今日電池雜志-電池聯(lián)盟訊 （左右 北京報道）  根據(jù)不久前財富證券發(fā)布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈之正極材料篇：正極材料新常態(tài)，高鎳三元勢不可擋》為主題的行業(yè)分析報告，在鋰電池產(chǎn)能擴張時代，高鎳三元材料逐步受到青睞。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》等政策的要求，到2020 年，新能源汽車年產(chǎn)銷達到200萬輛，動力電池單體比能量達到300 瓦時/公斤以上，力爭實現(xiàn)350瓦時/公斤，系統(tǒng)比能量力爭達到260 瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下。政策促進了動力電池材料的快速增長，2016年正極材料產(chǎn)量16.16萬噸中，磷酸鐵鋰產(chǎn)量5.7萬噸，同比增長75%；三元材料產(chǎn)量5.43 萬噸，同比增長49%。國內(nèi)廠家目前在積極擴張產(chǎn)能。同時，高能量密度的要求促進了高鎳三元材料的發(fā)展，預(yù)計未來高鎳三元材料占比會逐漸增大。
 

2017 年以來部分正極材料廠商擴產(chǎn)情況
 

        目前，三元正極材料市場以NCM523 為主，預(yù)計未來高鎳三元材料的比重會增加。NCM 材料一般包括NCM111、NCM424、NCM442、NCM523、NCM622、NCM811等。其中NCM111、NCM523、NCM622 和NCM811 較為常見，目前國內(nèi)三元材料以NCM523為主，2016年其在三元材料分型號產(chǎn)量中占比為76%，NCM111 和NCM622 占比分別為13%和10%。未來隨著對動力電池能量密度的高要求和續(xù)航里程的延長，高鎳的NCM622、NCM811以及NCA占比會持續(xù)增加。
 

部分國內(nèi)廠商的高鎳三元材料的投產(chǎn)計劃
 

        國內(nèi)正極材料企業(yè)產(chǎn)能相對集中，行業(yè)集中度較高。目前國內(nèi)的正極材料市場規(guī)模為16.16萬噸/年，產(chǎn)值208億元。
 

部分企業(yè)NCA 產(chǎn)能規(guī)劃



常見的三元正極材料性能表
 

        動力型電池增長明顯，需求旺盛
 

        2012年以來，隨著新能源汽車領(lǐng)域的爆發(fā)，帶動了動力電池需求的爆炸式增長。根據(jù)GGII的數(shù)據(jù)， 2012-2016年，我國動力電池出貨量從0.66Gwh 增長到30.8Gwh，平均復(fù)合增長率達到261%。動力電池行業(yè)的爆發(fā)式增長直接拉動了相應(yīng)的磷酸鐵鋰和三元正極材料的出貨量。根據(jù)GGII預(yù)計，全國動力電池2017-2020年需求為42.8、55.4、73.5和99.6Gwh，按照1Gwh 對應(yīng)大約0.2萬噸正極材料的關(guān)系測算，動力型鋰電池正極材料2017-2020 年的需求分別為8.56萬噸、 11.8萬噸、 14.7萬噸和19.92萬噸。
 

各類型動力電池出貨量占比（2016）
 

        三元材料是未來的趨勢。三元材料具有容量高，成本較低，均衡性較好的優(yōu)點，在動力電池領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。根據(jù)GGII統(tǒng)計，2016年，國內(nèi)三元材料市場規(guī)模達79.8億元，同比增長68%，預(yù)計2018年產(chǎn)值將達到218億元。2016年國內(nèi)三元材料市場銷量達到54300噸，同比增長49%，預(yù)計2018 年達到116600噸。
 

國內(nèi)企業(yè)對于NCM811 NCA 布局圖（2016）
 

        擴張時代，高鎳三元為王

 

