2023年,在下游新能源汽車旺盛需求的帶動(dòng)下,中國動(dòng)力電池市場維持了高速增長態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年中國動(dòng)力電池裝機(jī)量為385.2GWh,同比增長30.8%。基于良好的市場需求和完善的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈支持,預(yù)計(jì)未來三年中國動(dòng)力電池市場仍將實(shí)現(xiàn)30%的復(fù)合增長率,具有良好的市場前景。
動(dòng)力電池行業(yè)概況
1 什么是動(dòng)力電池
動(dòng)力電池是一種為各種機(jī)械設(shè)備或車輛提供動(dòng)力來源的電源系統(tǒng)。它們通常用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車等交通工具。與普通的啟動(dòng)電池不同,動(dòng)力電池不僅要求有較高的能量輸出,還需要較大的容量和盡可能輕的質(zhì)量。動(dòng)力電池的類型多樣,包括但不限于鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池、超級電容器等,而不包括傳統(tǒng)的鉛酸電池。鋰電池在作為動(dòng)力電池時(shí)應(yīng)用廣泛,但并非所有鋰電池都適用于這一領(lǐng)域。
目前,動(dòng)力電池的組裝從小到大可以分為三個(gè)層級:電芯(也稱為電池單體)、電池模組和電池包。
- 電芯Cell:主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成。主要工作原理是靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的遷移實(shí)現(xiàn)充電和放電。充電過程需要外界能量,即電網(wǎng)電能,相當(dāng)于把電網(wǎng)的電能儲(chǔ)存在電池中;放電過程可自發(fā)完成,這個(gè)過程將儲(chǔ)存的能量釋放出來。鋰電車電池根據(jù)材料體系主要分為三類:錳酸鋰、三元材料鋰電池、磷酸鐵鋰。這三類電池性能各有優(yōu)缺點(diǎn),在市場當(dāng)中也有著不同的應(yīng)用。三類鋰電池材料特性對比,錳酸鋰價(jià)格最低。
- 電池模組Module:由多個(gè)電池電芯通過串并聯(lián)方式組合而成,并且加裝了單體電池監(jiān)控與管理裝置,形成電芯與電池包之間的中間產(chǎn)品。模組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要對電芯起到支撐、固定和保護(hù)作用,使得電池電芯能夠在電池包中安全穩(wěn)定地工作。
- 電池包PACK:是一種鋰離子電池的制作工藝,指將多個(gè)鋰離子單體電芯組通過并串聯(lián)的方式連接而成,并考慮系統(tǒng)機(jī)械強(qiáng)度、熱管理、BMS 匹配等問題。其重要的技術(shù)體現(xiàn)在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焊接和加工工藝控制、防護(hù)等級、主動(dòng)熱管理系統(tǒng)等。如將2個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來,按照客戶要求組成某一特定形狀,就叫它PACK。
2 動(dòng)力電池成本結(jié)構(gòu)
根據(jù)《鋰電池新能源汽車全生命周期成本研究2023》,我國動(dòng)力鋰電池電芯成本構(gòu)成中,正極材料占比最高,約為40%;其次是隔膜,占比為25-30%;電解液占比15%-20%;負(fù)極材料占比10%左右。
2023年,這四大動(dòng)力鋰電池材料價(jià)格均出現(xiàn)不同程度下跌,其中成本占比最高的正極材料價(jià)格下跌幅度最大,1-12月磷酸鐵鋰-動(dòng)力型價(jià)格降幅為69.5%,三元材料-動(dòng)力型價(jià)格降幅為58.5%。動(dòng)力鋰電池材料價(jià)格的全面下降使動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)成本出現(xiàn)較大幅度下降,從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鋰電池價(jià)格下跌。
2023年中國主要?jiǎng)恿︿囯姵貎r(jià)格變化情況(單位萬元/噸,元/㎡,%)
