最新发布的《2030年前碳达峰行动方案》指出,到2030年,当年新增新能源、清洁能源动力的交通工具比例达到40%左右。2020年我国汽车销量为2531.1万辆,以此来算,2030年新增新能源汽车将达1000万辆。
高工产业研究院(GGII)根据新能源汽车交强险口径数据统计显示,2021前三季度国内新能源汽车销量约182.6万辆,同比增长46%;动力电池装机量约 83 GWh,同比增长152%。加上欧美新能源汽车销量,全球动力电池装机量超160GWh,同比增长翻倍。
GGII的保守判断是,2025年中国电动汽车的渗透率将达到 35%,预计锂电池出货较 2020年将增长5倍。若按照目前产能的 60%到70%来预测,材料现有及规划产能需要达到2020年的 8倍以上。
从装机量电池类型来看,2021前三季度三元动力电池装机量约 48GWh,同比增长105%;磷酸铁锂动力电池装机量约 35GWh,同比增长274%。其中,磷酸铁锂动力电池装机量占比由去年前三季度的 28%提升至42%。
据高工锂电不完全统计,今年前三季度国内锂电池合计新增规划产能已经超过 1TWh,达到 1157 GWh。本轮产能扩张的单家企业规模体量从十GWh向百GWh跃升,根据公开信息显示,宁德时代产能规划超500 GWh、中航锂电 300 GWh、国轩高科 300GWh、蜂巢能源 200 GWh。
从机遇来看,动力电池巨头扩张规模锚定百GWh,意味着将带动核心材料需求向10万吨甚至更大级别跨越。
按照1516GWh粗略测算,电解液、磷酸铁锂(按占比60%计算)需求均有望超过200万吨,负极材料150万吨,隔膜超220亿平方米(按湿法计算),碳酸锂/氢氧化锂需求超过100万吨,PVDF需求超过9万吨,六氟磷酸锂需求超过18万吨。
市场需求大幅增长直接刺激锂电材料产能大规模扩充,以四大主材为例,截至2021年8月,高工锂电不完全统计,2021三元正极总规划扩产超120万吨、铁锂正极超240万吨,负极超115万吨、电解液超80万吨、隔膜扩产超100亿平。
电池
只考虑汽车用的动力电池的话,全球动力电池企业正常情况下的销售额是不可能超过 两万亿人民币。
在动力电池领域,宁德时代LFP电池便是其中之一,强势推动LFP电池回归乘用车配套,大有反超三元之势。自配套国产Model 3标准版续航车型短短1年,宁德时代LFP电池已获得特斯拉高度认可并在全球范围内推广,特斯拉明确其标准续航版全面换装LFP,且未来LFP电池车型占比2/3。
特斯拉现象级拉动及背书,LFP电池在国内外车企迎来换装潮。GGII数据显示,2021年前三季度中国LFP动力电池装机量占比较去年同期28.2%提升至41.9%,Q3单月装机占比更是反超三元。
电动工具电池领域,日韩企业大规模推出,以亿纬锂能、海四达、天鹏电源为代表的中国企业的圆柱电池产品,凭借性能、规模、成本等综合优势加持,开始扮演“主角”,并集体开启翻倍式的产能扩张。
GGII的判断是,随着中国锂电企业在国际电动工具市场的加快渗透,预计到2025年,中国电动工具出货量将达15GWh,年复合增长率超过22%。
储能电池领域,海外储能需求旺盛,电网侧储能电池需求向千兆瓦级迈进,叠加持续升温的家用储能市场,以宁德时代、亿纬锂能、派能科技、瑞浦能源等企业代表的LFP电池,凭借低成本、高安全性及长循环寿命等特性,切入全球储能电池赛道。
