钴酸锂电池产业市场前瞻

钴酸锂电池产业市场前瞻一、 锂离子电池行业进入壁垒（一）锂离子电池行业技术和工艺壁垒锂离子电池的研发设计涉及材料学、化学、物理学等多学科知识的交叉，需要大量基础性研究和完整研发体系的支撑，特别是在提升锂离子电池的安全性能、能量密度、循环寿命等前沿领域，需要大量的技术积累和突破。锂离子电池的生产工艺较为复杂，生产过程中的每一道工序均对保证锂离子电池产品的性能具有重要意义，而对于每一道工序的控制、优化、改进及创新需要企业多年的实践探索和技术积累。加之近年来下游应用领域对锂离子电池性能指标的要求不断提高，相应的技术和工艺壁垒也不断提高。因此，新进入者短期内无法突破关键技术，难以形成竞争力，行业内掌握核心技术和先进工艺的企业树立起较高的技术和工艺壁垒。（二）锂离子电池行业人才壁垒锂离子电池企业的研发和技术经验的积累需要大量专业技术人员的支持，因此，锂离子电池行业是人才密集型行业，需要大量兼备高水平专业技术和行业经验的复合型人才。对于行业新进入企业而言，核心技术人员的培训需要大量的资金和时间成本。因此，行业内核心技术人才经验丰富、专业水平领先、核心技术团队长期稳定的企业已树立起行业较高的人才壁垒。（三）锂离子电池行业客户资源壁垒锂离子电池生产企业在客户开发过程中往往需要经过潜在客户识别、技术交流、产品开发、样品测试、客户实地考察等一系列流程，历时较长。因此，锂离子电池生产企业在与客户建立合作关系后，一般不会轻易被更换。此外，锂离子电池的安全可靠性水平是客户选取合格供应商的重要考虑因素，锂离子电池产品下游应用市场及客户对锂离子电池通常设立了严格的安全认证标准，相关产品必须通过相应的安全认证才能获得市场认可及客户资源。以上因素使得行业内拥有优质客户的企业树立起较高的客户资源壁垒。（四）锂离子电池行业规模壁垒锂离子电池行业规模壁垒较高。首先，锂离子电池生产企业在形成稳定技术路线、具有竞争力的产品体系以及优质的客户资源后，才可以快速扩大产能规模，因此行业内优秀的企业将形成较大规模产能；其次，下游客户对锂离子电池的性能指标提升和成本下降有持续、迫切的需求，只有具备一定规模的锂离子电池生产企业能够持续保持研发投入从而满足客户需求；再次，只有具备一定规模的企业才能形成规模效应，并对上下游形成一定的议价能力，有效降低单位生产成本。而行业新进入企业从建立新产能到稳定释放通常需要较长时间，规模较小的企业抵抗风险能力较差，面临的各方面挑战较多。（五）锂离子电池行业资金壁垒锂离子电池行业资本开支较高，通过厂房建设、生产设备购置等进行产能扩张需要大量的资金支持。此外，锂离子电池行业需要保持持续较大的研发经费投入，日常经营也需要大量流动资金支持。因此，行业新进入企业面临一定的资金壁垒。（六）锂离子电池行业品牌壁垒低质或劣质的锂离子电池产品不仅性能指标不达标，而且使用过程中会产生较大的安全隐患，因此企业良好的产品质量表现、较低的退、换货率、较高的安全评价是影响消费者选择的重要因素，以上共同构成了消费者的品牌认知。而品牌认知的建设需要较长时间的积累和持续的维护，从而构成行业的品牌壁垒。二、 锂电池行业成本仍有下降空间降低成本是电动汽车对锂离子电池行业发展提出的另一需求。电动汽车的造价成本一般比传统燃油车高。而电动汽车中动力电池成本占比在40%左右，动力电池成本的降低对整车降本贡献最大。而且锂离子电池成本下降空间一直存在。自从大规模工业化应用以来，锂离子电池的制造成本呈现急速下降趋势。根据BloombergNEF数据，2019年全球动力锂离子电池包价格在156美元/kWh，预计到2024年降至93美元/kWh，到2030年进一步降至61美元/kWh。锂离子电池的失效分为性能失效与安全性失效。性能失效指锂电池容量衰减、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等。