《功能材料与器件学报》
本篇为《材料化工行业2020年度蓝皮书》的产业热点篇的锂电池材料产业研究。锂电池材料作为新能源材料的重要类型,本篇从发展现状梳理、发展趋势分析、发展建议和标杆企业介绍等方面对锂电池材料产业的整体情况做出研究和分析。
01、锂电池的定义与分类
锂电池是一种充电电池,又被称为二次电池或蓄电池,工作原理为通过锂离子(Li+)在正负极之间定向移动来实现充放电功能。
锂电池有多种类型,按照正极材料的不同,可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等;按照电解质的不同,可分为液锂电池和聚合物电池。两者工作原理基本相同,不同的是前者的电解液以液态存在,而后者以固态或胶态聚合物来充当电解液。
02、我国锂电池市场规模
据沙利文数据统计,我国锂电池市场规模从2014年645.3亿元增长至2018年的1494.7亿元人民币,年复合增长率达23.4%。伴随电子产品的不断升级更新、新能源汽车强势发展以及政府对于节能环保要求的提高,锂电池的市场空间有望进一步扩大,预计2023年市场规模有望达到3294.8亿元。
03、锂电池产业链
锂电池的产业链主要由上游参与者原材料供应商、中游参与者锂电池生厂商和下游的终端客户三部分组成。锂电池的上游包括正极材料、负极材料、电解液材料和隔膜等供应商;中游企业为锂电池生产商,通过对上游原材料的加工,生产出不同规格的锂电池电芯,根据终端用户的不同需求,提供不同的锂电池电芯、模组和电池包方案;下游则为使用用户,根据使用目的的不同可分为三大类,储能领域、动力领域和消费领域。
01、锂电池的材料构成
锂电池材料主要包含正极材料、负极材料、电解液和隔膜四大主材,其他材料包括铝塑膜和导电剂等部分。
正极材料的材质是影响锂电池的能量密度和安全性的主要因素,正极材料的购买成本决定着锂电池的总成本。据沙利文数据显示,锂电池成本中,正极材料约占总成本的30%以上,其次为隔膜、电解液和负极材料。
02、正极材料行业发展现状
目前主流的电池以磷酸铁锂及三元材料为主,2019年市场占比分别为21.83%与47.62%。两者各有特色,磷酸铁锂原料丰富、价格相对低廉、对环境友好,加上较好的循环性能和高安全性,在商用车、专用车及储能领域占据优势;三元材料能量密度高,未来在乘用车领域发展潜力大。
国内正极材料市场竞争激烈,各主要厂商的市场占比排名变换频繁,且企业间差距不大。
2018年国内正极材料市场份额前三为厦门钨业、湖南杉杉和北大先行,市场占比分别为8%、7.8%和7.7%;2019年正极材料出货量排名前三的企业分别为厦门钨业、天津巴莫和德方纳米,市场占比分别为9.92%、6.44%和6.31%。
03、负极材料行业发展现状
锂电池负极材料主要分为碳材和非碳材两类。锂电池负极是由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后,涂抹在铜箔两侧,经过干燥、滚压制得,根据活性物质的不同可分为碳材料和非碳材料两类。其中碳材料中的石墨类为锂离子电池主要负极材料,具体可分为天然石墨和人造石墨两类;非碳材料包括钛基材料、硅基材料等。石墨类是较早应用的负极材料,与其他碳材料相比,其导电性、结晶度更高,良好的层状结构和充放电电压也十分适合正极材料的脱/嵌运动,且目前工艺成熟、成本较低,是较为理想的负极材料。
作为锂电池的核心部分,负极材料行业在中国的发展变化显著。自20世纪90年代起,中国锂电池负极材料从诞生至今经历了三个发展阶段。
近年来,中国新能源汽车行业发展迅猛,其中新能源纯电动汽车增量明显。新能源纯电动汽车产销量的爆发推动了动力锂电池相关行业快速发展,受动力锂电池市场需求的大幅上升,锂电池负极材料的市场需求显著增长。