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特斯拉引领铁锂电池降本,外资入场重建竞争格局

  • 来源:互联网
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  • 2020-03-20
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原标题:特斯拉引领铁锂电池降本,外资入场重建竞争格局

海外电动化布局加速,国内政策有望边际改善

2020年全球新能源汽车市场继续延续快速发展的趋势,全球主要车企尤其是欧洲传统汽车厂商加大了电动化转身的布局力度。

2019年11 月,大众集团宣布未来五年在混合动力、电动出行和数字化领域将投入 600 亿欧元,其中纯电动领域的投资就高达330 亿欧元,占未来五年集团总投资比重的 23%。大众旗下豪华品牌奥迪 6 年内将裁员 9500 人,并削减德国国内产能以节约 60 亿欧元成本转型电动化。宝马也将全力推动电动化和未来出行转型,将比原计划提前两年在 2023 年实现 25 款新能源车型布局。戴姆勒预计到 2022 年奔驰将推出超过 10 款纯电动汽车,预计到2030 年,梅赛德斯-奔驰品牌的电动化车型总销量将达到 1270 万辆,占总销量的 50%以上。

2020年3月多地关于新能源汽车的补贴政策陆续出台,面对可能持续多月的疫情影响叠加此前补贴退坡等因素使新能源汽车产销量大幅下滑等情况,广州等地开始及时调整政策方向,促进新能源汽车消费。新能源汽车做为国家大力扶持的绿色经济,可以预计近期各地将陆续出台覆盖新能源汽车消费的支持政策,对于今年上半年新能源汽车销量有一定的支撑作。

特斯拉引领铁锂电池降本,不改三元电池主流地位

政策引导和比能差距加速高镍三元技术推进

动力电池的发展方向是在保证安全性的基础上提高电池能量密度,以提高电动车的续航里程。动力电池能量密度主要由正极和负极材料决定,现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨的理论克容量 372mAh/g。正极材料磷酸铁锂理论克容量只有 160mAh/g,而三元材料约为 200mAh/g。磷酸铁锂的电压平台是3.2V,三元材料这一指标则是 3.7V,理论上三元材料电池相比于磷酸铁锂的能量密度高出 16%。

2019 年三元电池装机比例逐步提升达到 61.54%,相比 2018 年提高了 7.66 个百分点。磷酸铁锂电池占比下滑至 32.03%,相比 2017 年下降了 5.83 个百分点。比例变动主要由于 2019 年的补贴标准提高了系统能量密度和续驶里程的要求,高镍三元电池在能量密度方面优势明显,部分电池厂商纷纷加大对三元电池的产能扩张。能够提供高能量密度的高镍三元技术路径成为国内电池厂商的首选,预计未来三元电池占比将继续提升。

高镍低钴成为降低三元电池成本的最优技术路线

与三元材料的容量最相关的是镍的含量,镍含量越高能够脱出的锂离子也就越多。材料的容量与锂离子的潜入脱出数量密切相关。因此正极脱出的锂离子越多,则正极材料的克容量发挥效应就越大,单位质量材料放出的容量就越多,电池的容量也就越大。研究结果表明随着 Ni 含量的增加,电池的比容量也随之增大。

由于受到下游汽车厂商补贴下滑和近年上游原材料持续上涨的压力,降低动力电池生产成本提高利润空间成为企业市场化生存的关键。从 NCM532、NCM622、NCM811,金属钴的高价使三元电池技术的研发一直沿着如何降低正极材料中钴的含量,提高镍的含量的路径向前发展。目前国内部分领先的正极材料生产厂商已经实现了 NCM811 的大规模量产,未来的无钴电池也将并不遥远。

补贴效应弱化行业面临“消费分级”,特斯拉有望引领铁锂电池应用降本

从生产技术进步的发展趋势和行业竞争格局的角度,我们相信三元电池依旧是未来动力电池的主流技术路线。一方面续航里程焦虑是困扰新能源汽车发展最主要的问题,解决方式就是提高电池的能量密度。三元电池这一技术指标的提升空间。

目前优于铁锂电池,技术研发人员通过增加电池正极材料镍的占比和固态锂电的技术发展已经让我们看到了解决这一问题的希望。另一方面参考生产技术发展的历史经验,新技术在取代旧技术的过程中,虽然在初期会面临成本较高,产品性能不够稳定,使用者的消费惯性和信任成本等诸多问题。但这一过程基本是不可逆的,上述问题会随着产能释放后的规模效应,技术工艺逐步成熟和新产品渗透率的提升得以解决。

