關于新能源車動力電池,市場上一直有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池技術路線的爭論,前者成本高但續(xù)航時間長,后者續(xù)航略差但成本低且安全性高。
過去由于新能源政策補貼,2017年到2019年,能量密度高的三元鋰電池成為市場主導。但2019年補貼逐步退坡后,磷酸鐵鋰電池憑借成本優(yōu)勢和技術突破,又贏得了市場青睞,磷酸鐵鋰2021年裝機量有望反超三元鋰。
11月18日,工信部的意見稿再次提高對鋰電池能量密度的要求。市場預期,成本優(yōu)勢會讓磷酸鐵鋰正極材料在中低端的份額擴大,中高端乘用車以三元正極材料為主,且三元正極會朝著高鎳化的趨勢發(fā)展。容百科技、長遠鋰科等三元材料廠商中,誰能在高鎳化的趨勢下脫穎而出?
政策傾斜三元鋰材料主導市場
新能源汽車的快速發(fā)展及普及,離不開動力電池性能的突破、成本的下降。作為新能源汽車的“心臟”,動力電池的成本在整車中占比約40%,其性能更是直接決定了整車的安全性和續(xù)航里程。
新能源汽車動力電池的發(fā)展存在鋰離子電池、燃料電池、鈉離子電池等技術路線,目前應用最為廣泛的是鋰離子電池。鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質(zhì)和電池外殼等材料組成,其中正極材料主要決定了電池的能量密度及安全性,進而影響電池的綜合性能。此外,正極材料在鋰離子電池成本中占比約為40%,其成本也影響了電池整體成本的高低,進而影響了整車成本。按正極材料的不同,鋰離子電池又可分為錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等類型。
其中,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是絕對主力。中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2021年前10個月,我國動力電池累計裝車量107.5GWh,其中三元電池和磷酸鐵鋰電池的裝車量占總裝車量比例為99.8%。三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有優(yōu)點,三元鋰電池由不同比例的鎳、鈷、錳(鋁)元素組成,具備耐低溫、能量密度高等特性,但成本高、易燃易爆炸;磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點在于成本低、循環(huán)壽命高、熱穩(wěn)定性好、安全性能高等優(yōu)點,但不足之處在于不耐低溫、能量密度低、續(xù)航差。過去幾年,由于政策補貼、成本等因素,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的市場份額此消彼長。新能源汽車發(fā)展初期,考慮到排放以及燃油經(jīng)濟性,政策向商用車傾斜,磷酸鐵鋰的安全性、循環(huán)壽命等優(yōu)勢讓其迅速成為正極的首選,市占率遙遙領先。
2016年,磷酸鐵鋰電池在國內(nèi)動力電池市場的占有率高達69%。然而,2017年隨著國家調(diào)整新能源汽車補貼政策,首次將電池能量密度納入補貼參考指標后,磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的市場地位發(fā)生了改變。當時,磷酸鐵鋰電池能量密度主要集中在70—80Wh/Kg,無法滿足“純電動乘用車動力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于90Wh/kg,對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補貼”這一標準,這導致市場逐步向能量密度更高的三元鋰電池偏移。2018年,磷酸鐵鋰電池的市占率首次被三元鋰電池超越。根據(jù)動力電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示,2018年,國內(nèi)動力電池累計產(chǎn)量達70.6GWh,其中三元電池占比55.5%,磷酸鐵鋰電池占比下降至39.7%。2020年一季度,三元鋰電池的市占率提升到76%,有一家獨大的趨勢,就連部分券商也認為三元材料將主導正極市場。然而,誰也沒料到鋰電池競爭格局又出現(xiàn)了逆轉。
補貼退坡后磷酸鐵鋰電池卷土重來
常見的三元正極材料由鎳鈷錳組成,化學式為LiNixCoyMn1-x-yO2,型號有NCM333、NCM523、NCM622、NCM811。其中,333和811等數(shù)字指的是NCM材料中Ni/Co/Mn的摩爾系數(shù)比。以NCM333和NCM811做對比,NCM811就是一種高鎳低鈷的三元正極材料。
由于鈷是一種資源相對匱乏的金屬,且鈷的市場價格較高,鈷含量越高動力電池的成本也會增加。通過提高價格較低的鎳金屬含量,減少價格較高的鈷金屬含量,不僅能提高能量密度,還能降低三元正極材料成本,于是三元正極材料逐漸向高鎳化甚至是無鈷化發(fā)展,NCM622、NCM811和NCA(鎳鈷鋁)等高鎳材料成為主流。
