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产业图解:锂电池(中)

 中国狂人 2019-11-30

首先让我们回顾一下锂电池产业链。本篇产业图解将依次分析产业链的各个部分。

注:本篇产业图解主要关注快速增长的动力锂电池。

三、市场规模&竞争结构

(一)设备

锂电池的生产工艺流程复杂,涉及超过20类不同设备,工序可以分成三个阶段:电极制作的搅拌涂布(前段);电芯合成的卷绕注液(中段);化成封装的包装检测(后段),价值占比分别为40%、30%和30%。与之对应,锂电池设备可以分成三大类,其中,涂布机、卷绕机和化成分容设备分别是锂电池制造封装前段、中段和后端工序的核心设备,在各自阶段的价值占比分别为75%、70%和70%。

过去十年,国内新能源汽车产业的快速发展给上游设备行业创造了良好的发展机遇,研发投入不断增长,经过多年发展,国内厂商在规模、成本和配套服务等方面优势较大,中后段设备技术水平已经逐步赶超日韩,实现规模出口,前段搅拌和涂布设备与日韩厂商的差距大幅收窄,高端涂布设备被日韩垄断的局面也已经被打破,国产化基本实现。

日本平野在涂布机领域占据较高市场份额,是国内进口涂布设备的主要供应商之一。

从国内设备销售毛利率来看,前段约为30%到35%,中段为40%左右,后段接近50%。前段设备竞争激烈,盈利能力承压;中段设备由于技术难度大、竞争格局好,因此维持了较强的盈利能力;后段设备由于技术、成本具有优势,出口占比较高,零部件国产化率较高等原因,因此盈利能力最强。

对设备厂商而言,新增订单是反映经营状况的先行指标,预收款项则是反映订单变化趋势和质量的核心跟踪指标,应收账款周转天数和经营活动产生的现金流量是反映经营质量的重要指标,从订单接收到收入确认的周期可以长达一年。目前,动力锂电池产能正在逐步向一线厂商集中,全球一线动力锂电池厂商的拓展能力已经成为当前设备厂商竞争的“胜负手”,客户的质量和结构是影响设备厂商盈利能力和持续发展的主要因素。

(二)正极

正极材料的发展主要经历了三个阶段:

2005-2012:以智能手机和平板电脑为代表的消费电子产品需求大增,推动钴酸锂快速发展;

2014-2016:新能源客车的高速增长推动磷酸铁锂快速发展;

2017-至今:新能源乘用车的高速增长推动三元材料快速发展。

目前,钴酸锂的成长期已过,销售毛利率回归常态,进入成熟期;随着新能源客车的需求放缓和三元材料在乘用车上对磷酸铁锂的替代,正极厂商纷纷布局三元材料。从行业集中度的角度来看,钴酸锂较高,磷酸铁锂一般,三元材料较低。

通过产业图解:锂电池(上)可知,三元材料正在逐步高镍化,镍钴锰酸锂已经是最主流的正极材料,NCM622、NCM811和NCA将会是未来发展的主流型号。NCM在上文中已经涉及,在此不再赘述。

在主流车厂中,只有特斯拉采用了松下的镍钴铝酸锂圆柱电池作为动力电池,其中,Model S采用NCA 18650,能量密度接近LFP电池的两倍,类似NCM811;Model 3采用NCA 20700,能量密度再上一个台阶。不过NCA的高温稳定性较差,难以使用在需要更大电流的客车上,相对容易出现短路、过载等安全问题,且技术门槛较高。

正极材料是动力锂电池最大的成本来源,上游锂钴等材料又是正极最大的成本来源,这导致正极厂商的利润空间相对来说更加容易受到来自上下游的挤压,使其销售毛利率在动力锂电池四大材料中落于下风。

目前,主要是三类厂商参与三元材料的市场竞争。

一是独立的正极厂商,包括从钴酸锂起步发展起来的传统正极厂商杉杉股份、当升科技等,也包括新兴的正极厂商湖南升华、贝特瑞等;

二是上游资源厂商,包括华友钴业、格林美、金川科技等;

三是下游动力锂电池厂商,包括宁德时代、比亚迪等。

后面两类主要通过并购、参股和自建的方式布局进入正极领域。

资源厂商向下游延伸可以发挥规模效应和协同效应,提高产品附加值;动力锂电池厂商向上游延伸可以控制成本,保证供应。

目前,动力锂电池单位GWh投资约为5亿元,而正极单位GWh投资仅约为1亿元,且扩产周期普遍在六到九个月左右,资本投入较小,产能释放较快,这也是上下游厂商能够迅速切入正极领域的原因。相比而言,动力锂电池行业资本投入较大,技术壁垒较高,马太效应更为明显,迅速切入较为困难。