电网侧来看,宁德时代、亿纬锂能相继拿下美国储能系统集成商Powin Energy储能电池GWh级别订单,此外宁德时代已经进入特斯拉Megapack储能电池供应链,开启新的增长级。
用户侧来看,全球TOP5储能系统提供商中中国企业独占两席,而派能科技、瑞浦能源、鹏辉能源等电池企业产能满产满销,部分订单排产预计到明年底。
LFP正极材料
GGII数据,2021年前三季度中国 LFP正极材料出货量30.8万吨,同比增长302.6%。其中出货量TOP 5企业市场集中度有所下降,2021上半年TOP 5企业市场份额为63.3%,较2020年全年83%下降近2成。去年出货量靠前的有湖南裕能、德方纳米、湖北万润、常州锂源等。
按 LFP材料生产工艺主要有固相法+磷酸铁、固相法+草酸亚铁、液相法+硝酸亚铁3种技术路线。固相法工艺简单,产品克容量较高,但相比液相法物料混合不均匀,且较为依赖磷酸铁产能,固相法+草酸亚铁生产安全风险高;液相法+硝酸亚铁溶剂混合均匀,产品一致性高,且缓解前驱体供应瓶颈,但生产管控难度较大。
当前,LFP领域玩家主要有专业磷酸铁锂材料企业、其他领域锂电材料企业切入、磷化工和钛白粉企业跨界三类。
①专业磷酸铁锂企业:包括德方纳米、江西升华、湖北万润、湖南裕能等,拥有专业优势,开发不同于磷酸铁的差异化工艺建立竞争壁垒,如德方纳米采用液相法+硝酸铁工艺, 江西升华采用固相法+草酸亚铁工艺等。
②锂电材料企业:包括天赐材料、贝特瑞、当升科技、厦钨新能等三元正极及电解液企业,寻求与原有业务协同,拥有深刻电化学理解和基础研发优势;
③化工企业:包括新洋丰、川发龙蟒、川金诺、川恒股份、龙佰集团、中核钛白、安纳达、司尔特等磷化工和钛白粉企业跨界企业,拥有原料端循环一体化成本优势,延伸至下游磷酸铁锂。
多方势力入局LFP材料一体化的逻辑在于,LFP材料需求及生产规模日益扩大,集约式与一体化发展对原料掌控、加工、环保等优势凸显,而与核心原材料一体化兼顾原材料供应与成本控制,进一步强化原料端生产制备过程的流程再造和技术优化。
磷酸铁锂正极工艺大致流程是,处在磷酸铁锂产业链上游的磷矿石,通过湿法或热法生产磷酸一铵、磷酸二胺和高纯度磷酸,随后高纯度磷酸和磷酸一铵通过磷铁反应、PH调节得到磷酸铁,磷酸铁与碳酸锂进一步加工制成磷酸铁锂正极。
这其中,磷酸铁为LFP正极的核心,成本占比近4成,而磷源又是磷酸铁的重要成本支撑,主要为电池级磷酸一铵和高浓度磷酸。因此,贯穿于整个工艺的磷资源在磷酸铁锂制备中占据较为重要位置。
电解液 — 锂盐、溶剂和功能添加剂
电解液主要由锂盐、溶剂和功能添加剂三部分材料配比而成,而添加剂在全部电解液中的质量占比约为5%。
10月15日,永太科技公告,将调整子公司永太高新项目建设内容,改投建年产13.4万吨液态锂盐产业化项目,包括年产6.7万吨六氟磷酸锂溶液及年产6.7万吨双氟磺酰亚胺锂溶液。
1GWh动力电池对应约需130-140吨固态六氟磷酸锂,一吨固体大约能够换算成3.3吨的液态六氟磷酸锂。此次永泰科技建设的6.7万吨液态6F折合为固态约2万吨固态6F与旧方案保持一致。永太科技此次投建的6.7万吨液态六氟磷酸锂将满足约150GWh动力电池产能配套。
10月30日,多氟多年产2万吨六氟磷酸锂及添加剂项目在阳泉高新区新材料产业园举行奠基仪式。该项目总投资10亿元,分两期进行建设,建设周期均为12个月,一期项目计划于2022年12月底前投产,二期项目计划于2024年12月底前投产。
