鋰電池技術(shù)與儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)對(duì)接將降低成本

    電池技術(shù)路線(燃料、鎳氫、超級(jí)電容等)一直有爭(zhēng)議。而Tesla千兆鋰電池工廠的開工，至少說(shuō)明Tesla對(duì)鋰電池中期發(fā)展有信心。盡管可能會(huì)有企業(yè)跳出Tesla的框架另起爐灶，但不可否認(rèn)的是，更多的國(guó)家和企業(yè)(尤其是中國(guó))會(huì)作為跟隨者和模仿者參與其中，而產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步速度往往與參與者的數(shù)量正相關(guān)。我們認(rèn)為技術(shù)路線的基本確定，會(huì)加速產(chǎn)業(yè)的集群，產(chǎn)業(yè)集群會(huì)加速技術(shù)進(jìn)步，并且由于鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)比較成熟，而且分工明確，成本下降空間大。

    在技術(shù)路線確定，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加速成本下降的過(guò)程中，不僅是新能源汽車，儲(chǔ)能的需求也會(huì)快速甚至爆發(fā)式增長(zhǎng)。電動(dòng)車的電池可與儲(chǔ)能天然緊密對(duì)接。電動(dòng)車對(duì)鋰電池的質(zhì)量要求高，而儲(chǔ)能則不然，待新能源汽車市場(chǎng)啟動(dòng)后，可以將置換或者淘汰的車用電池用于儲(chǔ)能(充電樁或者家用的系統(tǒng))，這樣多次利用，成本會(huì)大幅攤薄;鋰電池的成本下降不但會(huì)帶動(dòng)電動(dòng)車，也會(huì)帶動(dòng)光伏自發(fā)自用的需求。

    電解液、隔膜、正極材料和負(fù)極材料被稱為鋰電池的四大材料。

    相較于鋰電紛繁復(fù)雜的技術(shù)路線選擇，鋰的需求非常明確，只要是“鋰電池”就需要鋰，不論是碳酸鋰、氫氧化鋰，甚至是金屬鋰。當(dāng)前全球鋰資源供給呈高度壟斷態(tài)勢(shì)，三大鹵水廠商SQM、Rockwood、FMC合計(jì)占據(jù)了全球鋰市場(chǎng)45%的份額，鋰精礦供應(yīng)商Talison依托中國(guó)強(qiáng)勁需求成功二期擴(kuò)產(chǎn)，市占率2012年躍居首位，高達(dá)35%。三份鹵水+一份礦合計(jì)供應(yīng)了全球80%的市場(chǎng)。

    全球鋰供給與需求基本持平。基于對(duì)電動(dòng)汽車增長(zhǎng)的預(yù)期，不論是原有四家寡頭，還是新進(jìn)入者，均有產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。但是，由于資源品位不同、自然環(huán)境差異、融資進(jìn)展以及開發(fā)工藝試驗(yàn)等方面的不確定性，新進(jìn)入者規(guī)劃的產(chǎn)能并不能迅速轉(zhuǎn)化成產(chǎn)量，因此在中短期內(nèi)，供給仍主要由四家寡頭控制。

    正極材料方面，目前鋰離子電池正極材料選擇方向很多，主流材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等方向。正極材料約占整個(gè)電池成本的30-40%。

    負(fù)極材料方面，技術(shù)相對(duì)最成熟。通常將鋰電池負(fù)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(wú)定形碳，如天然石墨、改性石墨、石墨化中間相碳微珠、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳負(fù)極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。

    隔膜方面技術(shù)壁壘較高。鋰電池隔膜主要功能是使電池的正、負(fù)極分隔開來(lái)，防止兩極接觸而短路，同時(shí)允許電解質(zhì)離子于其間通過(guò);在電池過(guò)熱時(shí)，通過(guò)閉孔功能來(lái)阻隔電流傳導(dǎo)。