安全性失效包括热失控、胀气、漏液、析锂、短路等。失效的内因较为复杂，电芯四大材料皆存在失效导火索。动力锂电池的失效直接影响电池的使用寿命与安全性。有效解决电池热失效问题主要方法为：1）使用阻燃添加剂防止有机电解液燃烧；2）开发不易燃的固态电解质。近年来，锂电池不仅广泛应用于新能源汽车、消费类电子产品、储能领域，而且受工业智能化、信息化、民用便利化以及互联网、物联网、智慧城市快速发展带动，应用场景日趋丰富、产品质量持续提升。根据高工产业研究院（GGII）统计数据显示，2021年中国锂离子电池产量达到324GWh，同比增长12657%。同时，我国锂电池行业创新持续加速，高端产品供给能力不断提高，三元电池、磷酸铁锂电池等产品能量密度陆续取得突破，预计2022年中国锂离子电池产量将达到489GWh。从应用领域来看，我国锂电池主要分为动力型锂电池、消费型锂电池和储能型锂电池三大类，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、电动自行车、电动工具、数码相机和储能等众多下游领域。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年受新能源汽车发展带动，锂电池市场中动力型锂电池产量最大，为220GWh，占比达到68%。2021年，虽然全球经济依然受到了新冠疫情的负面影响，但一方面，国内新能源终端市场增长超预期，新能源汽车市场产量超过350万辆，同比增幅达到1595%，带动国内动力电池出货量增长；另一方面，欧洲新能源汽车市场继续高增长，带动国内部分头部电池企业出口规模提升。因此，我国动力型锂电池产量呈高增长态势。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年我国动力型锂电池产量达到220GWh，同比增长1750%，预计2022年我国动力型锂电池产量将达到306GWh。在可穿戴设备、电子烟、无人机、服务机器人、电动工具等新兴市场快速增长背景下，消费型锂电池需求呈较快增长态势。根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年中国消费型锂电池产量达到72GWh。预计随着5G技术的进一步普及、应用场景的持续拓展，未来锂电池在消费相关领域将释放更大的市场空间，带来更多发展机遇，预计2022年我国消费型锂电池产量将达到122GWh。在风电、光伏装机量持续增长与5G基站建设加快的背景下，储能锂电池需求快速增长。2021年，在电力与通信储能市场推动的同时，加上全球化石能源价格上涨、储能参与电力市场收益性提升和国内新型储能示范项目快速上马等因素驱动，中国储能型锂电池需求继续保持高增长，根据高工产业研究院（GGII）数据显示，2021年国内储能电池出货量达到32GWh，预计2022年我国消费型锂电池产量将达到61GWh。三、 锂离子电池行业中国市场从锂离子电池行业运行情况来看，2021年，我国锂离子电池行业以深化供给侧结构性改革为主线，加快提升产业链供应链现代化水平，全行业实现持续快速增长，先进产品供给能力不断提高。据工信部数据，2021年我国锂离子电池出货量达到324GWh，同比增长106%。2022年1-2月，我国锂离子电池行业保持高速增长态势，出货量超过82GWh。从锂离子电池产量来看，根据国家统计局数据，2021年我国锂离子电池产量为2326亿只，同比增长224%，2022年1-3月锂离子电池产量达到585亿只，同比增长145%。从下游出货量结构来看，动力电池占比最高。据工信部数据，我国2021年锂离子出货量中，消费、动力、储能型锂电产量分别为72GWh、220GWh、32GWh，分别同比增长18%、165%、146%。2022年1-2月，储能电池出货量超过9GWh，新能源汽车动力电池装车量约30GWh。