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1、 全球动力锂电池企业竞争分析一、全球动力锂电池产业 统计全球主流电动汽车,就电池单体容量发展方向看,除Tesla使用小容量18650电池单体(单体容量3.1Ah)外,更多的公司专注于较大容量锂电单体的研发,如为日产Leaf提供配套电池的AESC公司,PHEV、EV用锂电池多为单体容量33.1Ah的锂电单体。 通过对单体电池进行串并联,提升动力电池组容量,需要通过BMS对单体电池进行安全监测。汽车厂商在电池单体容量和串并联个数上寻求平衡。 2013年全球主要电动汽车搭载动力电芯情况 目前普遍采用的锰系(包括LMO和三元系)单体工作电压均在3.7V以上;LFP的工作电压在3.2-3.3V1.1 电
2、芯容量HEV车型在全球范围内推出最多,由于对电池容量需求不高,多以10Ah以下的单体电芯为主; PHEV和BEV车型,多采用20Ah及以上单体电芯,高于40Ah的大容量单体电芯在中国应用较为普遍,尤其比亚迪应用于E6和K9等车型上的LFP单体电芯容量达到200Ah,工作电压3.2V; 2013年全球主流电动汽车单体电池容量分布 1.2 电芯结构全球动力电池厂商主要采用了方形电芯结构,全球150款电动汽车,方形电池占比超过一半,代表车型包括三菱iMiEV,宝马i3,丰田Pruis等;而特斯拉Model S采用的松下18650型电池则是圆柱形动力电池的代表;铝塑膜软包电池的代表则是日产Leaf和通
3、用Volt。 全球主流电动汽车电池封装结构 铝塑膜软包电池(Enerdel,LGC,A123,AESC,万向,中信国安等) 其优点包括: (1)安全性能好:软包电池在结构上采用铝塑膜包装,在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开,而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。 (2)重量轻:软包电池重量较同等容量的钢壳锂电池轻40%,较铝壳锂电池轻20%。 (3)容量大:采用软包装节约体积20%以上,比容量提高50%。 (4)内阻小:软包电池的内阻较锂电池小,可以极大的降低电池的自耗电。 (5)设计灵活:外形可变任意形状,可以做更薄,可根据客户的需求定制,开发新的电芯型号。 目前主流电池封装主要采用
4、三种结构 圆柱形(代表厂商,江森自控,A123,三洋,索尼等) 主要特征: (1)自动化生产工艺成熟,产品良率高,pack成本较低; (2)采用圆柱形的电池组一致性强,电池组能量密度较高; (3)电池组直径较大,电芯内部积累的热量难以释放,存在安全问题。 方型硬壳(代表厂商,SDI,AESC,力神,ATL,日立,LEJ等) 主要特征: (1)壳体采用铝合金、不锈钢等,内部采用卷绕式或者叠片式; (2)对电芯的保护作用强于铝塑膜电池,电芯安全性相对圆柱型电池有较大改善; (3)壳体较重导致电池组能量密度有限,自动化生产程度低,产品良率低,一致性较差; 1.3 电芯供应链动力电池上游原材料仍然被外
5、国企业垄断 正极材料,特斯拉采用的松下NCA电池,其配套的高镍系NCA材料被日韩企业如住友金属、户田工业和日亚化学所垄断; 负极材料,石墨材料仍然是动力电池使用量最大的负极材料,目前已出现其他的新型负极材料取代石墨材料的技术动向,新型碳系材料(MCMB,硬炭,软炭)、LTO 、硅基合金材料: 动力电池上游原材料仍然被外国企业垄断 以往动力电池大多采用干法工艺生产的PP/PE/PP三层复合隔膜,目前已大量使用涂覆有机或无机涂层的湿法PE隔膜:此外,新进入的厂商注重于研发无纺布隔膜。目前全球动力电池隔膜主要由全球最大的几家隔膜厂商,旭化成、Celgard、宇部兴产供应,已经开始大量采用陶瓷涂层隔膜
6、技术,以更加适应动力电池的性能需求。国际动力电池电解液大多被外国厂商所垄断,尤其在高电压电解液领域,如专注于动力锂离子电池电解液业务的富山药业产品80%供应AESC,宇部兴产大客户是三洋电机(被松下收购)。传统电解液工作电压在4.3V以下,在4.5V以上就会发生解体,为适应高电压正极材料的需求,高电压电解液是未来的技术趋势。国内动力电池原材料产业链配套不完善 杉杉股份中间相碳微球(MCMB)产品获得德国赢创(Evonik)的认可,实现批量供货。国内隔膜厂商技术相对落后,主要面向本土动力电芯企业,沧州明珠、星源材质进入了比亚迪、中航锂电、苏州星恒等动力电芯厂商的供应链。国内电解液厂商技术水平距离
7、国外还有一定差距,主要面向本土动力电芯厂商,如广州天赐主要客户有合肥GuoXuan、沃特玛等车用动力锂离子电池厂商,东莞杉杉主要客户是比克、力神、ATL等。动力锂电池产业结构分解,中国恐沦为代工厂 电池材料环节:高端材料主要被日韩垄断,中低端的主要在中国生产,电池材料毛利下滑明显,材料成本与基础原材料价格直接相关; 电芯环节:低端电池陷入价格战泥沼,18650电池价格下跌空间有限,软包和方形电池成品率低、设备成本高,另外还有高昂的售后成本; Pack、BMS、测试及认证环节:欧美等国电池及材料生产能力较弱,为此欧美国家主要切入Pack、BMS、以及动力电池测试和认证等环节,向全球推行电池安全、