    目前隔膜的發(fā)展有兩條路線，對(duì)消費(fèi)電子類電芯而言，為了迎合美觀、便于攜帶的要求，輕薄化和提高能量密度是發(fā)展趨勢(shì)，一般采用單層PP、PE隔膜;對(duì)動(dòng)力電池而言，由于主要應(yīng)用在電動(dòng)自行車、汽車、儲(chǔ)能電站上，因此更注重安全性，通常采用多層功能性復(fù)合隔膜。

    我們預(yù)計(jì)2014-2016年全球鋰電池年需求增速在25-30%左右，到2016年，全球鋰電池隔膜市場(chǎng)將達(dá)到86億元左右，國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)規(guī)模在13億元左右。未來(lái)若電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能電站需求爆發(fā)，隔膜市場(chǎng)更有望大幅增長(zhǎng)。

    電解液由鋰鹽(六氟磷酸鋰)、溶劑、添加劑組成，其中六氟磷酸鋰是電解液成本最重要的組成部分，約占到電解液總成本的43%。

    2011年之前，國(guó)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的六氟磷酸鋰生產(chǎn)企業(yè)僅日本森田化學(xué)(張家港)和天津金牛兩家，本土的天津金牛2010年產(chǎn)能僅250噸，六氟磷酸鋰幾乎全部依賴日本，當(dāng)時(shí)Stella Chemifa、關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷了全球90%的市場(chǎng)份額。

    六氟磷酸鋰原本是電解液產(chǎn)業(yè)鏈條中技術(shù)壁壘最高的產(chǎn)品，但隨著國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)的突破，多氟多、九九久為首的國(guó)內(nèi)廠商快速擴(kuò)張產(chǎn)能，使得原本具有高壁壘高毛利率的六氟磷酸鋰盈利能力大幅下滑。

    目前全球動(dòng)力電池主要朝向三個(gè)方向發(fā)展：三元材料(NCA、NMC)、磷酸鐵鋰材料(LFP)以及錳酸鋰材料(LMO)，主要為兼顧能量密度、成本和安全性。其中三元材料具有較好的能量密度和功率密度，但安全性能較低，成本相對(duì)較高;磷酸鐵鋰安全性能較好，成本較低，但能量密度以及功率密度較差;錳酸鋰綜合性能較為均衡，無(wú)突出優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。

    以當(dāng)前新能源汽車廠商選擇路徑來(lái)看，一種是以美國(guó)、中國(guó)為主的磷酸鐵鋰為正極的電池路線，另外一種是以韓國(guó)、日本為主的三元材料、錳酸鋰為正極的電池路線，目前還未確認(rèn)哪種技術(shù)路線會(huì)成為最終的選擇，但因主流汽車生產(chǎn)廠商多為日系及美系汽車，而美系汽車鋰電池較多的由日韓鋰電企業(yè)供應(yīng)，因此動(dòng)力鋰電池更多是在三元以及錳酸鋰材料之間選擇。

    此外，就電池單體容量發(fā)展方向看，除Tesla使用小容量18650電池單體(單體容量3.1Ah)外，更多的是專注于大容量鋰電單體研發(fā)，如為日產(chǎn)Leaf提供配套電池的AESC公司，PHEV、EV用鋰電池多為單體容量33.1Ah的鋰電單體。但因大電池單體市場(chǎng)研發(fā)尚處于初級(jí)階段，成本較高，以Tesla Model S與日產(chǎn)Leaf為例，Leaf所用鋰電池單位儲(chǔ)能成本約為Tesla Model S的兩倍左右。使得市場(chǎng)上大多電動(dòng)汽車在電池組容量不大的情況下(約20Kwh)僅鋰電池成本就高達(dá)2-3萬(wàn)美元。從而在成本上限制了電動(dòng)汽車的電池組容量，進(jìn)而限定了整車的動(dòng)力性能。Tesla的成功將為整個(gè)動(dòng)力鋰電產(chǎn)業(yè)樹立標(biāo)桿，改變研發(fā)資源的配置路徑，鋰電池將會(huì)從專注于大容量單體的研發(fā)改為小容量單體、電池管理系統(tǒng)的研發(fā)，從而縮短電動(dòng)汽車革命的進(jìn)程。<