过去几年三元电池市占率一直在稳步提升乃至超越铁锂电池的市占率,动力电池行业巨头多数依旧选择三元做为产品的主要技术路线已经印证了我们的判断。近期传统汽车厂商拥抱新能源的力度加大,特斯拉国产化的提速和相关车型的降价,各大电池厂商的超预期产能布局让我们对动力电池行业“向前”的趋势更为乐观。在可预见的 5 到 10 年内,我们将看到新能源汽车的动力来源将沿着高镍NCM/NCA 到固态锂电再向未来的燃料电池的技术方向逐步发展。

补贴效应逐步弱化后,动力电池行业将面临“消费分级”。2020 年对于国内新能源汽车行业是一个关键节点,届时一直对行业起着强大助推作用的政策补贴将全部取消,新能源汽车行业将直接面向市场迎来平价时代。直接面向市场的行业和公司最重要的问题就是生存和发展,行业格局也将随之进一步分化。当新能源汽车褪去补贴光环成为一款大众消费品时,一部分公司会积极跟随行业主流发展方向,走在行业前沿迎接消费升级,追求消费品的品质和口碑以及带来高溢价。这些公司包括部分造车新势力和由传统燃油车转型的高端汽车厂商以及传统大型车企的高端车型。三元高镍电池和固态锂电的技术路线会成为这些公司必然的需求。铁锂电池凭借价格优势在平价时代留有发展空间。另一部分公司更多的会考虑补贴取消后的生存问题,如何让新能源汽车业务实现盈利对于这部分公司来说最关键的问题。在汽车售价逐步降低的大趋势下,进一步压缩成本成为他们必然的选择。新能源乘用车市场中 A00 级车型的销量占比目前最高,短期内价格优势仍然电动汽车销量增长的重要因素,“以量补价”是这个行业发展的重要逻辑。磷酸铁锂相对三元电池也具有安全性优势,其正极材料的单吨价格是主流三元 523 材料的三分之一,部分国内的新能源汽车生产企业和传统大型车企的中低端车型将选择用磷酸铁锂来作为动力电池安全、寿命、价格、能量密度各项指标的平衡点。

2.3.1 2020 年合资新车型大部分配套三元电池

大众、宝马等新车型集中于 2020 年下半年在华推出,首发车型均配套三元电池,若有低配版也至少于 2021 年推出。

在全球汽车电气化趋势下,奔驰、宝马和奥迪都将纯电 SUV 的中国生产计划安排在2020年。继特斯拉上海建厂之后,上汽大众新能源工厂也在2019年落成,首台 ID.车是一款 MEB 平台纯电动中型 SUV,也是上汽大众未来投产的首款 ID.家族车型,预计将于 2020 年下半年正式亮相。此外,大众品牌里程碑式车型,全球首款量产电动车 ID.3,未来也将于上汽大众新能源汽车工厂生产并配套三元电池。奔驰近年来也加快了在中国市场中电动汽车的布局,并且新增了位于北京经济开发区的工厂,将投产 EQC、EQA、EQB 三款车型。其中 EQC 车型 1.5万辆/年,EQA 车型 4 万辆/年,EQB 车型 6.5 万辆/年,预计在 2020 年推出,三款车型也均采用三元电池,其中 EQC 车型搭载了宁德时代生产的 79.2kWh 的三元锂电池,WLTP工况续航里程大于413km。宝马推出的首款国产的宝马纯电动车型 iX3 将在 2020 年由华晨宝马正式量产,届时将直面奔驰 EQC、奥迪 e-tron的竞争。宝马 iX3 搭载宝马第五代电动动力传动系统,电动机最大功率为200kW,电池采用宁德时代提供的三元锂电池,容量为 74kWh,WLTP 标准下续航里程超过 400km。电动汽车新车型预计在 2020 年下半年集中推出,从已发布的车型来看,大多数均采用三元电池。

3.外资入场打破竞争格局,全球市场提供想象空间

3.1 多年一超多强格局有望打破

在国家政策大力支持及新能源汽车推广应用进程加快的带动下,中国车用动力电池需求大幅增长。以宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科等企业为代表的国内动力电池企业,通过开展投资扩产、自主创新等方式,动力电池产能和产品质量均得到明显提升。

外资电池企业冲击国内竞争格局

随着新补贴标准的落地,补贴退坡和相关技术指标提升,加速了行业低端企业的出清,行业格局得到优化,市场集中度显著提升。2019 年 CR10 市占率提高了 5.14 个百分点达到 87.98%,CR2 市占率提高了 7.72 个百分点达到 69.08%。

