第一篇：鋰電池生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)深度報(bào)告

鋰電池生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)深度報(bào)告

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2020年，全球鋰離子電池市場規(guī)模有望達(dá)到 4500 億。其中，我國鋰離子電池市場規(guī)模有望達(dá)到 3000 億元，鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場空間則預(yù)計(jì)達(dá) 210 億元。當(dāng)前，鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場出現(xiàn)國產(chǎn)化趨勢，攪拌、涂布、卷繞、檢測為設(shè)備，未來生產(chǎn)線整體將向整合化、整線化、自動化發(fā)展。鋰電池需求增加、能源政策利好，推動鋰電生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)不斷發(fā)展 1.1 動力鋰電池的應(yīng)用占比 2020 年有望達(dá)到 70%

鋰離子電池根據(jù)應(yīng)用場景可分為動力、消費(fèi)和儲能三種。傳統(tǒng)的消費(fèi)鋰電池主要應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等 3C 類產(chǎn)品，2015 年占全球各類鋰電池出貨量的 62%，但隨著全球?qū)π履茉雌囆枨罅康脑黾樱M(fèi)類鋰電池應(yīng)用的占比逐年下降。根據(jù)中國報(bào)告網(wǎng)的預(yù)測，我國動力鋰電池在鋰電池全部應(yīng)用中的占比有望從 2015 年的 34%上升至 2020年的 70%，動力電池將成為鋰電池的主要應(yīng)用場景。此外，儲能鋰電池作為新興應(yīng)用場景也逐漸受到重視，預(yù)計(jì)市場占比從 2015 年的 6%小幅上升至 2020 年的 8%。

全球市場規(guī)模 2020 年有望達(dá)到 4500 億。2016 年受新能源汽車政策推動，我國鋰離子電池年產(chǎn)量飆升至 78 億只，同比增長高達(dá) 40%。全球鋰離子市場規(guī)模近年穩(wěn)定上升，2016年全球規(guī)模達(dá) 2158 億元，2011-2016 年復(fù)合增長率 21%。預(yù)計(jì) 2020 年全球鋰離子電池市場規(guī)模有望達(dá)到 4500 億元，其中我國鋰離子電池市場規(guī)模有望達(dá)到 3000 億元。

1.2 政策推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

政策推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016 年 12 月，國務(wù)院發(fā)布《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，明確指出，需要大幅提升新能源汽車和新能源的應(yīng)用比例，推動新能源汽車、新能源和節(jié)能環(huán)保等綠色低碳產(chǎn)業(yè)成為支柱產(chǎn)業(yè)；到 2020 年，產(chǎn)值規(guī)模超過10 萬億。2017 年 4 月，工信部印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出，2020 年新能源汽車產(chǎn)銷達(dá)到 200 萬輛，2025 年新能源汽車占汽車產(chǎn)銷 20%以上。

我國新能源汽車成爆發(fā)式發(fā)展。2014-2015 年受政策驅(qū)動，新能源汽車概念在市場上迅速推廣，我國新能源汽車銷售量的增長率均超過 300%；2016 年銷售量達(dá) 51 萬輛，同比增長率也高達(dá) 53%。根據(jù)工信部規(guī)劃的 2020 年我國新能源年銷量目標(biāo)（200 萬輛）估算，2016-2020 年復(fù)合增長率將在 40%左右，維持高速增長趨勢。

鋰電自行車快速增長推動動力電池需求上升。除汽車以外，我國鋰電自行車產(chǎn)量也在迅速提升，2015 年鋰電自行車產(chǎn)量達(dá) 350 萬輛，同比增長 32%，2010-2015 五年復(fù)合增長率高達(dá) 70%。電動汽車、鋰電自行車需求的迅速上升，使得動力鋰離子電池需求量大幅上升，使之成為帶動鋰離子電池行業(yè)增長的主力。

1.3 消費(fèi)鋰離子電池的增量在 VR、無人機(jī)和可穿戴設(shè)備

3C 類產(chǎn)品發(fā)展減緩，導(dǎo)致消費(fèi)類鋰電池需求增速降低。3C 類產(chǎn)品在經(jīng)歷過發(fā)展的黃金階段之后，智能手機(jī)產(chǎn)品等市場已趨近于飽和。全球智能手機(jī)的出貨量增速，從 2010年的高達(dá) 76%，降低至 2015 年 10%。根據(jù)市場研究公司 Statista 的估算，2016 年全球智能手機(jī)出貨量達(dá)到 15 億個(gè)，但同比增速僅 2%，而到 2019-2020 年可能會出現(xiàn)負(fù)增長。

VR、無人機(jī)、可穿戴設(shè)備等新增需求帶動消費(fèi)鋰離子電池增長。盡管傳統(tǒng)手機(jī)、筆記本電

腦、數(shù)碼產(chǎn)品等發(fā)展減慢，近年來出現(xiàn)的多種新型產(chǎn)業(yè)增加了對消費(fèi)鋰離子電池的需求，如 VR 眼鏡、無人機(jī)、可穿戴設(shè)備等。中國虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）行業(yè)從 2015 年開始起步，市場規(guī)模正處于飛速擴(kuò)張時(shí)期；根據(jù)艾媒咨詢的預(yù)測，2017 年 VR 行業(yè)規(guī)模將從 2016 年的約 60 億元增長至超過 130 億元，同比增長約 140%；到 2020 年預(yù)計(jì)超過 550 億元，2016-2020年復(fù)合增長率接近80%。而根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）的預(yù)測報(bào)告，全球民用無人機(jī)市場規(guī)模也呈快速擴(kuò)張趨勢。2015 年全球民用無人機(jī)市場規(guī)模為 36 億美元，同比增長率 33%；到 2020 年，全球民用無人機(jī)市場規(guī)模增長到約 260 億美元，五年復(fù)合增長率近50%。2012年發(fā)布的 Google Glass，2014 年發(fā)布的小米手環(huán)，2015 年面市的蘋果手表，相繼將智能穿戴推向了風(fēng)口浪尖。根據(jù) IDC 的預(yù)測，2016-2020 年，智能眼鏡出貨量的年復(fù)合增長率高達(dá) 200%左右，智能服裝超過 60%，智能手表接近30%。

1.4 新能源發(fā)電需要鋰電儲能的積極參與

儲能是解決新能源風(fēng)電、光伏間歇波動性的重要手段之一。風(fēng)力、光伏發(fā)電具有不穩(wěn)定性，儲能技術(shù)可助風(fēng)電廠平滑輸出功率。近年來，政府大力扶持可再生能源，風(fēng)電和光伏裝機(jī)規(guī)模迅速擴(kuò)大。根據(jù)國家能源局計(jì)劃，“十三五”期間我國風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo) 210GW； 2017年上半年我國光伏新增裝機(jī)容量 24.4GW，光伏裝機(jī)總量超過 100GW。風(fēng)電、光伏發(fā)電的間歇波動性特征嚴(yán)重限制其并網(wǎng)能力，是導(dǎo)致我國棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象嚴(yán)重的原因之一。2016年，我國棄風(fēng)率高達(dá) 17%，西部平均棄光率高達(dá) 20%。而配置儲能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)“削峰平谷”，解決可再生能源發(fā)電的大幅波動問題，為大規(guī)模并網(wǎng)創(chuàng)造條件。