国内龙头正极厂商已经实现了NCM622的规模供应能力,不过NCA仍然被日韩厂商垄断,国内仅有少数厂商试产。特斯拉使用的NCA的镍含量已经达到80%,相关的实验品种甚至超过了85%,NCM811虽然能与NCA一较高下,但是国内尚未实现规模供应能力,不过龙头厂商已经部分实现量产和销售。国内由于NCA的技术储备相对较弱,因此在短期内难以出现较大规模的NCA产能。未来,期待国内龙头厂商在NCM811上的技术和产能突破。

(三)负极

分类:

碳基材料(天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳(石油焦和针状焦是用于制备人造石墨或复合石墨的原材料)、石墨烯等);

非碳基材料(硅基材料、锡基材料和钛基材料等)

目前,主流负极材料仍是人造石墨和天然石墨,其中,人造石墨虽然成本更高,但是性能更好。人造石墨多用于动力锂电池,天然石墨多用于消费锂电池。最近几年,随着成本逐步降低,需求快速增长,人造石墨的市场份额不断提高。

不同于正极和隔膜产品的相对标准化,负极产品型号众多,差异较大,直接导致不同负极产品之间的价格差异可达数倍,不同厂商之间的销售毛利率存在较大差异。

总体而言,我国负极产能过剩,平均产能利用率仅为50%左右。

负极是率先实现国产化的锂电池材料,贝特瑞、杉杉股份等龙头厂商早就走出了国门,进入了松下、LG化学、三星SDI等全球动力锂电池巨头的供应链,逐步反超原本垄断行业的日本厂商。经过长期的贴身肉搏,负极行业的竞争格局已经比较稳定,“三大五小”的竞争格局以及和下游动力锂电池厂商之间的绑定关系基本形成,行业集中度较高,前五名的市场份额高达71%,远远高于其它三种材料。目前,行业由中日两国垄断。

三大:璞泰来(江西紫宸)、杉杉股份、贝特瑞

五小:星城石墨、凯金能源、深圳斯诺、江西正拓和翔丰华

通过短短几年的努力,在原上海杉杉科技、宁波杉杉新材料、上海杉杉硕能总经理冯苏宁先生和ATL创始人之一的陈卫先生的带领下,从营业收入规模来看,在人造石墨负极领域,目前,江西紫宸已经超过杉杉股份排名国内第一,国际上仅次于日立化成排名全球第二,向韩国LG化学和三星SDI供货。

(四)隔膜

隔膜能够阻隔电子在正负极之间直接传导,选择性透过锂离子,是锂电池的重要组成部分,材料以聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂为主。

分类:干法工艺隔膜、湿法工艺隔膜

随着三元酸锂电池推广应用,湿法隔膜正在逐步取代干法隔膜,一方面配合三元材料提升锂电池性能,另一方面弥补三元材料在安全方面的缺陷。

从行业发展历史来看,由于技术和设备更新较快,因此在竞争中后发优势较为明显,近期,恩捷股份就完成了对星源材质的超越,目前,恩捷股份已经切入韩国LG化学和日本松下的供应链。

(五)电解液

电解液是锂离子在正负极之间传输的载体,一般由溶质(锂盐)、溶剂、添加剂组成,三者的成本占比分别约为50%、30%和10%。

溶剂:一般为有机溶剂,主要由碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙乙烯酯等碳酸酯类的产品构成。

溶质:能够溶于有机溶剂,最常用的是六氟磷酸锂。

目前,电解液产能同样供过于求,产能利用率持续下滑,从2014年的70%下滑到2017年的24%。

行业龙头厂商与下游绑定关系稳固,竞争格局比较稳定,例如天赐材料绑定宁德时代、比亚迪等,新宙邦绑定比克电池等。

(六)制造和封装

2016年10月,工业和信息化部组织国家制造强国建设战略咨询委员会及行业机构编制发布《节能与新能源汽车技术路线图》,描绘了我国新能源汽车未来15年的发展蓝图。

目前,虽然新能源汽车的产销量仍然保持较快增长,但是其增速远远落后于动力锂电池产能的增速,产能利用率仅为25%左右,预计产能过剩的局面短期难以缓解。虽然动力锂电池的产值仍然保持增长趋势,但是由于整体价格下滑,因此其增速远远落后于动力锂电池装机量的增速。

市场方面:

根据高工锂电的统计,2017年,在全球动力锂电池出货量前十的厂商中,七家来自中国,其它三家分别为日本松下、韩国LG化学、韩国三星SDI。在动力锂电池领域,中日韩“三国争霸”的竞争格局已经基本形成。

