前市场主流正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料(镍钴锰酸锂)和磷酸铁锂。在动力电池领域，锰酸锂和磷酸铁锂是最有前途的正极材料。二者相对钴酸锂具有更强的价格优势，且有着优秀的热稳定性和安全性。但在不同国家仍各有侧重，如日本以锰酸锂为主，日商的锰酸锂具有高安全性、低制造成本的特点，在车载环境下寿命高达12 年、10 万公里，与纯电动汽车的整车寿命相当，日产聆风(Leaf)、三菱i-MiEV 都使用锰酸锂电池;美国则同时发展锰酸锂和磷酸铁锂，通用沃蓝达(volt) 就采用LG 提供的锰酸锂电池，而fisker 公司的产品则使用A123 的高性能磷酸铁锂电池;我国目前以比亚迪为首的企业主推磷酸铁锂电池，其技术处于国际先进水平，安全性、一致性、电池寿命等问题基本解决，应用新能源车型包括F3、e6 等。在通讯电池领域，三元素复合材料最有可能成为替代钴酸锂的正极材料。三元素相对钴酸锂具有价格优势和更高的安全性，且容量更高。因此，各类正极材料的市场占有率随着发展趋势的变化而变化，其中锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂正极材料的市场份额在逐渐增加，而钴酸锂则逐渐被以上三种材料替代，