        受到新能源汽車行業(yè)的帶動作用和相關(guān)政策的驅(qū)動，高能量密度的三元材料需求增大。2017年1月14日，工信部牽頭編制了《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，明確了到2020 年我國新能源汽車年產(chǎn)量將達到200 萬輛，以及到2025 年我國新能源汽車銷量占總銷量的比例達到20%以上的發(fā)展目標。根據(jù)國家發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，到2020 年，新能源汽車年產(chǎn)銷達到200萬輛，動力電池單體比能量達到300瓦時/公斤以上，力爭實現(xiàn)350瓦時/公斤，系統(tǒng)比能量力爭達到260瓦時/公斤、成本降至1元/瓦時以下。到2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，動力電池系統(tǒng)比能量達到350瓦時/公斤。
 

全國動力電池用正極材料需求（2017-2020，萬噸）
 

        目前的磷酸鐵鋰材料受到理論比容量的限制達不到2020年的要求，三元的NCM111和NCM523等材料也很難達到2020 年單體電池300wh/kg的目標。目前的主流的NCM523 可以達到160-200wh/kg，而NCM622 和NCM811分別可以達到230wh/kg和280wh/kg。所以未來需要大力發(fā)展高鎳的NCM622、NCM811和NCA材料。同時，對于三元材料，振實密度在2-2.5 g/cm3，而磷酸鐵鋰材料振實密度在1-1.4g/cm3，所以三元材料擁有更高的體積能量密度，這對于電池的小型化有重要作用。對于三元電池的型號，高鎳材料主要指三元材料中的鎳含量提高。因為在三元NCM 和NCA中，Ni 主要是提供容量作用，含量越高，電池的能量密度越大；而Co貢獻一部分容量的同時可以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Mn/Al主要用來穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，三者協(xié)同作用，共同發(fā)揮出三元材料高能量密度、較低成本等優(yōu)點。
 

三元材料分型號產(chǎn)量占比（2016）
 

        三元NCA 材料，國外起步較早，國內(nèi)的起步較晚。根據(jù)GGII 的統(tǒng)計，截止2016年末，國內(nèi)從事NCA 生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量超過了15家，大多數(shù)處于建設(shè)發(fā)展初期，少量企業(yè)處于小批量生產(chǎn)送樣檢測的階段，與日韓存在明顯的差距。目前特斯拉電動汽車采用的為日本松下的NCA 電池，帶動了全球的NCA 生產(chǎn)的熱潮。國內(nèi)NCA 生產(chǎn)量為幾百噸左右，根據(jù)GGII 預(yù)計，到2018年國內(nèi)NCA 材料需求將突破千噸。

 

        國內(nèi)的正極材料企業(yè)正在積極布局高鎳三元材料，未來高鎳三元材料比重會逐步提升。目前國內(nèi)布局高鎳三元材料的企業(yè)有當升科技、杉杉能源、天津巴莫、國軒高科、格林美等。根據(jù)高工鋰電的調(diào)研，高鎳三元材料的占比持續(xù)上升，2016年國內(nèi)高鎳的NCM622、NCM811和NCA在三元材料總產(chǎn)量的占比已經(jīng)超過5%，預(yù)計2017年將達到10%。未來高能量密度的NCM622與NCM811和NCA占比將逐步提升。特別的，截止2016 年末，國內(nèi)從事NCM811/NCA企業(yè)相對較少，大多數(shù)處于生產(chǎn)線建設(shè)階段和小批量生產(chǎn)階段。其中處于研發(fā)階段的占據(jù)大多數(shù)，為55%；處于產(chǎn)線建設(shè)階段的有25%；處于小批量生產(chǎn)階段的有20%。

 

        高鎳三元材料技術(shù)難度較大，需要企業(yè)科研的不斷投入。由于NCM和NCA結(jié)合了LiCoO2、 LiNiO2以及LiMnO2/ LiAlO2的優(yōu)點，通過三者之間的協(xié)同作用，表現(xiàn)出高能量密度、良好循環(huán)性和較好的成本優(yōu)勢的特點。隨著鎳含量的提高，整體能量密度得到提高，但是由于鈷、錳/鋁等含量降低，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。同時高鎳的三元材料制備工藝、設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料，特別是其前驅(qū)體在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調(diào)漿和極片涂布，并且高鎳的三元材料對窯爐設(shè)備的要求很高，很難調(diào)控。
 