2.鋰電設(shè)備市場出現(xiàn)國產(chǎn)化趨勢

2.1 國內(nèi)鋰電設(shè)備廠商已參與國際競爭，國產(chǎn)化優(yōu)勢明顯

國際上，發(fā)展較早的日韓企業(yè)處于技術(shù)領(lǐng)先地位。1990 年，日本 Kaido 公司成功研發(fā)出第一臺方形鋰離子電池卷繞機(jī)，標(biāo)志著鋰離子電池自動化生產(chǎn)設(shè)備開始出現(xiàn)。1999年，韓國 Koem 公司開發(fā)出了鋰離子電池卷繞機(jī)和裝配機(jī)。至此之后，日韓在鋰離子電池設(shè)備制造上一直處于國際領(lǐng)先地位，設(shè)備精度高、性能好、自動化程度高。

國內(nèi)鋰電設(shè)備日漸成熟。我國鋰電設(shè)備制造從1998 年開始起步，歷經(jīng)近20 年的發(fā)展，已從進(jìn)口設(shè)備主導(dǎo)發(fā)展為國內(nèi)設(shè)備主導(dǎo)。目前，我國鋰電設(shè)備的精度低于國外設(shè)備，部分設(shè)備穩(wěn)定性還有提高空間；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)的技術(shù)實(shí)施體系完善度還有待提升。但從技術(shù)層面來看，除個(gè)別高端精密設(shè)備和控制技術(shù)，如涂布機(jī)測厚裝置，基本采用進(jìn)口產(chǎn)品外，國內(nèi)廠商可以提供各類鋰電生產(chǎn)的設(shè)備。

國產(chǎn)設(shè)備相比于國外設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)，性價(jià)比優(yōu)勢明顯。國外設(shè)備在電池型號變化方面局限較大，而國內(nèi)的生產(chǎn)方式需要經(jīng)常變換電池型號。鋰離子電池設(shè)備制造是一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)，設(shè)備功能需要根據(jù)客戶生產(chǎn)工藝的變化而不斷變化。相比于國外設(shè)備，國內(nèi)設(shè)備廠商專門針對我國鋰離子電池生產(chǎn)的工藝而研發(fā)制造，適應(yīng)性更強(qiáng)。而且在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，國內(nèi)設(shè)備廠商可以第一時(shí)間趕到現(xiàn)場，盡可能為客戶降低損失。國內(nèi)鋰離子電池廠商目前使用的高端涂布機(jī)和卷繞機(jī)多是從日韓進(jìn)口的設(shè)備，但國內(nèi)設(shè)備企業(yè)的設(shè)備性能已接近日韓設(shè)備性能，且價(jià)格更優(yōu)惠，服務(wù)更周到，預(yù)計(jì)未來將實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。攪拌設(shè)備國產(chǎn)率超過 95%，活化分容檢測設(shè)備的國產(chǎn)率已超過 90%，更多是國內(nèi)自身品牌的競爭。

2.2 目前國內(nèi)鋰電設(shè)備廠商的競爭格局分散

目前鋰電設(shè)備廠商的國內(nèi)競爭格局分散。根據(jù)上海有色網(wǎng)（SMM）的報(bào)告，2016 年國內(nèi)鋰電設(shè)備市場份額中，國外企業(yè)占比 28%，國內(nèi)市場份額排名前列的 6 家公司僅分掉 25%的市場份額。分設(shè)備來看，卷繞機(jī)、輥壓機(jī)、分切機(jī)、涂布機(jī)國內(nèi)前三家企業(yè)集中度分別為 65%、45%、65%、50%，競爭格局分散。

2.3 鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場空間廣闊

我國鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場空間 2020 年預(yù)計(jì)到 210 億。根據(jù)中國報(bào)告網(wǎng)的預(yù)測，假設(shè)動力鋰離子電池實(shí)際產(chǎn)能利用率為 55-70%，消費(fèi)和儲能鋰電產(chǎn)能利用率 90%，到 2020 年我國鋰離子電池產(chǎn)能預(yù)計(jì)將超過 270GWh。我們假設(shè)每 GWh 的動力鋰電池產(chǎn)能對應(yīng)的總投資約 6億元，其中設(shè)備投資占比 65%，而國產(chǎn)設(shè)備占比到 2020 年有望提升到 100%，則每 GWh 產(chǎn)能釋放對應(yīng)的國產(chǎn)設(shè)備投資約 3.9 億元，預(yù)計(jì) 2020 年我國鋰電設(shè)備規(guī)模約 210 億元，2016-2020 年復(fù)合增長率約 17%。

3.攪拌、涂布、卷繞、檢測為主要設(shè)備

鋰離子電池設(shè)備泛指鋰離子電池生產(chǎn)過程中使用的各種制造設(shè)備，是鋰離子電池性能和成本的決定因素之一。鋰離子電池生產(chǎn)工藝較長，包括 50 多道工序，相應(yīng)需要 50 多種設(shè)備。整個(gè)制造工藝可分為極片制作、電芯組裝、電芯激活檢測和電池封裝四個(gè)工序段，其中極片制作相關(guān)設(shè)備稱為前端設(shè)備，電芯制作相關(guān)為中端設(shè)備，電芯激活檢測和電池封裝設(shè)備為后端設(shè)備。整個(gè)鋰離子電池工藝流程約需 15 天完成，其中漿料制備、干燥、化成時(shí)間較長，少則 10 小時(shí)，多則 48 小時(shí)；而其他工藝較快，平均是 5-6 小時(shí)。

攪拌、涂布、分切、檢測工序?yàn)橹匦摹Ｇ岸嗽O(shè)備包括極片制作工序中所需要的攪拌機(jī)、涂布機(jī)、輥壓機(jī)和分切機(jī)等。中端設(shè)備是電芯裝配工序中涉及的卷繞機(jī)、疊片機(jī)、注液機(jī)、封口焊接等設(shè)備。后端設(shè)備用于電芯激活化成、分容檢測以及組裝成電池組等工藝。前端設(shè)備由于精度和自動化要求高，價(jià)格也高。其中，攪拌機(jī)的攪拌效果直接影響電池性能，被認(rèn)為在鋰離子電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝中對產(chǎn)品的品質(zhì)影響大于 30%；涂布機(jī)要求將攪拌后的漿料均勻地涂在金屬上，厚度需精確到小于 3μm；分切機(jī)需要切片表面不存在任何毛刺，否則對后續(xù)工藝產(chǎn)生很大影響。中端設(shè)備中的卷繞機(jī)、疊片機(jī)，后端設(shè)備中的檢測設(shè)備技術(shù)壁壘也較高，產(chǎn)值空間大。

涂布機(jī)、卷繞機(jī)、檢測設(shè)備產(chǎn)值占比高。根據(jù)高工鋰電披露的鋰電設(shè)備成本占比分布，屬于前端設(shè)備的涂布機(jī)占比約 30%，卷繞機(jī)占比約 20%，后端的活化分容檢測設(shè)備占比約 20%，組裝干燥相關(guān)設(shè)備（包括攪拌機(jī)）占比 10%。結(jié)合該產(chǎn)值比例和預(yù)測的鋰電設(shè)備市場規(guī)模，計(jì)算出各設(shè)備市場規(guī)模 2016-2020 年的預(yù)測值。涂布機(jī)、卷繞機(jī)和活化分容檢測設(shè)備市場規(guī)模大，2016 年分別在 30 億元、20 億元、20 億元左右，2020 年預(yù)計(jì)將超過 60億元、40 億元、40 億元。

3.1 漿料攪拌是鋰離子電池設(shè)備的重要環(huán)節(jié)

漿料攪拌對鋰離子電池品質(zhì)影響度大于 30%，是鋰離子電池生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié)。鋰離子電池正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成，負(fù)極漿料由粘合劑、石墨碳粉等組成；正負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料間的相互混合、溶解、分散等；漿料分散質(zhì)量的好壞，直接影響了鋰離子電池的質(zhì)量及性能。