从动力电池市场来看，根据电池联盟数据，2021年，我国动力电池产量共计2197GWh，其中磷酸铁锂电池产量累计1254GWh，占总产量571%，同比累计增长2629%；我国动力电池装车量1545GWh，其中磷酸铁锂电池装车量累计798GWh，占总装车量517%，同比累计增长2274%。四、 锂电池产业链锂离子电池产业链上游，需要完成初始矿石原料的采矿、冶炼、化工制作等流程，将原始矿产转变为适合制作动力电池的二级电池材料，包括正极材料、负极材料、电解液、电池隔膜、和其他原材料产业；中游锂离子电池生产与组装要经过两个环节：1）将一定数量的电芯进行串并联组装成电池模组；2）电池模组加上热管理系统、电池管理系统（BMS）以及一些结构件组成完整的电池包，又称作电池PACK；下游锂离子电池主要应用领域是新能源汽车动力电池、消费电子、储能设备。从新能源汽车的成本构成看，动力电池属三大成本要素之一，而动力电池主要由正极、负极、隔膜以及电解液等组成，其中正极材料成本占比最多达45%。五、 锂离子电池行业全球市场现状受益于全球节能减排趋势及欧盟达成碳排放协议，全球锂电市场在2018年后进入需求高速发展时期。据统计，2020年全球锂电池需求量达到279GWh，其中动力电池需求量为127GWh，储能、3C等其他锂电池需求量为152GWh。预计到2025年，全球锂电池需求量将达到1223GWh。从供给情况来看，据统计，2020年全球锂离子电池出货量为298GWh，同比增长23%；其中消费电子电池出货量92GWh，同比增长7%，占比下滑至31%；动力电池出货量143GWh，同比增长31%；储能电池出货量为27GWh，同比增长53%。六、 下游需求旺盛推动离子电池行业市场发展目前锂离子电池电解液行业的下游应用仍在不断丰富中。在动力电池应用领域，全球汽车电动化趋势愈发明朗，新能源汽车行业发展迅速，渗透率不断提升，带动动力电池装机量迅速提升。七、 锂离子电池行业发展态势（一）锂离子电池加速替代其他二次电池二次电池主要包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池四大类。自1991年日本索尼第一次将锂离子电池实现商业化以来，锂离子电池已广泛应用于消费电子、新能源汽车和储能等领域。根据艾瑞咨询数据显示，我国锂离子电池销售规模占我国电池行业整体销售规模的比重由2014年的179%上升至2018年的429%。与其他二次电池相比，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、重量轻、体积小、自放电小、无记忆效应、循环寿命长、充电快速等优势，同时由于不含铅、镉等重金属，无污染、不含毒性材料，对人体无危害。此前，制约锂离子电池替代传统二次电池的主要因素是锂离子电池价格相对其他二次电池偏高，但近年来随着锂离子电池制造技术和生产工艺的进步、生产规模的提升，锂离子电池的价格已大幅下降。以锂离子电池和铅酸电池对比为例，锂离子电池的能量密度可以达到铅酸电池的4倍以上，循环寿命也是铅酸电池的3-4倍，能量转换效率可达97%，且锂离子电池不含铅等重金属，更加环保。目前，锂离子电池的价格已经降至铅酸电池的2倍不到，从单次循环使用成本来看，锂离子电池成本已经低于铅酸电池。由于锂离子电池性能较其他二次电池更加优异且更加环保，随着制造成本和价格的不断下降，未来锂离子电池在全应用场景加速替代其他二次电池将是大势所趋。（二）动力锂离子电池行业竞争加剧新能源汽车行业为国家大力坚定支持的战略性新兴行业，近年来实现了快速发展。碳排放政策（双积分政策）的引导、财政补贴政策以及其他相关政策的支持，是驱动新能源汽车行业增长的重要因素。然而，受宏观经济波动、相关政策支持力度下滑、中美贸易战、突发事件（如新冠肺炎疫情）等多重因素影响，新能源汽车行业的发展也呈现出明显的波动起伏。