中國NCA 材料企業(yè)的進展（2016）
 

        產(chǎn)能擴大加劇行業(yè)洗牌
 

        動力電池相關(guān)的磷酸鐵鋰和三元材料企業(yè)，紛紛推出了擴產(chǎn)計劃，加劇了行業(yè)洗牌。工信部在2016年推出《汽車動力電池行業(yè)規(guī)范條件》（征求意見稿），對于下游的動力電池企業(yè)提出了年產(chǎn)8GWh的基本要求，相對于原先的要求提高了40倍，這項政策將會極大地促進產(chǎn)業(yè)的集中。同時伴隨著規(guī)�；�效應(yīng)，動力電池企業(yè)的電池成本下降，必將對上游的正極材料企業(yè)成本造成沖擊，要求正極材料企業(yè)能夠滿足動力電池企業(yè)對更高性能材料的要求。預(yù)計未來可能有價格戰(zhàn)，中低端正極材料產(chǎn)能過剩，技術(shù)水平較高的龍頭公司能滿足動力電池企業(yè)對更高性能材料的需求，市場集中度進一步提升，表現(xiàn)出強者恒強。

 

        未來中國低端正極材料市場產(chǎn)能將過剩，市場集中度將進一步提升。據(jù)GGII不完全統(tǒng)計，自2017年以來，包括廈門鎢業(yè)、當升科技、科恒股份、湘潭電化、優(yōu)美科、安達科技、裕能新能源、三秋新能源、國光電器、浩普瑞、格林美、天賜材料等12家都在國內(nèi)投擴建正極材料，涉及投資金額超70億元，產(chǎn)能規(guī)劃近40萬噸。企業(yè)大躍進式布局的背后可能帶來市場過剩，根據(jù)GGII 的預(yù)測，到2018年國內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料有效產(chǎn)能將達30萬噸/年，產(chǎn)能將出現(xiàn)明顯過剩，磷酸鐵鋰材料行業(yè)競爭更加激烈。
 

        大企業(yè)和大客戶深度綁定，協(xié)同發(fā)展。對于大型動力電池企業(yè)，希望上游的材料企業(yè)供貨穩(wěn)定，同時對于新能源汽車的審報目錄，會標注動力電池供貨商和相應(yīng)的正負極材料供應(yīng)商。每款車型的相應(yīng)的正、負級材料供應(yīng)商相對穩(wěn)定，大的電池企業(yè)和正負級材料企業(yè)通過深度綁定，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。
 

中國正極材料細分產(chǎn)品產(chǎn)量（2013-2015，萬噸）

        正極材料中日韓三分天下
 

        在全球鋰離子電池正極材料市場，中日韓三國占據(jù)統(tǒng)治地位，總共市場份額90%以上。截止2014年，中國正極材料占據(jù)全球市場的份額43.77%，位居第一，相比2013 年有所下降；韓國企業(yè)占有率迅速上升到 30.56%；同時日本在積極布局動力電池市場，增長明顯。中國主要在磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域技術(shù)較強，在三元領(lǐng)域相對于日韓有一定的差距，目前國內(nèi)的三元材料廠家開始發(fā)力，穩(wěn)步追趕日韓巨頭。對于正極材料的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，我國以磷酸鐵鋰、三元、鈷酸鋰材料為主，日韓以三元材料為主。
 

國家電池技術(shù)發(fā)展規(guī)劃
 

        三元材料專利掌握在日韓手中。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的信息，三元NCM的基礎(chǔ)專利由美國3M公司持有，3M公司并不涉及三元材料的生產(chǎn)，而是通過轉(zhuǎn)讓授權(quán)專利的方式來獲取利潤，其中LG、SK、優(yōu)美科都曾向3M購買三元材料專利授權(quán)。NCA 的主要專利掌握在日本松下和住友手中，專利限制在全球有效。目前三元材料的相關(guān)專利主要集中在日韓手中，排名前三的分別是豐田、索尼和東芝，而這些專利技術(shù)壁壘阻礙了我國三元材料的廠商很難進入國際大廠，通過改性添加以及改良生產(chǎn)工藝等手段已經(jīng)成為我國正極材料企業(yè)避免專利訴訟的常用手段。而近年來國內(nèi)企業(yè)和高校也開始布局三元專利，發(fā)展勢頭良好。