多氟多现有六氟磷酸锂产能1.5万吨/年,明年年底计划新增产能2万吨,新项目投产以后,其总产能将超过5万吨/年。
供需矛盾日益紧张,除多氟多外,天赐材料、永太科技、金石资源、天际股份、三美股份、杉杉股份等多家企业纷纷加码六氟磷酸锂,扩充产能。据不完全统计,新增产能超30万吨。
常用的电解液添加剂主要有 碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和亚硫酸丙烯酯(PS)和DTD等。VC和FEC是目前市场中较为主流的添加剂,两者合计占添加剂市场份额接近60%。
其中,VC能使溶剂分子优先在负极表面形成致密的SEI膜,随着VC纯度的增加,形成的SEI膜致密性增加,从而增加锂电池的能量密度和使用寿命。FEC是为高倍率动力电池电解液定向开发的核心添加剂,能增强电极材料的稳定性。
下游锂电需求旺盛导致锂电相关材料需求暴涨。VC也在多重因素作用下进入价格上升通道,助推电解液价格上涨,在电解液成本中的占比飙升至25%,成为仅次于溶质(六氟磷酸锂)的材料。
目前国内VC有效总产能不足1万吨,且新建产能释放周期普遍需要2年左右,导致短期内VC整体供给依然紧张,新增产能释放缓慢。此外,VC在环评建设、生产工艺、提纯技术、贮存技术以及产品验证方面的要求比较严格,技术壁垒比较高,导致企业在投扩产方面较为谨慎。
VC生产原材料一般需要用的溶剂碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC),而EC和DMC也是电解液的重要原材料。由于下游需求旺盛,EC和DMC也进入价格上涨通道,导致VC生产成本上升。
国内企业扩产计划:
其中,天赐材料控股浙江天硕,并投资9.35亿元建设年产4.1万吨锂离子电池材料项目(一期),一期建设VC 年产20000吨;新宙邦控股江苏瀚康,并投资12亿元建设年产5.9万吨添加剂项目,产品包括VC和FEC。新增产能陆续释放之后,明年底国内VC总产能将达到2.5-3万吨,预计国内VC市场供应紧张的情况有望在2022年得到逐步缓解,价格从高位回落至正常区间。
锂电隔膜
GGII初步调研数据显示,2021Q3中国动力电池出货量56GWh,同比增长接近150%。Q3隔膜出货量约20亿平方米。
需求拉动下,头部隔膜企业几乎满产满销,带动业绩大幅增长,其中星源材质、恩捷股份Q3净利均同比翻番。沧州明珠表示锂离子电池隔膜产品销量较上年同期增长,产品单位成本较上年同期降低,盈利能力提升;中材科技隔膜加速产能释放,销量及盈利水平较去年同期增幅较大。
恩捷股份表示,第三季度锂电池隔膜出货量约8亿平方米,目前每月出货均比上月增长1000-2000万平。其预计明年需求会更强劲,未来3-5年隔膜供应处于偏紧状态。未来几年将以每年新增25条生产线为目标进行产能扩展和产线建设。
星源材质今年已与LG化学签订4.5年内43.11亿元湿法涂覆膜供应合同、与Northvolt签订33.4亿元隔膜供应合同。其预计2021全年出货有望超过11亿平米。
行业判断,当前全球主流锂电隔膜企业供给与需求持续紧平衡,按照目前的扩产节奏(隔膜扩产建设周期大致需要2-3年),叠加隔膜设备厂商产能有限,预计全球隔膜维持至少2-3年的紧平衡。
目前,国内湿法隔膜主流产品价格在1.23-2.9元/平方米,国内湿法涂覆膜主流产品2.1-3.4元/平方米,国内干法隔膜主流产品0.93-1元/平方米。
国内企业扩产计划