但从中长期发展趋势来看，随着电池成本不断降低、充电基础设施日趋完善、安全性逐步提升等下游消费者痛点问题的解决，新能源汽车行业未来增长趋势明确。随着新能源汽车补贴政策力度的滑坡甚至取消，新能源汽车行业将迎来更加市场驱动化的竞争，高端需求和性价比需求等多层次需求分化、显现。在新能源汽车行业快速发展的背景下，新能源汽车动力锂离子电池行业发展迅速，国内厂商新能源汽车动力锂离子电池装机量逐年提升。动力锂离子电池行业需要高资本投入，高技术要求，高人才配置，有较高的市场壁垒和准入门槛，近年来随着新能源汽车补贴政策力度的滑坡，动力锂离子电池技术的更新迭代，在激烈的市场竞争过程中，部分参与者已逐步被市场淘汰。根据赛迪研究院数据，2020年我国新能源汽车市场共计72家动力电池企业实现装机配套，相较2019年减少了7家，行业集中度不断提升。未来随着新能源汽车补贴政策的取消，新能源汽车动力锂离子电池行业格局还将不断变化，未来市场竞争将进一步加剧。（三）消费锂离子电池行业稳中有升消费锂离子电池下游应用领域十分广泛，涉及到生活的方方面面，与居民日常生活息息相关。随着消费电子产品行业规模不断扩大，消费锂离子电池产品的性能提升、成本降低、性价比提高等发展趋势为相关消费电子产品的热销提供了可能。未来随着5G网络的深化普及，移动互联技术的广泛渗透，人工智能技术的快速发展，消费电子产品的智能化、无绳化、网联化趋势进一步加速，新的消费电子产品将不断推陈出新，且消费类电子产品技术发展迅猛，产品迭代更新迅速，消费电子产品的增量市场与存量市场并存发展，配套的消费锂离子电池行业稳中有升，未来市场前景广阔。（四）储能锂离子电池行业高速发展储能锂离子电池行业近年来发展迅猛，主要受4G基站备用电源铅酸换锂电、5G基站建设、海外家庭储能、光伏电站建设等需求因素影响，这得益于锂离子电池技术的快速发展，进一步提高了电池能量密度，降低了单位瓦时成本，并以其安全、稳定等优越性能抢占了市场。根据高工产研（GGII）数据显示，2021年我国储能类锂离子电池出货量为48GWh，同比增长19630%。储能锂离子电池市场目前已初具规模，未来随着新基建的快速铺开、海外家庭储能市场的持续放量以及其他应用场景的优化升级，储能锂离子电池市场将继续高速发展。此外，根据2020年国网1号文国家电网关于全面深化改革奋力攻坚突破的意见，电力储能再次被国家电网定位为战略性新兴产业，预计未来将获得高速增长。八、 中国锂电池市场规模分析在国家各种支持政策的刺激下，我国新能源汽车产量快速增长，对动力锂离子电池的需求量将超过140亿瓦时左右，再加上电动自行车对锂离子电池的需求，2015年动力电池市场规模将超过250亿元，IT用锂离子电池市场约为640亿元，储能用锂离子电池市场为30亿元，2015年我国锂离子电池产品销售收入估计约920亿元，同比2014年增长28%以上。由于动力电池需求的快速扩大，导致碳酸锂、六氟磷酸锂等材料产能不足，从2015年第三季度开始，材料价格飞速上涨。电池产品涨价的呼声日益高涨。在国家各种支持政策的刺激下，我国新能源汽车产量快速增长，对动力锂离子电池的需求量将超过140亿瓦时左右，再加上电动自行车对锂离子电池的需求，2015年动力电池市场规模将超过250亿元，IT用锂离子电池市场约为640亿元，储能用锂离子电池市场为30亿元，预计2015年我国锂离子电池产品销售收入将超过920亿元，同比2014年将增长28%以上。由于动力电池需求的快速扩大，导致碳酸锂、六氟磷酸锂等材料产能不足，从2015年第三季度开始，材料价格飞速上涨。电池产品涨价的呼声日益高涨。锂离子电池自1991年由日本索尼首次商业化以来，市场规模从无到有，先后超越镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池，发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品。