攪拌環(huán)節(jié)主要是國內(nèi)設(shè)備企業(yè)間的競爭。早在 2012 年，國產(chǎn)攪拌機(jī)的市占率已超過

95%，基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。高工鋰電數(shù)據(jù)顯示，2013 年國內(nèi)鋰電攪拌設(shè)備企業(yè)已達(dá) 56 家，僅珠三角地區(qū)就超 20 家，其中金銀河、廣州紅運(yùn)、柳州豪杰特脫穎而出，成為該細(xì)分領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

3.2 涂布環(huán)節(jié)國內(nèi)廠商已達(dá)國際水平

涂布決定了電池的一致性和優(yōu)性，在電池制造中占有技術(shù)地位。不管生產(chǎn)何種（如圓柱形或方形）電池，制造中所使用的涂布機(jī)都是一樣的；不同類型電池需配備不同類型的卷繞機(jī)，但是涂布機(jī)應(yīng)用更加廣泛。目前市面上常見涂布機(jī)有轉(zhuǎn)移式、擠壓式、微型凹版涂布機(jī)。開始電池涂布起源于刮涂，然后是轉(zhuǎn)移涂布。

3.3 卷繞機(jī)部分實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代

卷繞機(jī)國產(chǎn)化進(jìn)程加快，已部分實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。除鋰離子電池卷繞機(jī)外，還有電容器卷繞機(jī)、紡織卷繞機(jī)等。按照機(jī)器的運(yùn)行方式，可分為手動卷繞機(jī)、半自動卷繞機(jī)、全自動卷繞機(jī)。以高壓電力電容器自動卷繞機(jī)為例，我國從 1970 年代開始研發(fā)，但由于生產(chǎn)效率低下，大批量生產(chǎn)仍依靠進(jìn)口設(shè)備。21 世紀(jì)以來，設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程明顯加快。目前，中國鋰離子電池卷繞環(huán)節(jié)還處在半自動到單體全自動的轉(zhuǎn)型期，部分公司產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。如今大部分電池生產(chǎn)廠家都會選擇國產(chǎn)卷繞機(jī)，不過大規(guī)模的電池廠家（如比亞迪、CATL 等）仍會選用一些日韓進(jìn)口的卷繞機(jī)。

3.4 檢測設(shè)備重要性日益凸顯

鋰離子電池危險(xiǎn)性高，檢測項(xiàng)目重要性日益凸顯。鋰離子電池容易因?yàn)槎搪?、過充等原因燒毀或爆炸，在應(yīng)用中會與保護(hù)板組成成品電池；在能量密度較高的應(yīng)用領(lǐng)域，鋰離子電池需進(jìn)行串并聯(lián)組合成為鋰離子電池組，通過電池管理系統(tǒng)（BMS）進(jìn)行管理。隨著鋰離子電池爆炸事件頻發(fā)，鋰電檢測重要性日益凸顯。鋰離子電池檢測項(xiàng)目主要包括一致性、功能性、安全性、可靠性和工況模擬等五個(gè)方面。檢測系統(tǒng)按電池組裝檢測工序分，包括電芯分選、充放電、保護(hù)板、線束、BMS、模組 EOL（下線檢測儀）、電池組 EOL、工況模擬檢測系統(tǒng)等。

檢測環(huán)節(jié)國產(chǎn)率超九成，主要是國內(nèi)企業(yè)間競爭。國外企業(yè)技術(shù)發(fā)展時(shí)間長，品牌效應(yīng)高，但生產(chǎn)流程相對固化，多數(shù)僅供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的檢測系統(tǒng)，無法滿足國內(nèi)客戶的定制化需求。且國外企業(yè)多數(shù)僅靠代理商進(jìn)行銷售，國內(nèi)服務(wù)能力較弱。國內(nèi)廠商靈活性、性價(jià)比高，更具競爭力，活化分容檢測設(shè)備的國產(chǎn)率已超過 90%，更多是國內(nèi)自身品牌的競爭。

4.向整合化、整線化、自動化發(fā)展

近年來業(yè)內(nèi)收購兼并動作頻頻，提升行業(yè)集中度是未來方向。由于鋰電設(shè)備產(chǎn)品的多樣化程度高，為客戶提供的是非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，傳統(tǒng)的發(fā)展方法無法應(yīng)對客戶快速變化的需求，因此鋰電設(shè)備龍頭企業(yè)紛紛希望通過資本運(yùn)作提升產(chǎn)能和覆蓋品種，龍頭公司對大中型企業(yè)開始了一輪整合熱潮。預(yù)計(jì)未來將出現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面，中小設(shè)備企業(yè)可能將被洗牌出局，行業(yè)集中度將會進(jìn)一步提升。

由單機(jī)設(shè)備交付向分段設(shè)備/整線設(shè)備交付將成為鋰電設(shè)備發(fā)展的主流趨勢。由于整線設(shè)備解決方案能幫助電池企業(yè)縮短產(chǎn)能建設(shè)周期、降低建設(shè)成本、提升設(shè)備生產(chǎn)的效率和良率，且有利于后續(xù)的設(shè)備升級。因此，在各動力電池生產(chǎn)企業(yè)正在加速擴(kuò)產(chǎn)的形勢下，電池企業(yè)對整線設(shè)備解決方案的需求更加迫切。

自動化是鋰離子電池制造行業(yè)的重要發(fā)展方向。出于提高鋰離子電池一致性、提升產(chǎn)品合格率、降低勞動力成本的需要，自動化成為鋰離子電池制造行業(yè)重要發(fā)展方向。在“智能制造”、“工業(yè) 4.0”的大背景下，鋰離子電池傳統(tǒng)的手工制造工藝難以滿足鋰離子電池市場日益嚴(yán)苛的需求，取而代之的將是全智能自動化生產(chǎn)線。根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會（IFR）的報(bào)告，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量不斷增加，2009-2016 的年復(fù)合增長率高達(dá) 49%，標(biāo)志著我國自動化水平穩(wěn)步提升。機(jī)器人自動化企業(yè)也在不斷拓展對鋰離子電池制造行業(yè)的布局，已有不少公司在生產(chǎn)線上使用機(jī)器人。時(shí)代高科的董事長田漢溶表示：“機(jī)器人在鋰電設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用才剛剛開始”。

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第二篇：2017年最新鋰電池行業(yè)深度報(bào)告

2017年最新鋰電池行業(yè)深度報(bào)告

導(dǎo)語

興業(yè)證券在最近的一篇動力電池深度報(bào)告里提到，相較有限的壓縮原材料成本，電池企業(yè)通過擴(kuò)大產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)降成本更為切實(shí)可行。這也是國內(nèi)企業(yè)近期集中堆砌釋放產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。