三元正極材料在2017年后的快速發(fā)展,少不了補貼的助力,而2019年以來,隨著新能源車補貼的逐步退坡,成本成為各家整車廠商不得不考慮的事情。隨著寧德時代CTP技術以及比亞迪刀片電池技術的相繼推出,成本較低、性能提升的磷酸鐵鋰電池又獲得了整車廠的青睞。
根據(jù)華安證券2021年初的研報,磷酸鐵鋰的使用成本約為0.08元/Wh,相比三元正極材料可以節(jié)省0.15—0.21元/Wh,對應降低成本65%至72%。在現(xiàn)行補貼政策下,例如帶電量55kWh、續(xù)航405公里的三元電池替換為磷酸鐵鋰電池,成本可下降0.46萬元至0.56萬元。
于是,成本端的優(yōu)勢讓磷酸鐵鋰材料增速再次遠高于三元材料。公開數(shù)據(jù)顯示,2020年國內(nèi)動力電池產(chǎn)量達83.4GWh,同比下降2.3%。但磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量同比增長24.7%達到34.6GWh,三元電池產(chǎn)量同比下降12%為48.5GWh。2020年下半年以來,上游大宗商品價格暴漲,整車廠成本端的壓力在2021年顯得更為突出,多家整車廠商紛紛加速由三元電池轉向磷酸鐵鋰電池。
2021年4月,比亞迪宣布全系純電乘用車型將搭載磷酸鐵鋰刀片電池。7月,馬斯克表示,未來特斯拉將使用2/3的磷酸鐵鋰電池和1/3的三元電池。10月,特斯拉宣布,全球范圍內(nèi)的標準續(xù)航版Model 3和Model Y,將全部改用磷酸鐵鋰電池。此外,大眾、福特、奔馳都已明確會在入門級車型上使用磷酸鐵鋰電池。
2021年前10個月,磷酸鐵鋰裝車量增速316.4%,三元材料裝車量增速為100.1%。盡管前10個月,三元鋰裝車量為54.1GWh,較磷酸貼鋰電池裝車量53.2WH略高一些,但2021年7月以來,磷酸鐵鋰裝車量連續(xù)3個月超過三元鋰,按照這一趨勢,2021年磷酸鐵鋰材料的市場份額有望反超三元材料。
短短4、5年間,動力電池正極材料市場競爭格局就發(fā)生了兩次反轉。11月18日,工信部電子信息司發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件(2021年本)》(征求意見稿),進一步提高對鋰電池能量密度要求,三元鋰與磷酸鐵鋰的競爭還將繼續(xù)下去。
高鎳化趨勢下三元材料廠商誰占有先機?
在工信部征求意見稿公布后,中信證券的研報認為,“在汽車電動化和智能化的背景下,動力電池對高能量密度的電池材料的追求不會止步。三元材料在能量密度等方面的優(yōu)勢將使其繼續(xù)作為乘用車動力電池正極材料的主要選擇。”
不過,中信證券在研報中也表示,預計未來文件的出臺不會對磷酸鐵鋰行業(yè)發(fā)展造成實際性壓制,磷酸鐵鋰仍將受益于新能源汽車和儲能行業(yè)的快速發(fā)展。11月19日,比亞迪董事長兼總裁王傳福表示,電池的投入問題在于技術路線,三元還是磷酸鐵、圓柱還是方形,走錯方向可能導致100億元打水漂,還會浪費三年時間。
不僅電池廠商要面對路線選擇的挑戰(zhàn)和壓力,上游的正極材料廠商同樣要面對選擇三元鋰還是磷酸鐵鋰的難題。從鋰電池正極材料種類看,三元材料的占比從2016年的33.8%上升至2018年的47.1%,自 2019年開始占比逐年下降,從2019年的45.9%下降至2021上半年的39.2%。而磷酸鐵鋰的占比從2016年的35.8%下降至2018年的21.9%,自2019年開始占比逐年上升,從2019年的22.6%上升至2021上半年的35.6%。
與負極、電解液、隔膜等行業(yè)相比,正極行業(yè)的市場格局較為分散,CR5的市場份額從2019 年的38%小幅下降至2020年的37%。目前,生產(chǎn)三元材料的主要公司包括容百科技、當升科技、長遠鋰科、振華新材、廈門鎢業(yè)等。其中,當升科技和長遠鋰科以常規(guī)三元材料NCM523、NCM622為主,高鎳三元材料占比相對較低。2021年前3季度,當升科技收入51.71億,同比增長155%;長遠鋰科收入45.36億,同比增長322.95%。
從市占率來看,三元材料仍然以NCM523為主。2020年,NCM523在三元材料中市占率為53%,NCM811占比22%。但從電動車降低成本和提高續(xù)航能力的角度考慮,動力電池三元正極材料向高鎳化發(fā)展是大勢。2020年,常規(guī)三元NCM523占比同比下降9個百分點,高鎳三元NCM811占比同比提升9個百分點。不過,高鎳三元材料仍然要攻克成本較高和安全性較差的瓶頸。
目前,國內(nèi)高鎳三元材料龍頭是容百科技,其NCM811正極出貨量在國內(nèi)市場占比超一半。2021年上半年,容百科技收入62.51億,同比增長166.50%。不過,選擇三元鋰還是磷酸鐵鋰,最終還是要看終端市場的需求。新能源補貼退坡后,部分汽車消費者對購車成本的敏感性,轉向售價較低的磷酸鐵鋰電池配套車型,這無疑會影響整車廠商的選擇,進而影響到電池生產(chǎn)商及正極材料生產(chǎn)商。在工信部進一步提高鋰電池能量密度要求后,三元材料生產(chǎn)商中,率先攻克高鎳材料成本和安全性問題的公司,或許會在未來的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
責任編輯: 李穎