锂离子电池通过性能优势，和快速下滑的价格，市场规模逐步扩大，而需求增长直接导致行业产能扩张、制造成本下降，又反过来刺激市场需求进一步提升。锂电池需求重心正处于由消费类电子产品的小电池市场向电动交通工具的动力电池市场转移的发展阶段，同时工业和储能市场也开始启动。其中电动交通工具以电动汽车和电动自行车为代表，工业和储能市场主要以移动通信基站电源市场为代表。电动交通工具市场对锂电池的需求呈现出高速增长的态势，未来5年电动汽车市场对锂电池需求爆发。在电动自行车市场，随着性价比提升，锂电池已开始规模化替代铅酸电池，2014年电动自行车市场使用锂电池的新品占比在20%左右，据预测，2020年占比将达95%以上。电动汽车市场是未来5年锂电池市场规模增长的最大动力，2014年电动汽车对锂电池的需求量占锂电池总需求量的比重由2011年的66%迅速提升至167%，成为仅次于智能手机的锂电池第二大细分市场，据专家预测，2016年将以2071万kWh的需求量和22%的市场份额成为最大细分市场，2020年将以314%的市场份额超越整个消费类电子产品市场，届时需求总量将超过6200万kWh，CAGR约32%。移动通信网络由3G向4G甚至5G方向发展，要求在人口密集地区高密度建设大量小微型移动通信基站，锂电池成为此类基站电源的最佳选择，未来几年锂电池在基站电源市场的应用有望高速发展。同时，为降低电动汽车的售价，日产、特斯拉、通用汽车、三菱汽车、戴姆勒-奔驰、比亚迪等知名车企已纷纷尝试将车载电池扩产或回收二次利用，开发家庭储能市场，以降低车载电池的价格。锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，是二次电池技术中能量密度最高、综合性能最好的电池，其市场份额自诞生之日起便逐年提升。与其他充电电池相比，锂离子电池具有高能量密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点。锂离子电池已经占据了手机、笔记本电脑等消费电子类产品电池的主要市场，未来随着锂电生产工艺和电池性能的进一步提升，将占据储能电池、动力电池等领域的主要市场。2016年中国锂电池的产量达到7842亿只，同比增长40%。各类锂离子电池的制造可统一分为极片制作、电芯组装、电芯激活检测和电池封装四个工序段。极片制作工艺包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、极耳成型等工序，是锂离子电池制造的基础，对极片制造设备的性能、精度、稳定性、自动化水平和生产效能等有着很高的要求；电芯组装工艺主要包括卷绕或叠片、电芯预封装、注电解液等工序，对精度、效率、一致性要求很高；电芯激活检测工艺主要包括电芯化成、分容检测等；电池封装工艺包括对构成电池组的单体电池进行测试、分类、串并联组合，以及对组装后的电池组性能、可靠性测试。锂离子电池的生产工艺复杂，不同型号的锂离子电池的生产工艺不同，甚至同一型号但不同的电池生产商所用生产工艺也不同。国外企业单一设备精度高，价格昂贵。目前，日本和韩国的锂电设备居于世界领先地位，相对于国内研发起步早，设备精度高、自动化程度较高、性能优越、技术更加成熟，价格也相对价高。企业分工精细，基本上都是从事单一设备的研发制造，如国外生产锂电卷绕设备的企业主要有日本皆藤、CKD以及韩国的Koem；生产涂布设备的企业主要有东芝、富士、东丽、平野；生产分条设备的企业主要有日本的西村等。九、 锂离子电池行业面临的机遇与挑战（一）国家政策大力支持锂离子电池行业发展我国锂离子电池行业已逐步实现从无到有、由弱到强的转变。近年来，国家陆续出台多项对锂离子电池行业的鼓励支持政策，对行业规模的进一步扩大起到了极为重要的推动作用。