1、全球趨勢不可逆轉(zhuǎn) 合縱連橫龍頭結(jié)盟

根據(jù)興業(yè)證券之前的全球電動汽車深度報(bào)告分析，電動車全球化已不可逆轉(zhuǎn)，兩大趨勢需要高度重視，其一是繼北汽與國軒攜手深度合作之后，上汽與寧德時(shí)代成立合資公司，標(biāo)志著動力電池行業(yè)將從春秋時(shí)代百家爭鳴快速進(jìn)入后戰(zhàn)國時(shí)代，逐漸形成強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合、寡頭割據(jù)的新格局;其二是繼江淮大眾合資之后，北汽與戴姆勒合資啟動奔馳電動車國產(chǎn)化計(jì)劃，此舉將推動海外(尤其是歐洲)傳統(tǒng)車企加緊電動汽車在華布局，合資與自主的較量將在電動車領(lǐng)域再次上演，國內(nèi)核心零部件供應(yīng)商迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇。當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，市場對動力電池價(jià)格下降及銷售放量存在較大的擔(dān)憂，興業(yè)證券維持短期不悲觀，長期依然樂觀的態(tài)度，理由是：今年電池環(huán)節(jié)進(jìn)入行業(yè)快速洗牌期，短期來看成本下降尚未被市場完全預(yù)期，通過采取全產(chǎn)業(yè)鏈分?jǐn)偨当緣毫σ约耙?guī)?；a(chǎn)等“增效”措施，中游環(huán)節(jié)盈利能力將好于市場預(yù)期;中期看，隨著國產(chǎn)三元高比能電池滲透率不斷提升，未來幾年內(nèi)電池有望復(fù)制“摩爾定律”，成本快速下降;長期來看，在未來高鎳與NCA時(shí)代，技術(shù)領(lǐng)先、成本與規(guī)模優(yōu)勢突出的龍頭將脫穎而出。

一切爆發(fā)都有片刻的寧靜，一切進(jìn)步都有冗長的回聲。興業(yè)證券試圖通過對動力電池降本潛在途徑進(jìn)行全方位梳理，描繪未來電池降本增效的發(fā)展軌跡。三重途徑全面降成本： 改進(jìn)工藝，降低材料成本

擴(kuò)大規(guī)模效應(yīng)與提升良率，降低生產(chǎn)成本 其他：梯次利用與模塊化設(shè)計(jì)降低生命周期成本 雙重途徑提升比能量：

物理方法：采用大容量電芯&提升PACK成組效率 化學(xué)方法：應(yīng)用高鎳正極材料與硅碳負(fù)極

回顧過去十年，動力電池價(jià)格經(jīng)歷大幅的下降，日韓電池龍頭價(jià)格已從2010年的600-800美元/KWh降至目前150-200美元/kWh，國內(nèi)龍頭廠商在2016年底也降至300美元/kWh左右，目前已進(jìn)入到200-250美元/kWh。

三元路線仍是最佳選擇，目前鋰電池基本體系已經(jīng)較為成熟，幾大主流方向三元路線、磷酸鐵鋰、錳酸鋰與鈦酸鋰已經(jīng)確定，各條路線可以改進(jìn)的方向與存在的缺陷都較為明確。三元路線的優(yōu)勢在于極限比能量密度高，單體可達(dá)350wh/kg，其他無一例外達(dá)不到要求，因此三元將是未來幾年主流乘用車商業(yè)化應(yīng)用的首選，但其也有明顯缺陷，如安全性的相對不足以及材料成本較貴(鈷)。磷酸鐵鋰由于安全性優(yōu)勢，近幾年被廣泛應(yīng)用于客車領(lǐng)域，劣勢則是其改進(jìn)空間不大，比能量較低。錳酸鋰的優(yōu)勢在于成本，劣勢是比能量已達(dá)極限，因此只能用于特定應(yīng)用領(lǐng)域的專用車型。鈦酸鋰優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)快充(5min充滿)，但成本達(dá)到其他路線的數(shù)倍，因此只能應(yīng)用于續(xù)航里程相對不敏感的客車等領(lǐng)域。

2、降成本勢在必行 看龍頭各顯神通

短期與中期兩方面因素驅(qū)動下，動力電池降成本刻不容緩：

短期：補(bǔ)貼退坡敦促全產(chǎn)業(yè)鏈降成本，動力電池環(huán)節(jié)首當(dāng)其沖，率先實(shí)現(xiàn)成本下降的企業(yè)將在下一輪退坡中占得先機(jī)

中期：實(shí)現(xiàn)“油電平價(jià)”需電池價(jià)格降至1元/WH以下，目前國內(nèi)1.6元/WH左右價(jià)格仍有較大下降空間。

2020年長期規(guī)劃明確，龍頭企業(yè)全力降本：

日本、美國與中國均提出到2020年實(shí)現(xiàn)電池性能的大幅提升與成本的大幅下降，中國目標(biāo)為1元/WH;產(chǎn)業(yè)界龍頭目標(biāo)更為激進(jìn)，特斯拉、通用與大眾紛紛宣布降成本計(jì)劃，2020年目標(biāo)最低低至93美元/KWH。

2.1、短期因素：補(bǔ)貼退坡敦促電池降本

補(bǔ)貼退坡敦促全產(chǎn)業(yè)降成本，動力電池首當(dāng)其沖。2016年12月30日，新版補(bǔ)貼政策正式落地，乘用車、專用車補(bǔ)貼退坡20%，客車退坡30%-50%。此外國補(bǔ)與地方補(bǔ)貼配比普遍由此前1:1下調(diào)至1:0.5，整體補(bǔ)貼退坡幅度較大。補(bǔ)貼下調(diào)使得動力電池環(huán)節(jié)首先受到?jīng)_擊，一季度銷售價(jià)格下滑明顯，對毛利率造成一定沖擊，電池企業(yè)短期內(nèi)壓縮成本的意愿十分強(qiáng)烈。此外，新一輪補(bǔ)貼退坡將在2019年到來，率先實(shí)現(xiàn)降成本的電池企業(yè)將在一年半后的再次退坡中占得先機(jī)。

2.2、長期因素：實(shí)現(xiàn)“油電平價(jià)”仍需大幅降本

根據(jù)測算，動力電池價(jià)格在100美元/KWh附近時(shí)，電動汽車與燃油車的競爭焦點(diǎn)就將轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌圃斐杀痉矫?，即?shí)現(xiàn)油電平價(jià)，進(jìn)而電動汽車才能脫離補(bǔ)貼與燃油車競爭。目前日韓電池龍頭價(jià)格已從10年前的1000美元/KWh以上降至250-300美元/kWh，距離這一目標(biāo)越來越近，但進(jìn)一步降本的難度變得更大。2.3、政策目標(biāo)：中國計(jì)劃2020年電池成本降至1元/Wh

結(jié)合各國頒布的動力電池技術(shù)路線來看，到2020年將實(shí)現(xiàn)電池性能的大幅提升與成本大幅下降。各國擬定的系統(tǒng)比能量目標(biāo)值普遍集中在200-250kg/wh之間，中國頒布的《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》提出到2020年電池單體比能量超過300Wh/kg，系統(tǒng)比能量達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下，大致相當(dāng)于150美元/kwh。日本在100美元/kwh，美國要求是90-125美元/kwh，歐洲是120美元/kwh，與油電平價(jià)目標(biāo)的100美元/WH均十分接近，亦即各國政策要求到2020年左右電動汽車要實(shí)現(xiàn)和燃油車相近的性價(jià)比水平。

2.4、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)：國際巨頭全力降本

從產(chǎn)業(yè)界角度來看，各家巨頭不遺余力專注降本。特斯拉提出其超級工廠投產(chǎn)將使得電池成本降低35%，從一開始的“成本低于190美元/千瓦時(shí)”直降至“不足125美元/千瓦時(shí)”。大眾計(jì)劃將其電池采購成本由2016年的180美元/KWH壓縮48%至2020年的93美元/KWH，其中制造與模組成本壓縮一半，材料成本壓縮40%。