動(dòng)力電池行業(yè)格局
2024年1-6月,我國動(dòng)力和其他電池累計(jì)產(chǎn)量為430.0GWh,累計(jì)同比增長36.9%;累計(jì)銷量為402.6GWh,累計(jì)同比增長40.3%;累計(jì)出口達(dá)73.7GWh,累計(jì)同比增長18.6%;累計(jì)裝車量203.3GWh, 累計(jì)同比增長33.7%。
從動(dòng)力電池企業(yè)裝車量排名來看,2024年上半年國內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)裝車量TOP15的企業(yè)分別是:寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、億緯鋰能、國軒高科、蜂巢能源、欣旺達(dá)、瑞浦蘭鈞、正力新能、LG新能源、極電新能源、孚能科技、多氟多、因湃電池、安馳新能源。其中寧德時(shí)代位列第一,裝車量達(dá)到93.31GWh,占比近50%,比亞迪以50.51GWh的裝車量排名第二,市占率25.1%,同比下滑4.75個(gè)百分點(diǎn)。
在三元?jiǎng)恿﹄姵胤矫?/strong>,2024年上半年寧德時(shí)代以絕對的實(shí)力領(lǐng)跑全場,裝車量達(dá)到40.87GWh,市占率達(dá)68.02%,而排在第二位的中創(chuàng)新航的市占率僅為8.88%。特別說明的是,為了實(shí)現(xiàn)了磷酸鐵鋰電池市占率的提升,比亞迪很早就把大部分精力放在了研發(fā)磷酸鐵鋰電池上,而在三元?jiǎng)恿﹄姵胤矫妫?strong>比亞迪從5月份上榜后,于6月份躍升至第十位,裝車量0.04GWh,市場占比0.38%,可以看出比亞迪正在向三元?jiǎng)恿﹄姵仡I(lǐng)域發(fā)起“沖擊”。
磷酸鐵鋰動(dòng)力電池市場格局也發(fā)生了變化,寧德時(shí)代反超比亞迪成為市占率第一。從數(shù)據(jù)來看,今年上半年寧德時(shí)代磷酸鐵鋰動(dòng)力電池裝車量為52.43 GWh,以37.19%的市占率超越比亞迪——后者市占率為35.79%。從同比變動(dòng)數(shù)據(jù)看,寧德時(shí)代增長了2.13%,而比亞迪則同比下降了7.89%。
綜合來看寧德時(shí)代和比亞迪的市占率高達(dá)71.48%,接近市場總和的四分之三,而第三的中創(chuàng)新航市占率僅有6.87%,動(dòng)力電池兩大超級企業(yè)的行業(yè)地位短時(shí)間內(nèi)是不可撼動(dòng)的。
動(dòng)力電池技術(shù)展望
1 800V高壓架構(gòu)產(chǎn)品放量疊加平價(jià)快充電池落地
應(yīng)用端加速布局800V高壓平臺(tái),行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)下快充趨勢愈發(fā)明顯。基于2015年發(fā)布的GB/T20234.3-2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置——第3部分:直流充電接口》中對直流充電接口上限 250A 的標(biāo)準(zhǔn)要求,我國車企的快充解決方案主要在提升整車電壓平臺(tái)以實(shí)快充功率的提升,電壓平臺(tái)由 350~400V 逐步向750~800V 演進(jìn),目前 800V 以上高壓平臺(tái)車型已成為頭部車企布局的主力產(chǎn)品矩陣,2023 年小鵬G6、阿維塔12、埃安昊鉑GT等滿足 800V+3C以上高壓快充的高端車型密集上市實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付,行業(yè)高壓快充需求開始加速釋放,2024年有望成為高壓快充放量元年,預(yù)計(jì)到 2026年800V及以上高壓平臺(tái)車型銷量占國內(nèi)新能源車比例將達(dá)50%,保有量將超1,300萬輛。
2 多家企業(yè)大圓柱電池放量在即,密切關(guān)注規(guī)模化生產(chǎn)進(jìn)程
4680大圓柱電池指的是直徑46mm、高度80mm的圓柱電池,于特斯拉2020 年電池日上發(fā)布,是圓柱電池從較小的 1865 到 2170 之后,進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。4680 電池尺寸與容量增大,使得整體電池包空間利用率和成組效率得到提升,進(jìn)而提升了電池的能量密度,相較2170電池單體容量提高5倍,續(xù)航提高16%;