8、测试和认证标准锂电池测试环节成本高昂,一条测试线造价在500万以上 1.4 电芯/电池包成本新能源汽车电池储能成本居高不下 三元系价格最高,改性LMO由于混合高镍三元材料成本也较高,LMO和磷酸铁锂储能成本较低。特斯拉所使用的NCA电池用于沿用了卷绕式的18650型,技术工艺成熟,便于机械化生产,成本远低于其他电池; 混合动力汽车电池组成本占比较低,一般在10-15%;插电式电池组成本一般35%-40%,而纯电动汽车电池组成本一般高达50%。除汽车电池储能成本外,配套的BMS、ECU等也是一笔高昂的支出; 1.5 技术路线目前全球动力电池主要有三个技术路线 注:* 满分为5分,价格越高评分越高
9、,安全性越高评分越高 (1)锰系,主要采用LMO作为正极材料,但一般经过改性处理,并混合少量NCM或LNO提高电池能量密度,主要代表厂商是LGC、AESC、LEJ等,在中国主要是中信国安盟固利,目前已成为全球电动汽车领域的主流技术路线。 (2)三元系,主要采用NCA和NCM作为正极材料,NCM电池能量密度高,但成本高于LMO电池,主要代表厂商是SDI、SKI,在中国主要是力神、万向等;NCA 采用18650型电池,主要应用于特斯拉,能量密度在目前是最高的,但由于安全性能较差,需要先进的BMS以监控电池工作状态,并未被广泛采用。 (3)LFP,美国和加拿大最先开始研发的动力电池技术,主要专利主要
10、拥有者包括,美国Valence、A123、德州大学、加拿大Phostech和魁北克水电公司;目前中国众多的动力电池厂商均采用LFP技术,但由于LFP电池存在诸多问题,并未被全球广泛采用。 高压、高能量密度正极材料是未来主要发展趋势 资料来源:台湾工研院钴酸锂三元材料高镍三元材料层状富锂锰基高电压材料,LGC通过在LMO混合NCM622/811等高镍三元材料;层状锰基高压材料工作电压平台在4.7V,能量密度达220Wh/Kg,但目前尚没有与之匹配的电解液,常规的六氟磷酸锂和碳酸酯基溶剂在4.5V以上会发生分解; 磷酸铁锂、锰酸锂橄榄石结构LMP(磷酸锰锂)/LMFP尖晶石高压材料,工作电压高达5
11、V,能量密度达200-250Wh/kg,包括LiNi0.5Mn1.5O4(锂镍锰)和LiCoMnO4(锂镍钴)两种,尖晶石材料每千克Li可实现电池容量为16KWh,高于锰酸锂的11KWh和三元的10KWh; 1.6 市场份额2014年国内新能源汽车销量出现井喷式增长 以比亚迪秦为代表的插电式混合动力汽车销量大增,尤其上海、北京还有大量预定订单未实现交付,驱动因素在于北京、上海实行汽车限购,新能源汽车补贴政策、充换电站基础设施相对完善; 众泰、康迪是纯电动汽车的后起之秀,主要是受杭州需求的拉动,杭州也是汽车限购城市,并且开创了电动微公交的创新模式; 康迪科技集团的全资子公司浙江康迪车业有限公司与
12、中国最大的锂电池生产企业天津力神电池股份有限公司(以下简称“天津力神”)签订了供销合同,天津力神将从2014年5月起在未来一年为康迪车业提供不低于25000箱的80V/70AH的锂电池,合同总价超过3.6亿元人民币(约5850万美元)。 在杭州试点项目中,康迪与运营商中航锂电有限公司签订了2万辆纯电动汽车合同,首批5000辆交货日截止到2012年12月31日,总价1.99亿元,创造了我国电动车采购最大订单。 2014年全球新能源汽车销量继续大幅攀升 资料来源:真理研究从全球范围来看,佐思纳入监控的全球新能源乘用车销量,2014年1-7月累计达到16.3万辆,而2013年全年数据位21.2万辆;
13、 具有竞争力的新车型不断涌现,康迪电动、比亚迪已经成为中国新能源乘用车领域的代表企业。 全球畅销车型主要以纯电动为主 少数几家电池厂商垄断了大部分市场 (1)独立动力电池厂商主导,主要是松下-三洋,LGC,SDI等传统锂电池供应商积极介入动力电池供应;如松下为丰田Prius和特斯拉Model S配套,LG化学为通用Volt、福特Fusion/Focus配套,SDI为宝马i3配套。 (2)独立汽车制造商主导,主要为满足自身需求。如丰田持股80%的PEVE,主要生产镍氢电池,并进入锂电池领域;特斯拉汽车2014年计划投资50亿美元建设超级电池工厂(giga-factory),松下计划为项目投资10
14、亿美元占比20%;戴姆勒集团在2014年初全资收购了其与德国赢创工业集团合资的Li-Tec和Accumotive两家动力电池生厂商。 (3)合资动力电池厂商主导,汽车及零部件厂商与电池厂商合资,主要为满足自身需求。如日产与NEC合资成立AESC(50:50),为雷诺-日产配套;本田与GS汤浅合资组建Blue Energy(49:51),为本田配套;三菱汽车与GS 汤浅合资组建LEJ(49:51),为三菱配套;上汽和A123合资成立的上海捷新(51:49),为上汽配套;大陆集团和SKI合资成立SK Continental E-motion公司(50:50),现代摩比斯和LGC合资成立HL green power(51:49)。博世(Bosch)和三星SDI合资成立的SBL(已解散),江森自控和法国Saft合资成立的JCS(已解散) 二、各国动力锂电池企业电池包容量越大,PACK和BMS环节成本占比越低 LGC的energy solutions division包括三个业务模块,分别是Mobile Batteries, Automotive Batteries and Energy Storage System.LGC是全球第三大小型锂电池厂商,同时也是第三大动力锂电池厂商; 动力电池业务是LGC