3、降成本路徑之一：產(chǎn)能釋放突破瓶頸，材料成本有望下降

近幾年動力電池激增需求推動上游原材料價(jià)格暴漲，而長期來看，絕大部分原材料并不稀缺，當(dāng)原材料價(jià)格恢復(fù)理性后，下游能夠削減一定的成本。而即便原材料價(jià)格依舊保持堅(jiān)挺，部分高價(jià)材料占電池成本比重也在逐漸變小，預(yù)計(jì)不會對整體降成本造成太大影響。同時(shí)，動力電池行業(yè)的生產(chǎn)模式與商業(yè)模式依然可以繼續(xù)優(yōu)化，商業(yè)成本仍有一定的下降空間。

未來動力電池產(chǎn)業(yè)商業(yè)成本將從三方面著手下降：

原材料成本端：價(jià)格相對動力電池需求彈性較大的碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰鹽供需達(dá)到再平衡后價(jià)格將步入長期下降通道;鈷鹽盡管未來存在供給缺口，但預(yù)計(jì)漲價(jià)帶來的影響有限。

工藝改進(jìn)與規(guī)模經(jīng)濟(jì)：動力電池產(chǎn)量進(jìn)一步提升，規(guī)模效應(yīng)與良率提升，同時(shí)整車端爆款車型出現(xiàn)帶來單車電池研發(fā)、設(shè)計(jì)(如BMS)等成本下降;其他路徑：梯次利用、模塊化設(shè)計(jì)與縱向一體化。

3.1、鋰鹽供給端逐漸釋放，價(jià)格將步入長期下降通道

目前正極材料成本占到電芯25%-30%，而正極材料主要由碳酸鋰和各種對應(yīng)的前驅(qū)體材料構(gòu)成，高鎳NCM(NCM811)與NCA正極則多由氫氧化鋰替代碳酸鋰。前驅(qū)體中，鈷價(jià)對于NCM材料的價(jià)格影響較大。

鋰鹽占電池價(jià)格比例在4.5%-8.5%之間，鈷鹽在3%以內(nèi)。鋰鹽方面，選取各條電池主流技術(shù)路線的主流車型，對于氫氧化鋰/碳酸鋰成本占電池價(jià)格比例進(jìn)行測算，結(jié)果在4.5%-8.5%之間，NCM與NCA路線鋰鹽占比較高，NCA路線達(dá)到8.44%，而磷酸鐵鋰與錳酸鋰占比較低。鈷鹽方面，NCM111路線所含鈷元素比例最大，按目前40萬元/噸鈷價(jià)測算，占電池售價(jià)比例為2.84%，其余路線鈷含量皆達(dá)不到這一水平，因此判斷鈷鹽占電池價(jià)格比例在3%以內(nèi)，目前量產(chǎn)的主流NCM523與NCM622占比在1.5%左右。

3.1.1鋰鹽：碳酸鋰等待產(chǎn)能釋放，氫氧化鋰持續(xù)吃緊

預(yù)計(jì)碳酸鋰未來幾年內(nèi)將保持供需平衡，長期來看價(jià)格處于高位回落通道中。氫氧化鋰直到2020年仍將維持緊缺狀態(tài)，2020年以后可能存在供應(yīng)過剩風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)能釋放速度取決于原料供應(yīng)，特別是鋰輝石的供應(yīng)量。氫氧化鋰產(chǎn)能緊缺將成為制約高能量密度電池成本下降的主要因素。氫氧化鋰可通過碳酸鋰轉(zhuǎn)產(chǎn)得到，代價(jià)在2萬元/噸的水平，因此與碳酸鋰價(jià)差將保持相應(yīng)的平衡態(tài)勢。

鋰鹽價(jià)格對于電池成本影響有限。假設(shè)未來碳酸鋰/氫氧化鋰價(jià)格下跌20%，電池價(jià)格將下降0.9%-1.7%，下降幅度較為有限。而即便需求端超預(yù)期增長，導(dǎo)致鋰鹽價(jià)格保持堅(jiān)挺，由于其占電池成本比重較小，預(yù)計(jì)不會給降成本造成太大障礙。

3.1.2鈷鹽：供給面臨缺口，漲價(jià)或?qū)⒊掷m(xù)但影響有限

供需缺口將使鈷價(jià)維持高位。鈷鹽供應(yīng)缺口2017年持續(xù)擴(kuò)大：2017年缺口將達(dá)到4300噸的量，預(yù)計(jì)將持續(xù)至2019年。目前3C電子產(chǎn)品依然是鈷下游最重要的領(lǐng)域，3C電子出貨量若下降則對鈷價(jià)造成較大壓力。整體來看，供需缺口將使鈷價(jià)在未來幾年維持在高位水平。

預(yù)計(jì)鈷價(jià)上漲對三元電池影響有限。雖然目前高鎳三元材料市場份額逐步提高，但絕大部分廠商已進(jìn)入從532向622轉(zhuǎn)移的階段，未來過渡到811后，單位用鈷量將明顯減少。根據(jù)前述測算，高鎳NCM811路線中鈷鹽占售價(jià)比不到1%，因此未來高鎳三元時(shí)代到來后，鈷價(jià)上漲將不會對降成本起到太大影響。

3.2、規(guī)模效應(yīng)帶來成本進(jìn)一步下降

興業(yè)證券認(rèn)為相較有限的壓縮原材料成本，通過擴(kuò)大產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)降成本更為切實(shí)可行，這也是國內(nèi)企業(yè)近期集中堆砌釋放產(chǎn)能的關(guān)鍵因素之一。規(guī)模效應(yīng)不僅包括電芯環(huán)節(jié)產(chǎn)能利用率與良率提升帶來的電芯成本下降，也包括整車端單車出貨提升帶來的研發(fā)投入、設(shè)計(jì)成本以及PACK和BMS等環(huán)節(jié)下降。

3.2.1電芯規(guī)模化生產(chǎn)與良率提升

經(jīng)對比分析，電池售價(jià)與良率幾乎呈線性關(guān)系，隨著良率提升，電池價(jià)格直線下降。目前我國自動化程度較好的高端產(chǎn)能良率在90%，勞動密集型的低端產(chǎn)能良率在80%，隨著行業(yè)逐漸淘汰低端過剩產(chǎn)能與高端產(chǎn)能良率進(jìn)一步提升，未來成本會有小幅下降空間，大約對應(yīng)良率每提升1%，成本同幅度下降1%左右，提升至95%對應(yīng)5%成本降幅空間。

電池售價(jià)與產(chǎn)能利用率(下稱Ut)的關(guān)系分為幾個(gè)階段，產(chǎn)能利用率小于20%時(shí)，電池價(jià)格隨著Ut提升快速下降，而之后相對平緩，Ut在50%時(shí)對應(yīng)價(jià)格在350美元/KWH，90%對應(yīng)330美元/KWH?？紤]到15/16年Ut已經(jīng)達(dá)到相對的高點(diǎn)，這一塊未來的空間比較有限。興業(yè)證券認(rèn)為不必過度擔(dān)憂產(chǎn)能過剩導(dǎo)致Ut下降，原因在于未來幾年的產(chǎn)業(yè)高景氣度使得Ut保持在50%以上問題不大，而50%-100%區(qū)間內(nèi)售價(jià)相對于Ut的敏感性已經(jīng)不強(qiáng)。3.2.2爆款車型實(shí)現(xiàn)PACK與BMS定制成本攤薄

電池組中的PACK與BMS環(huán)節(jié)需根據(jù)不同車型需要進(jìn)行針對性研發(fā)，具備較強(qiáng)的定制化屬性，難以像電芯環(huán)節(jié)一樣通過規(guī)?；慨a(chǎn)來實(shí)現(xiàn)成本下降。要降低PACK與BMS環(huán)節(jié)的成本，切實(shí)可行的路徑是打造爆款車型，從而攤薄附加在每輛車的研發(fā)與定制成本。