同時(shí)在總?cè)萘肯嗤瑫r(shí) 4680 使用電池單體大幅減少,特斯拉方案下2170 需要約 4,400 個(gè)電芯,而 4680 僅需830個(gè)電芯,電芯數(shù)量的減少使得結(jié)構(gòu)件的用量同步下降,有效帶動(dòng)電池降本,單 kWh 成本降低 14%。4680電池在材料與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面有諸多創(chuàng)新,全極耳設(shè)計(jì)降低內(nèi)阻發(fā)熱,更切合高倍率性能的快充應(yīng)用場景。采用更激進(jìn)的硅基負(fù)極+高鎳正極,進(jìn)一步提升電芯能量密度。 尺寸升級使得電池結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增大,能更好地適配 CTC技術(shù)。
除特斯拉加速推進(jìn) 4680 電池落地及大規(guī)模應(yīng)用外,寶馬、通用、江淮等海內(nèi)外車企均已公開宣布將使用或考慮使用大圓柱電池,大圓柱電池的批量應(yīng)用進(jìn)程有望提速。
3 多領(lǐng)域應(yīng)用落地提速,鈉離子電池滲透率有望開啟上升階段
成本端與資源儲(chǔ)備優(yōu)勢備受關(guān)注,動(dòng)力儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。工作原理的相似性讓鈉離子電池和鋰離子電池具備很高的可比較性。從原材料端考慮,此前鋰鹽價(jià)格持續(xù)上探,一度逼近 60 萬元/噸,使得鋰電池的原材料受制于成本波動(dòng)與供應(yīng)穩(wěn)定性雙重風(fēng)險(xiǎn),而鈉元素儲(chǔ)量豐富資源易得且價(jià)格低廉,相比之下全球鋰資源分布不均且存在地緣風(fēng)險(xiǎn)隱患,業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為鈉電池形成規(guī)模化生產(chǎn)后,成本有望下降到 500 元/kWh 以下。
此外鈉電池性能較為優(yōu)良,具備較好的低溫性能、安全性、倍率性能與循環(huán)次數(shù),其能量密度(70-200Wh/kg)強(qiáng)于鉛酸電池(30-50Wh/kg)并與磷酸鐵鋰電池(150-210Wh/kg)有重疊區(qū)間,同時(shí)鈉電池正負(fù)極集流體材料均可用鋁箔,在電池材料層面更具成本優(yōu)勢,因此在新能源車動(dòng)力和大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域均表現(xiàn)出了強(qiáng)大應(yīng)用潛力。同時(shí)出于長期資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備考量,鈉電池是新能源電池體系降本、保障供應(yīng)鏈安全的優(yōu)選互補(bǔ)方案。
鈉電池在儲(chǔ)能、電動(dòng)兩輪車與新能源汽車市場開始逐漸應(yīng)用落地。2022 年底,鈉電池產(chǎn)能僅 2GWh,即中科海鈉建成的 2GWh 鈉離子電池量產(chǎn)生產(chǎn)線。隨著傳藝科技、眾鈉能源、派能科技等代表性企業(yè)相繼入局,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程開始加速推進(jìn),正負(fù)極及電解液等相關(guān)材料配套產(chǎn)業(yè)鏈也初步形成。目前約 20 家企業(yè)已有明確鈉離子電池產(chǎn)能規(guī)劃,且部分企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃已達(dá) GWh級,2023~2024 年,相關(guān)企業(yè)將陸續(xù)迎來鈉電池量產(chǎn)。
各企業(yè)鈉離子電池產(chǎn)能規(guī)劃情況
結(jié)語
在新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等應(yīng)用端需求旺盛及“雙碳”深入推進(jìn)的雙重作用下,中國鋰電池行業(yè)投資從2017年428億元,到2023年總投資已突破萬億元,在億元以上的重大制造項(xiàng)目超260個(gè),在可以預(yù)見的未來動(dòng)力電池行業(yè)仍將持續(xù)高速發(fā)展,為新能源汽車、電力儲(chǔ)能等行業(yè)注入新的活力。
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