3月,日本旭化成宣布投资300亿日元(约合18亿元)在宫崎县建设新工厂,规划年产能3.5亿平方米,计划于2023年上半年开始。
4月,韩国SKIET宣布投资1.1万亿韩元(约合64亿元)在波兰建设其第三、四家电池隔膜工厂。其预计到2023年底的隔膜总产能将达到18.7亿平米,是目前产能的三倍以上。
10月,日本东丽与LG化学宣布将在匈牙利合资运营电池隔膜公司,双方总投资将超过1万亿韩元(约合55亿元),目标是到2028年电池隔膜年产能达到8亿平方米。
上述国外4家企业的隔膜产能合计新增30.2亿平方米,算上国内企业扩增产能,总共新增约198.6亿平方米。
按照1GWh锂电池需求隔膜约1500万平方米估算,198.6亿平方米将实现配套1324 GWh锂电池需求。
GGII数据显示,预计到2025年全球新能源汽车渗透率将达到20%以上,将带动全球动力电池出货量达到1100GWh;2025年全球储能电池出货量将达到416GWh。
这意味着,理论上今年供给端的隔膜规划产能(1324GWh)与2025年需求端(1516GWh)匹配基本相当,供需较为平衡。
但考虑到上述部分扩产项目在2027-2028年落地,若将需求时段拉远,到2030年全球动力电池的需求量将达到2700GWh,意味着届时全球隔膜还面临超1TWh的动力电池配套产能缺口。
头部隔膜企业的设备基本采用进口,目前全球主要隔膜设备厂商仅有4家:日本制钢所、日本东芝、德国布鲁克纳、法国伊索普。
锂电池隔膜通常需要经过较长的试制时间、试制阶段,国内厂商认证时间约为9-12个月,国外厂商认证时间约为18-24个月,因产线及产品认证周期较长,对行业新进入者形成一定壁垒与风险。
负极材料
能耗“双控”政策助推,多地相继限电限产,锂电产业链也被部分波及,而石墨化因高能耗首当其冲,产能受限供需缺口拉大,逐步成为制约负极材料产能释放的瓶颈。
如国内石墨化产能占比近半的内蒙古地区,严控高能耗产业,限电影响石墨化减产约40%,包括杉杉、紫宸、斯诺等负极企业石墨化产能受到了不同程度影响,其中头部负极企业整体影响10-20%,中小企业无奈关闭。
为应对原材料、石墨化价格上涨压力,负极材料一体化布局,提升石墨化、碳化等自供比例已经成为必然趋势及迫切需求。据测算,石墨化自供比例提升20%,毛利率可提升近6%。
为此,2021年以来,包括璞泰来、杉杉股份、凯金能源、中科电气、尚太科技、翔丰华等人造石墨负极头部企业均在加速扩产石墨化产能及负极材料一体化项目,扩产涉及金额超250亿元。
璞泰来的负极业务已形成从原料针状焦的供应、前工序造粒、石墨化加工、碳化包覆到负极材料产成品的一体化负极材料产业链布局。目前具备6万吨石墨化加工及5.5万吨碳化加工的配套产能。
通过对负极材料一体化的运作,璞泰来大大降低负极材料生产的成本,提高负极材料的毛利率。璞泰来2020年负极材料毛利率为31.09%,同比增长4.23%。
截至2020年杉杉已经具备10万吨的年产能,2021年位于包头的二期6万吨项目计划投产,同时了解到杉杉正在各地扩产拿地,进一步扩充产能。2020年杉杉负极材料毛利率为27.7%,同比增长1.91%。
此外,头部负极企业与上游原材料的深度绑定正在成为趋势,如近期璞泰来入股茵地乐锁定水溶性粘结剂产品的稳定供应;杉杉科技与锦州石化的合作等。
综合来看,负极材料一体化布局及产业链上下游整合趋势确定,正在成为头部负极材料企业进一步拉大与后面及新进入企业差距的有效砝码。