Model3成為爆款是特斯拉降低單車成本實(shí)現(xiàn)盈利的先決條件。以特斯拉Model3為例，由于Model3電池組選用高比能量的NCA正極材料，并采用20700單體電芯，整體散熱性能較差，其安全性能需要在PACK與BMS環(huán)節(jié)加以保障。為此，特斯拉采用尖端BMS技術(shù)，自主研發(fā)單體電荷平衡系統(tǒng)，并通過嚴(yán)格的鋰電池檢測實(shí)驗(yàn)檢測每一顆單體電芯的一致性，在PACK環(huán)節(jié)采用復(fù)雜的多級串并聯(lián)工藝并使用更為昂貴的液體冷凝系統(tǒng)達(dá)到實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)控，而這部分昂貴的前期研發(fā)與設(shè)計(jì)成本已經(jīng)反映在特斯拉財(cái)報(bào)的虧損中。Model3能夠以3.5萬美元的平民價(jià)格發(fā)售，其核心原因在于40萬級別的訂單量大大攤薄電池組的定制化成本，從而實(shí)現(xiàn)電池成本的迅速下降。

3.3、其他路徑：梯次利用、模塊化設(shè)計(jì)與縱向一體化

現(xiàn)有的動力電池行業(yè)的商業(yè)模式依然有很多值得優(yōu)化之處，比如在即將到來的退役電池潮中，退役電池合理的梯次利用將大大增強(qiáng)電池的經(jīng)濟(jì)效益，又比如各大車企力推的模塊化設(shè)計(jì)將是電池實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)的前提，再如企業(yè)通過打通上下游形成類似于比亞迪的商業(yè)閉環(huán)，這些舉措均能實(shí)現(xiàn)電池成本的進(jìn)一步下降。

3.3.1梯次利用：機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

動力電池退役潮將在今明兩年爆發(fā)。2014年為我國動力電池放量元年，出貨量達(dá)3.9GWh，早期的這批電池一般在3~5年左右即將達(dá)到設(shè)計(jì)的壽命終止條件，部分一致性不好或使用工況較惡劣的，甚至達(dá)不到3年的使用壽命。以此推算，我國將在今年迎來動力電池退役的放量潮，此后逐年快速遞增，預(yù)計(jì)到2019年，最晚不會超過2020年，會有超過10GWh的退役動力電池規(guī)模。

一般而言，動力電池容量低于初始容量的80%時(shí)，動力電池不再適合在電動汽車上使用。而80%以下還有很大利用空間，國家也支持和鼓勵梯次利用。但是目前在理論研究和示范工程方面較多，在商業(yè)化推廣方面還處在初期的探索階段。商業(yè)化的方式有兩種：一是梯次利用，如應(yīng)用于儲能與低速電動工具;二是資源化，提取廢電池中的鎳、鈷等金屬，但是利用率不高、浪費(fèi)較大。

儲能與低速電動工具市場是梯次利用的兩個(gè)主要面向市場。

1)儲能市場：據(jù)測算，儲能電池市場化應(yīng)用的目標(biāo)成本為180美元/kwh，約合1.2元/wh，使用新型動力鋰電池?zé)o法達(dá)到成本要求，投資回報(bào)率偏低，這也是制約儲能產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用的最大障礙。梯次利用的動力電池能夠較好地權(quán)衡成本與性能因素，如電動大巴退役的動力電池由于能量密度較低，比較適合作為儲能基站使用。

2)低速電動工具市場：低速車與電動自行車主要采用鉛酸電池，相比鋰電池，鉛酸電池更為便宜(0.6元/WH)，但問題在于污染大。如果采用梯次利用的動力電池，可以在價(jià)格、行駛里程(能量密度)、和壽命之間達(dá)到一個(gè)較好的平衡，從而更快速的推動鋰電池在低速車與電動自行車市場的應(yīng)用。

3.3.2模塊化設(shè)計(jì)：電池發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)的前提

模塊化就是在相同的基本架構(gòu)上進(jìn)行定制化組合，使得設(shè)計(jì)、生產(chǎn)車輛就像搭積木一樣簡單、快捷。這一概念的運(yùn)用將極大地節(jié)省研發(fā)成本、驗(yàn)證周期及生產(chǎn)成本。模塊化設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)車領(lǐng)域已經(jīng)非常成熟，隨著新能源汽車產(chǎn)銷的逐漸擴(kuò)大，這一模式也將被植入。以大眾為例，其宣布旗下所有新能源車型將采用統(tǒng)一的電池單元，這一計(jì)劃將節(jié)省66%的成本。

未來電池企業(yè)的供應(yīng)將以模組為最小單元。目前動力電池行業(yè)存在的一大問題是尚未模塊化，包括尺寸在內(nèi)的諸多標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，圓柱、方形與軟包路線未有真正意義的主流出現(xiàn)并且各體系內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也參差不齊。未來隨著行業(yè)集中度提升，電池將通過主流企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。過對電池單體的串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合的方式，確保電池模塊統(tǒng)一尺寸，并綜合考慮電池本體的機(jī)械特性、熱特性以及安全特性。在安裝設(shè)計(jì)不變的情況下，根據(jù)不同的續(xù)航里程和動力要求，提供不同電池容量，以滿足不同的需求。這種模塊化應(yīng)用，在單體、模組端都可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動化生產(chǎn)，大幅降低生產(chǎn)成本。

3.3.3縱向一體化：降低交易成本

縱向一體化也能夠?qū)崿F(xiàn)交易成本的下降。如比亞迪所采取的從上游礦石、電池材料、到PACK、BMS、電芯到下游整車的一體化路線，實(shí)現(xiàn)了成本的有效下降。特斯拉選擇自建電池超級工廠也有類似考慮。對于動力電池企業(yè)來說，切入電池材料等上游環(huán)節(jié)，特別是成本下降有較大空間的隔膜、電解液等環(huán)節(jié)是成本控制的較好路徑，如國軒與星源材質(zhì)合作的隔膜產(chǎn)線。

4、降成本路徑之二：工藝改進(jìn)見成效，比能量緩步提高

興業(yè)證券認(rèn)為動力電池能夠持續(xù)降成本的關(guān)鍵因素在于其類似于半導(dǎo)體，存在電池“摩爾定律”，以比能量的持續(xù)提高來實(shí)現(xiàn)單位Wh成本的不斷下降。目前來看動力電池系統(tǒng)能量密度提升空間主要來自高鎳三元NCM與NCA的普及應(yīng)用。未來動力電池比能量將主要從電池的物理性能與化學(xué)性能兩方面著手提高，物理性能方面主要從材料輕量化、相互之間的搭配銜接突破，化學(xué)性能則主要通過新型材料的試用以實(shí)現(xiàn)電池電化學(xué)性能的最佳狀態(tài)。

物理方法：工藝改進(jìn)仍有空間 電芯環(huán)節(jié)：

圓柱路線目前成本最低，主要通過18650向20700與21700等大容量單體切換實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降本；

軟包路線成本最高，主要通過規(guī)?；a(chǎn)降成本以及改進(jìn)工藝提升能量密度； 方型路線主要通過大容量與鋁殼輕量化實(shí)現(xiàn)降成本，潛在降本空間在三類封裝路線中最大。

PACK環(huán)節(jié)：

目前的重點(diǎn)突破環(huán)節(jié)，主要通過提升成組效率提升系統(tǒng)比能量，產(chǎn)業(yè)目標(biāo)為由目前65%水平提升至85%，對應(yīng)30%比能量提升空間?；瘜W(xué)方法：提升正極材料性能最為關(guān)鍵

