鋰電池負極材料深度研究
時間:2016-04-07 10:47來源:澄泓研究 作者:西顧
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隨著行業不斷發展，市場競爭的加大，鋰電池負極材料供應將出現供大于求的情形，加之，人工成本上漲及原材料價格波動等因素的影響，行業整體利潤將呈現下滑趨勢。
分析觀點
●2015年我國負極材料產量7.28萬噸，同比增長42.7%；國內負極材料產值為38.8億元，同比2014年增長35.2%。2015年負極材料均價保持下滑，幅度在5%~10%。
●未來2~3年石墨類負極材料仍會作為主流，預計產量將保持年20%左右的增長。天然石墨主要用在數碼產品及筆記本電腦上，人造石墨多用于交通工具領域，其增長速度會高于負極材料的增長速度。而天然石墨的增長會低于負極材料的增長速度。
●負極材料的投資邏輯是建立在巨大的下游鋰電池需求上，雖然價格趨勢向下，但龍頭企業因產能集中，出貨量增加，會提升盈利水平。
新能源汽車高速發展，鋰電池材料將充分受益。鋰離子電池性能優越，用途廣泛，前景最為廣闊。相對于鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池等二次電池，鋰電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電率小、無記憶效應和綠色環保等突出優勢。鋰電池隨著技術的不斷進步已經在人們的生活中得到了廣泛的應用，如便攜式電子產品、新能源汽車、儲能等領域。尤其是新能源汽車產業，發展新能源汽車已經上升為國家戰略，國家已提出了發展方向、戰略目標、主要任務及政策措施，新能源汽車發展正面臨千載難逢的歷史機遇。隨著一系列新能源汽車扶持政策即將出臺，中國新能源汽車在“十三五”期間將快速發展，屆時將帶動鋰電池材料快速增長。
鋰電池構成材料
鋰離子電池的主要組成部分包括正極、負極、電解液和隔膜等，統稱為鋰電池四大材料，上述材料在電池成本中所占的比例不同。其中，正極材料占40%左右，電解液占16%左右，隔膜占21%左右，負極材料僅占5%。因此，可以說正極材料的成本直接決定鋰電池成本的高低。
在鋰電池四大材料中，負極材料的技術相對最成熟。通常將鋰電池負極材料分為兩大類：碳材料和非碳材料。其中碳材料又分為石墨和無定形碳，如天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等；其他非碳負極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。
鋰電池負極材料處于鋰電池產業中游的最核心的環節，按電池成本分布，鋰電池負極材料及其他占比鋰離子電池總成本的28%左右。好的負極材料應該滿足如下要求：比能量高、相對鋰電極的電極電勢低；充放電反應可逆性好；與電解液和粘結劑的兼容性好；比表面積小(<10m2/g)；振實密度高(>2.0g/cm3)；嵌鋰過程中尺寸和機械穩定性好；資源豐富、價格低廉；在空氣中穩定、無毒副作用。目前主要是中間相碳微球(MCMB)、天然石墨(NGR)和硬碳(HC)。
負極材料在國內已幾乎全部實現產業化。目前，國內負極材料產能也較大，基本能滿足國內市場的需求。高工產研鋰電研究所(GGII)調研顯示，2015年我國負極材料產量7.28萬噸，同比增長42.7%；國內負極材料產值為38.8億元，同比2014年增長35.2%。2015年負極材料均價保持下滑，幅度在5%~10%。雖價格整體下降，但負極材料產值增速接近產量增速，因為負極材料的結構在發生變化。受動力電池帶動，2015年國內負極材料的需求增長最快的是人造石墨，而人造石墨的均價高于天然石墨。