电子信息产业调整和振兴规划中提出，要提高新型锂离子电池、薄膜太阳能电池等产品的研发生产能力，初步形成完整配套、相互支撑的电子元器件产业体系，并于2014年将锂离子电池材料作为电子核心基础工业中关键电子材料列入国家重点新产品计划支持领域（2014年）。为贯彻落实国家十三五规划纲要和中国制造2025，工信部在2016年8月发布轻工业发展规划（2016-2020年），指出要推动电池工业向绿色、安全、高性能、长寿命方向发展。加快锂离子电池高性能电极材料、电池隔膜、电解液、新型添加剂及先进系统集成技术。同年11月，工信部又印发了锂离子电池综合标准化技术体系，制定工作目标到2020年，锂离子电池标准的技术水平达到国际水平，初步形成科学合理、技术先进、协调配套的锂离子电池综合标准化技术体系。为加强锂离子电池行业管理，引导产业转型升级，推动锂离子电池产业健康发展，2019年1月工信部发布锂离子电池行业规范条件（2018年本），指出鼓励企业加强顶层设计，促进自动化装备升级；鼓励企业积极开展智能制造，降低运营成本，缩短产品生产周期，提高生产效率，降低产品不良品率，提高能源利用率，推动自动化水平提高。国家相关部门对锂离子电池行业多项鼓励政策的发布，明确显示出国家对锂离子电池产业发展的肯定与支持，对行业快速发展、加速产业升级具有积极意义。（二）锂电池产业链不断完善在我国相关政策的大力扶持和下游消费需求有效支撑的作用下，我国锂离子电池产业经过十余年的发展和完善，不仅在电芯制造这一核心领域取得了长足的发展，而且已逐步建立起包含锂矿采选、材料供应、电芯及PACK、电池回收等各个环节的完整产业链，并且受益于我国锂离子电池行业生产规模的不断扩大，我国锂电产业链产值也在迅速提升。根据高工产研（GGII）数据显示，2018年我国锂电产业链产值已突破3，100亿元，同比增长13%。我国锂电生产设备的技术水平也在不断提升，据高工产研（GGII）统计，中国锂电设备的国产化率已经超过85%，尽管在部分高端设备产品上与国际一流水平还存在一定差距，但是已完全可以实现锂离子电池所有生产环节所用设备的国产化供应，中国企业已具备提供整条锂离子电池生产线的能力，并且已有国内企业将生产设备供应至三星、索尼等企业的电池生产线。完整的产业链结构以及配套产业水平的提升将大幅减少我国锂电产业的设备进口量，降低成本，有利于产业的持续稳定健康发展，巩固我国在全球锂离子电池产业中的中心地位。（三）锂离子电池安全问题持续引发社会关注在锂离子电池问世初期，安全性是制约其大规模商业化的重要瓶颈之一。随着锂离子电池行业的不断发展和技术不断升级进步，锂离子电池的安全性能实现了大幅提升，但其安全隐患仍然不容忽视。从手机、笔记本电脑中的消费类锂离子电池，到新能源汽车中的动力锂离子电池，近年来关于锂离子电池的安全事故仍时有发生。根据新闻报道不完全统计，2020年我国新能源汽车发生起火等安全事故超过100起，与2019年不相上下。2021年4月，北京集美大红门25MWh直流光储充一体化电站发生起火爆炸事故，导致两名消防员牺牲。锂离子电池安全事故时有发生，这使得锂离子电池的安全问题持续引发社会关注。引发锂离子电池安全事故的原因主要有过充、不恰当使用等导致电池温度过高，受到外部猛烈的碰撞、挤压导致电解液外溢，电池内部短路导致起火，电池胀气、电解液外溢等。即便是在锂离子电池技术发展日趋成熟的今天，安全性能仍然是锂离子电池产业发展中最重要的议题。十、 政策推动离子电池行业发展新能源，新材料，新能源汽车行业作为战略性新兴产业与先导产业同时受国家相关产业政策支持，具有巨大的发展空间。锂离子电池属于新能源产业，面对日益紧迫的环保压力，我国出台了多项法律法规和政策以大力支持锂离子电池材料行业的整体发展。十四五国家战略性新兴产业发展规划明确提出深入实施制造强国战略，大力发展新能源、新材料等战略性新兴产业。相关政策的出台促进了锂离子电池材料行业的健康发展。