正極材料：高鎳NCM材料與NCA材料，高比能量的正極材料能夠大大減少負(fù)極、隔膜與電解液等材料的用量； 負(fù)極材料：硅碳負(fù)極替代切換； 隔膜：薄型化隔膜； 電解液：新型電解液LiFSI。

4.1、物理方法：工藝改進(jìn)仍有空間

4.1.1電芯環(huán)節(jié)：輕量化+大容量

電芯封裝方式按軟包、方形與圓柱分，成本也有所區(qū)別。其中，圓柱最低，軟包最高。主流大廠中CATL與比亞迪走方形路線，力神、比克走圓柱路線，國軒高科同時(shí)走方形與圓柱路線，同時(shí)CATL也在積極拓展軟包路線。圓柱路線：大容量電芯

圓形鋰電池是指圓柱型鋰電池，最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，因?yàn)?8650圓柱型鋰電池的歷史相當(dāng)悠久，所以市場的普及率非常高，圓柱型鋰電池采用相當(dāng)成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品傳品質(zhì)穩(wěn)定，成本相對較低。

圓柱的優(yōu)點(diǎn)包括1）結(jié)構(gòu)成熟，產(chǎn)業(yè)化程度高，且只有卷繞這一條技術(shù)路線，不用糾結(jié)其他方法；2）設(shè)備自動化程度高，一致性高；3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以支持高能量密度材料使用；4）應(yīng)用范圍廣，產(chǎn)品消耗渠道豐富，整體成本有優(yōu)勢。同時(shí)，其缺點(diǎn)也包括：1）高溫升、充電倍率是普遍詬?。?）循環(huán)次數(shù)上限在1000多次，使用壽命較短，應(yīng)用場景局限在中低端。

降成本方向：做大單體電芯。特斯拉已經(jīng)Model3中用20700替代18650電芯，20700電池增加的尺寸大概為10%，而體積和能量儲存確是18650的1.33倍。根據(jù)特斯拉的估計(jì)，在達(dá)到與18650同樣的良率和產(chǎn)能后，20700能帶來能量密度增加3-4%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本下降5-10%。軟包路線：規(guī)?；a(chǎn)

軟包電池，又稱聚合物鋰電池，是使用高分子膠態(tài)或固態(tài)電解質(zhì)的類方型電池，它們的制作工藝相似度很高，多用于手機(jī)、平板等高端3C產(chǎn)品上，因?yàn)楦叻肿与娊赓|(zhì)全憑人工合成，所以成本較高，目前應(yīng)用到動力電池上，還沒有成本優(yōu)勢。軟包鋰電池所用的關(guān)鍵材料—正極材料、負(fù)極材料及隔膜—與傳統(tǒng)的鋼殼、鋁殼鋰電池之間的區(qū)別不大，最大的不同之處在于軟包裝材料（鋁塑復(fù)合膜）。

軟包電池的優(yōu)勢主要在于安全性能好。軟包電池的優(yōu)點(diǎn)：1）安全性：在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，發(fā)生安全問題時(shí)，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不像鋼殼或鋁殼電芯那樣發(fā)生爆炸；2）重量輕，軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕20%；3）內(nèi)阻小，軟包電池的內(nèi)阻較鋰電池小，可以極大的降低電池的自耗電；4）循環(huán)性能好，軟包電池的循環(huán)壽命更長，100次循環(huán)衰減比鋁殼少4%～7%；5）設(shè)計(jì)靈活，外形可變?nèi)我庑螤?，可以更薄，可根?jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。軟包電池的不足之處是一致性較差，成本較高，容易發(fā)生漏液。未來成本下降主要通過規(guī)?；a(chǎn)解決，漏液則可以通過提升鋁塑膜質(zhì)量來解決。方形路線：大尺寸與鋁殼輕量化

方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，由于結(jié)構(gòu)較為簡單、能量密度較高，在國內(nèi)普及率很高。方形硬殼電池殼體多為鋁合金、不銹鋼等材料，內(nèi)部采用卷繞式或疊片式工藝，對電芯的保護(hù)作用優(yōu)于于鋁塑膜電池（即軟包），電芯安全性相對圓柱型電池也有了較大改善。

鋁殼輕量化與統(tǒng)一規(guī)格是未來發(fā)展重點(diǎn)。鋰電池鋁殼在鋼殼基礎(chǔ)上發(fā)展而來，與鋼殼相比，輕重量和安全性以及由此而來的性能優(yōu)點(diǎn)，使鋁殼成為鋰電池外殼的主流。鋰電池鋁殼目前還在向高硬度和輕重量的技術(shù)方向發(fā)展，間接提升比能量。此外，由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因?yàn)樾吞柼?，工藝很難統(tǒng)一，未來成本下降還需要方形路線實(shí)現(xiàn)型號上的統(tǒng)一。

方形路線在通過增大尺寸降成本的空間大于圓柱路線。美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的一項(xiàng)研究分析了圓柱形電池和方形電池的成本情況，發(fā)現(xiàn)在目前的技術(shù)水平下，圓柱形進(jìn)一步降低成本的空間很小，通過提升圓柱形電池的尺寸和增加電極厚度的方式來降低成本已經(jīng)收效甚微，而方形電池則有很大的潛力去降低鋰離子電池的成本，因此未來電芯封裝環(huán)節(jié)成本快速下降的機(jī)會很可能會出現(xiàn)在方形領(lǐng)域。

4.1.2 PACK環(huán)節(jié)：提升成組效率

電池PACK系統(tǒng)利用機(jī)械結(jié)構(gòu)將眾多單個(gè)電芯通過串并聯(lián)的連接起來，并考慮系統(tǒng)機(jī)械強(qiáng)度、熱管理、BMS匹配等問題。PACK是銜接整車、電池、BMS的紐帶，而BMS則是動力電池組的核心技術(shù)，是電池PACK廠的核心競爭力，也是整車企業(yè)最為關(guān)注的環(huán)節(jié)。

PACK環(huán)節(jié)的成組效率是提升系統(tǒng)比能量的關(guān)鍵。同樣150Wh/kg級別的電芯，65%與85%成組效率下系統(tǒng)比能量分別為97.5Wh/kg與127.5Wh/kg，前者是目前國內(nèi)的平均水平，而后者是工信部擬定到2020年的目標(biāo)。成組效率從65%提至85%對應(yīng)30%以上的系統(tǒng)比能量提升與較大幅度的成本下降，在各條路徑中顯得尤為關(guān)鍵。PACK環(huán)節(jié)成組效率提升主要有以下方法：

1）提升集成效率。通過去除贅余組件以及關(guān)聯(lián)組件的集成來最大限度地減少組件數(shù)量來提高集成效率。2）減重，采用輕量化的材料和設(shè)計(jì)。3）電池包與底盤一體化。PACK體系經(jīng)歷了第一代的T字或者工字型，再到第二代的土字型和田字形，目前已經(jīng)來到第三代的一體化平臺，國際一線的特斯拉與大眾已經(jīng)在這么做。一體化平臺的好處是把部分電池包的承重轉(zhuǎn)移到底盤上，從而實(shí)現(xiàn)輕量化。

大眾的MEB平臺是其電池組未來實(shí)現(xiàn)成本大幅下降的關(guān)鍵。以大眾為例，大眾的針對電動車專屬研發(fā)的MEB（MEBElectrictoolkit）平臺是以大眾目前的MQB平臺為基礎(chǔ)，適用于電動車的全新的模塊化平臺。MEB平臺的構(gòu)架是由底部的電池組而展開，打造更長的軸距和更短的前后懸，營造出更大的內(nèi)部空間，從A到C級全系列乘用車或輕型商用車都可基于該平臺打造。電池組PACK與BMS設(shè)計(jì)也根據(jù)平臺打造，根據(jù)不同車型僅需要做一定的修繕與升級，設(shè)計(jì)與研發(fā)成本被最大化的攤薄。未來國內(nèi)車企自主搭建PACK產(chǎn)線或由電池企業(yè)深度集成是趨勢