全球負極材料總出貨量中天然石墨占比55%，人造石墨占比35%，中間相炭微球占比7.4%，鈦酸鋰、鋅、硅合計占比約1%。綜合而看石墨類負極材料占總出貨量的90%。全球來看，目前鋰電池負極材料生產企業主要在中國和日本，中國的優勢是石墨資源，日本優勢是技術。負極材料產品市場呈現出明顯的寡頭壟斷格局，負極材料市場集中度高決定了行業盈利的相對穩定，但是國內產能的集中建成，預計產品價格會小幅走低。
硅合金和鈦酸鋰等負極新材料有望大幅提高產品性能。隨著鋰電池交通工具以及儲能領域的快速增長，由于石墨類負極的高性價比，未來2~3年石墨類負極材料仍會作為主流，我們預計產量將保持年20%左右的增長。天然石墨主要用在數碼產品及筆記本電腦上，人造石墨多用于交通工具領域，其增長速度會高于負極材料的增長速度。而天然石墨的增長會低于負極材料的增長速度。從技術來講，石墨負極材料的性能逐漸趨于理論值，如石墨的克容量為372mAh/g，目前部分廠家產品可以達到365mAh/g，由于生產工藝和固有缺陷，這已經基本達到極限值。
鋰電池下游需求分析
全球鋰電池產業呈現在東亞地區集聚的現象，中、日、韓三國幾乎占據了全球鋰電池市場所有的份額，但各國的產業重點并不相同。日本鋰離子電池產業的發展偏重于動力電池，其國內動力型鋰離子電池份額已經超過消費型鋰離子電池，占據了優勢地位。與日本相反的是，韓國鋰離子電池產業與其本國三星、LG等消費類電子產品制造廠商緊密聯系，其更偏重于消費型鋰電池的發展，消費類電子產品類鋰電池仍占據其產量的較高份額。在中國市場，鋰離子電池產業一直保持穩健的增長勢頭，我國鋰電池市場規模在全球市場的份額呈現逐年穩步上升的態勢，年均增長率為2%，由2011年的21%逐步增長至2014年的27%，僅次于韓日兩國，為世界第三大鋰離子電池生產國。
鋰電池材料下游需求主要在小型電池(消費電子)、動力電池(新能源汽車)、儲能等領域。根據統計，2015年全球鋰離子電池總產量達到了100.75Gwh，其中小型電池占比66.28%、動力電池占比28.26%、儲能電池占比5.46%，動力電池領域的占比對比2014年增長接近一倍：
1、小型電池方面：由于消費電子滲透率較高，消費電子領域對于鋰離子電池的需求趨穩，基本保持10%左右的增長率。
2、動力電池方面：新能源汽車領域的高速增長將帶動動力電池產業高速增長。
2015年新能源汽車出現井噴態勢，2015年我國累計生產新能源汽車37.90萬輛，同比增長400%。2016年，中汽協預測預測新能源車銷量為70萬輛，對比2015年將增長一倍，在這種增速下，由于消費電子需求趨穩，動力電池占比將繼續提高，我們預計2016年動力電池占比將超過50%。
3、儲能領域的發展對于鋰離子電池的需求巨大
到目前為止，針對不同的領域、不同的需求，人們已提出和開發了多種儲能技術來滿足應用。全球儲能技術主要有物理儲能、化學儲能(如鈉硫電池、全釩液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池等)、電磁儲能和相變儲能等幾類。鋰離子電池儲能則是目前儲能產品開發中最可行的技術路線。
由上面分析可以得知，未來對電池消費增長拉動最大的將是動力電池方面和儲能方面。根據預測，2016年動力及儲能鋰電池總需求約3420萬KWh。動力電池需求中還包括了電動自行車、代步車等，其中鋰電自行車近兩年增長迅速，占整個動力電池的份額約10%。此外，儲能及工業方面，鋰電池也正在快速發展，通信后備電源中已經開始廣泛使用磷酸鐵鋰電池來替代鉛酸電池，整個市場正在快速起量，微電網儲能也進入了比較大規模的實驗階段。綜合來看，預計2016年國內動力電池總需求在3420萬KWh，同比增長30%。
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