据统计,2 月份国内动力电池装机量为 0.6GWh,同比下降 73%。其中新能源乘用车装机电量约0.52 GWh,占比 87%,同比下滑 72%;新能源客车装机电量约0.06 GWh,同比下滑80%;新能源专用车装机电量约 0.014 GWh,同比下滑 68%。按不同正极材料划分,三元电池装机量为 0.51 GWh,同比下滑71%,三元电池占比达到 85%,环比大幅上升了 13pcts。磷酸铁锂电池装机量为0.07 GWh,同比下滑76%,占比下降至11.7%。动力电池排名前十合计装机量达到 0.59 GWh,占比高达 98.3%,远高于 2019 年的 88.0%,此次疫情对动力电池中小企业影响显著,2 月份下游订单的下滑大幅压缩相关电池公司的产能利用率,行业受到短期冲击下客户优势愈发凸显。松下和 LG 化学两家外资电池公司表现亮眼,动力电池装机量排名均进入前五。主要由于两款电池配套的特斯拉Model 3 单月销量接近 3900 辆,市占率达到 30%。外资电池的入场加大了国内动力电池行业的竞争压力,也正逐步改变行业的竞争格局。宁德时代动力电池装机占比达到 43%,环比下滑了 14 pcts,随着下半年一系列海外新能源车型的在国内市场推出,头部动力电池公司的竞争也将日趋激烈。

3.2 松下 LG 三星各有所长,宁德时代规模领先

动力电池技术发端于日本,在韩国得到进一步发展。受益于中国新能源汽车市场连续多年的高速增长以及制造业大国的基础优势,近年来无论是动力电池生产制造还是产业链中游四大材料的产能都开始向中国大规模转移。目前全球锂电池的主要生产国为中国、日本及韩国。

凭借产业优势和技术积累,宁德时代、松下、LG 化学、三星 SDI 目前仍是全齐锂电池领域领航者。2019 年全球锂动力电池出货量达到 116.6GWh,而前十企业均来自中日韩三个国家,合计为 101.3GWh,占比达到 86.9%。宁德时代继续三年动力电池出货量全球第一。同时,宁德时代的动力电池的出货量及增速,相较松下有扩大的趋势。除了宁德时代,进入前十的中国动力电池企业还有比亚迪、AESC、国轩高科、力神,相较 2018 年减少 2 家。其余 5 家动力电池企业中,韩国有 3 家,相较 2018 年增加 1 家,分别是 LG chem、SDI 与 SKI,其中 SKI是首次跻身前十名。日本有两家,松下和 PEVE。在市场份额方面,中国 5 家企业占比 45.1%,相较 2018 年 47.5%下降 2.4%;韩国 3 家占比 15.78%,相较 2018年的 11.9%增长 3.88%;日本 2 家占比 25.99%,相较 2018 年的 29.2%下降3.21%。

松下、LG 和三星在各自产品技术上各有所长,维持着行业领先地位。国内厂商除能量密度等关键参数的差距外,生产制造工艺也距离国际一流厂商有着不小的距离。松下作为专业的能源厂商,其电池技术实力行业领先,尤其是圆柱电池主要供应特斯拉,代表行业的技术方向。特斯拉在内华达州修建超级电池工厂Gigafactory,唯一的合作厂家就是松下。LG 化学在化学制品和化学材料研发方面有深厚积累,利用其在产业链的研发优势缩小了与松下的差距。三星在电池领域涉足面较广,虽然积极跟进但未专注于汽车动力电池项目,公司 NCM 和 NCA产品与 LG 化学均存在一定差距。

3.3 抢滩国际支点,全球市场提供想象空间

国内电池厂商在稳固国内市场的前提下,也在积极参与国际市场的竞争。宁德时代投资 2.4 亿欧元,在德国图林根州设立电池生产基地及智能制造技术研发中心。生产基地计划于 2021 年投产,预计在 2026 年实现 100Gwh 的产能,制造的电池产品除了供应宝马,还为大众、戴姆勒、捷豹路虎、PSA 等知名车企提供配套服务。亿纬锂能 2018 年 7 月份与戴姆勒集团签订 10 年期供货合同,标志着其高端电池产品成功进入国际主流供应链。

这些事件显示出国内技术领先的动力电池生产厂商,一方面立足于目前高速增长的国内新能源汽车市场,另一方面也积极开展海外动力电池的产能建设。在海外设立生产研发基地不仅可以深入客户当地了解一线产品和技术需求,也能够尽量避免因国际贸易争端对未来电池销量的影响。同时电池进入国际主流供应链既可以增加高端产品海外销量,不断提升电池品质,也可以为继续扩大市场占有率提供支持。

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