凭借绑定特斯拉和丰田,日本松下的出货量位居日韩厂商之首,如果特斯拉能够有效解决产能瓶颈,那么其未来的出货量仍有较大的增长空间。

韩国LG化学绑定美系、韩系、法系车企,2017年,在合作车企的车型中,雷诺 ZOE、雪佛兰 Bolt跻身全球新能源汽车销量前十,助其出货量在最近几年中持续增长。目前,LG化学在全球成功配套了超过25家车企,是海外配套车型最多的动力锂电池厂商。

韩国三星SDI多年专注于与宝马深度合作,其出货量的大幅提升离不开宝马i3在全球范围内优异的销量表现。

类似智能手机产业链,全球终端爆款车型供应链的选择决定了上游动力锂电池厂商的竞争格局。中国动力锂电池厂商如果能够深度切入全球主流车型的供应链,复制消费锂电池龙头宁德新能源(ATL)切入苹果供应链崛起的经验,那么才能有希望冲出中国,参与全球竞争,挑战现有的行业竞争格局。

目前,宁德时代已经切入大众、宝马、奔驰、日产等车企的供应链,国轩高科切入汽车零部件巨头博世的供应链;欣旺达切入雷诺的供应链。

就国内而言,鉴于比亚迪此前没有开放产能,产品仅作内部供应,昔日两强之一的比亚迪逐步掉队,而宁德时代充分把握时代机遇,国内“一超多强”的竞争格局基本形成。

锂电池制造和封装的市场集中度远远高于正极,且有望进一步提升,随着下游动力锂电池厂商纷纷开始探索自产正极材料,以期发挥规模效应,未来,不排除其市场规模超过现有第三方正极厂商的可能性。

产能方面:

虽然国内动力锂电池产能过剩,但是龙头厂商掌握的高端产能却持续供给紧张,行业形成了过剩和扩产并存的局面。从产品类型来看,磷酸铁锂或将长期处于产能过剩状态;从产品品质来看,低端产能严重过剩。

从产能利用率来看,2017年,宁德时代接近90%,比亚迪超过40%,行业平均只有不到40%,龙头厂商优势明显。

为了应对这样的局面,龙头厂商纷纷扩产高端产能以争夺市场。

国内厂商方面,宁德时代和比亚迪扩产显著提速;孚能科技计划扩产,锂电池上市公司国轩高科、亿纬锂能、鹏辉能源等均公告融资扩产计划;除此之外,恒大集团入主卡耐新能源,复星国际入主捷威动力后也启动了大规模扩产。

国外厂商方面,随着相关限制政策逐步废止,LG化学在南京、三星SDI在西安、松下在大连的工厂均已重启建设,其扩产大概率超预期。

(七)回收

自2014年以来,动力锂电池产销量实现连续高速增长,其寿命一般在三到五年,废旧动力锂电池的回收问题逐渐浮出水面,一方面,如果废旧动力锂电池不能及时回收处理,那么将造成资源浪费和环境污染;另一方面,回收是新能源汽车产业链中不可或缺的一环,资源的重复利用将产生巨大的经济和社会价值。

2017年01月03日,国务院办公厅印发《生产者责任延伸制度推行方案》,要求建立电动汽车动力电池回收利用体系。电动汽车及动力电池生产企业应负责建立废旧电池回收网络,确保废旧电池规范回收利用和安全处置。动力电池生产企业应实行产品编码,建立全生命周期追溯系统。

废旧动力锂电池回收主要集中在正极材料上,一般分为梯次利用(5%)和拆解回收(95%)两种形式。磷酸铁锂电池基本用于梯次利用,拆解回收的经济效益不高,三元酸锂电池基本用于拆解回收(钴回收率约为95%,碳酸锂回收率约为85%)。未来,电解液可能会是另一个回收重点。隔膜、负极回收经济效益不高。

目前,废旧动力锂电池回收领域由第三方厂商、锂电池材料厂商和锂电池厂商参与,其中,第三方厂商占据绝大部分市场份额。第三方厂商的崛起依赖于与锂电池龙头厂商的点对点合作,比如,湖南邦普与宝马、宁德时代,格林美与比亚迪,江西豪鹏与北汽新能源。

2018年07月03日,工业和信息化部发布了《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,要求建立溯源管理平台,对动力蓄电池生产、销售、使用、报废、回收、利用等全过程进行信息采集,对各环节主体履行回收利用责任情况实施监测。目前,回收利用溯源综合管理平台已经正式上线。

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