目前國內(nèi)的PACK產(chǎn)業(yè)是整車廠、電池廠、獨(dú)立第三方三足鼎立，且PACK企業(yè)之間水平差距很大，不少PACK企業(yè)的技術(shù)水平都還僅僅停留在簡單的電芯串并聯(lián)上，無法實(shí)現(xiàn)結(jié)合整車設(shè)計(jì)來進(jìn)行PACK設(shè)計(jì)和組裝，真正能達(dá)到下游整車廠商需求的優(yōu)質(zhì)PACK廠商屈指可數(shù)。

未來PACK將以整車企業(yè)主導(dǎo)。我國電動汽車市場未來一定是以乘用車為主要驅(qū)動，而乘用車電池PACK遠(yuǎn)比商用車復(fù)雜，需要大量研發(fā)投入。電池企業(yè)技術(shù)儲備主要集中于電池本身的研發(fā)，在PACK體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如BMS、熱管理等不具備較強(qiáng)實(shí)力。因此，未來的格局將是整車企業(yè)主導(dǎo)，第三方PACK企業(yè)憑借專業(yè)能力也能得到一定空間，但仍然需要依附于整車企業(yè)或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。

4.2、化學(xué)方法：提升正極材料性能最為關(guān)鍵

興業(yè)證券認(rèn)為，相比物理改進(jìn)，動力電池的關(guān)鍵性突破仍然大概率要從提升電池電熱化學(xué)性能著手，通過新型的電池材料以及相互間的搭配、工藝的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)能量密度的進(jìn)一步提升。而本土企業(yè)在未來幾年內(nèi)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的路徑也非常清晰，就是三元高鎳NCM電池與NCA電池。

本土三元龍頭企業(yè)正在加速實(shí)現(xiàn)高比能三元電池量產(chǎn)。以本土高比能電池的代表企業(yè)比克電池為例，其16年三元出貨量0.9GWh，在本土企業(yè)中位列第2，僅次于CATL，其商業(yè)規(guī)劃具備一定代表性。根據(jù)其規(guī)劃，比克的NCM與NCA電池量產(chǎn)計(jì)劃齊頭并進(jìn)，目前能量密度達(dá)248WH/KG的NCA電池已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，而下一代285WH/KG的NCA電池將于年內(nèi)量產(chǎn)。就能量密度來看，已經(jīng)達(dá)到特斯拉與松下水準(zhǔn)。

4.2.1正極材料：高鎳NCM材料與NCA材料

正極材料是電池能量的短板，提高正極材料比容量是提高電池能量密度的最佳方式，未來高比容量的NCA和高鎳NCM是大勢所趨。正極材料的比容量一般為100-200mAh/g，而石墨負(fù)極材料的比容量高達(dá)400mAh/g，所以電池中負(fù)極和電解液等一般采用冗余配置，電池的最終能量密度由正極材料決定。采用高容量的正極材料，能夠帶來負(fù)極、隔膜、電解液用量的大幅減少，電池最終能量密度的提升幅度遠(yuǎn)大于正極材料比容量提高的幅度。所以采用高容量的正極材料對于減輕電池重量，提高電動車的續(xù)航性能具有重要意義。本土正極材料龍頭企業(yè)正在加速實(shí)現(xiàn)高鎳三元正極材料量產(chǎn)。目前國內(nèi)NCM111和NCM523型三元正極材料產(chǎn)品相對成熟，而622NCM于2016年開始逐步在部分動力電池企業(yè)中推廣，未來將逐步拓展至811NCM以及NCA材料。以材料龍頭杉杉股份為例，公司現(xiàn)有三元材料以NCM532、NCM523和NCM622為主，目前正在積極推進(jìn)高鎳三元產(chǎn)線，在建產(chǎn)能包括寧鄉(xiāng)二期1萬噸NCM622產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2017年年底投產(chǎn)，以及寧夏5000噸NCM811產(chǎn)能，預(yù)計(jì)2018年投產(chǎn)。

4.2.2 負(fù)極材料：硅碳負(fù)極

硅負(fù)極的理論能量密度超其10倍，高達(dá)4200mAh/g，通過在石墨材料加入硅來提升電池能量密度已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一，但其也有技術(shù)難點(diǎn)，主要在于在充放電過程中會引起硅體積膨脹100%~300%。據(jù)報(bào)道特斯拉將在Model3中采用了電池新材料，“特斯拉采用的松下18650電池此次在傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料中加入了10%的硅，其能量密度至少在550mAh/g以上”。

本土進(jìn)展方面，國內(nèi)前幾大負(fù)極材料生產(chǎn)廠商陸續(xù)對硅碳負(fù)極材料進(jìn)行布局，深圳貝特瑞和江西紫宸已率先推出多款硅碳負(fù)極材料產(chǎn)品，上海杉杉正處于硅碳負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，星城石墨已將硅碳新型負(fù)極材料作為未來產(chǎn)品研發(fā)方向。貝特瑞研發(fā)的S1000型號硅碳負(fù)極材料的比容量更是高達(dá)1050mAh/g，盡管離硅的理論比容量4200mAh/g仍有較大差距，但已經(jīng)是人造石墨負(fù)極材料比容量的3倍，性能大幅度地提高。

4.2.3隔膜：薄型化隔膜

隔膜工藝主要分干法與濕法兩類。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜技術(shù)路線主要分為干法與濕法兩種，干法成本較低但不適合大功率電池，濕法更薄能夠滿足大功率的要求，但是成本較貴。最早的主流是干法；2015年三元產(chǎn)量上升后濕法使用較多，預(yù)計(jì)2020年干濕法占比50%，分別應(yīng)用于中低端與高端領(lǐng)域。

國產(chǎn)隔膜距離海外一線龍頭仍有距。日本的旭化成是隔膜行業(yè)的龍頭，市占率在50%以上。過去1-2年，中國還有不少企業(yè)進(jìn)入市場，但無法對龍頭地位構(gòu)成撼動。旭化成干法現(xiàn)在可量產(chǎn)出貨的是12微米，濕法還是6-7微米。由于原料、技術(shù)、工藝與制備設(shè)備的差距，目前國產(chǎn)隔膜一致性較差，且厚度無法達(dá)到要求，干法20-40微米仍為主流。

未來發(fā)展：薄型化隔膜。隨著動力電池比能量快速提升，16微米、12微米甚至8微米的隔膜開始應(yīng)用，而濕法工藝制成的隔膜能夠達(dá)到要求。而干法隔膜隨著工藝的逐步改進(jìn)近幾年也能夠應(yīng)用于低比能量的三元電池中。

4.2.4電解液：新型電解液LiFSI 電解質(zhì)中添加LiFSI后，可提高離子導(dǎo)電率及電池充放電特性。比如，反復(fù)充放電300次后，1.2MLiPF6的情況下放電容量保持率會降至約60％，而在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI后，保持率可超過80％。目前LiFSI已經(jīng)被行業(yè)中大部分企業(yè)進(jìn)行過性能測試，特別是行業(yè)排名靠前的企業(yè)，如松下、LG、三星、索尼，以及日本的主流電解液生產(chǎn)商，如宇部化學(xué)、中央硝子等，同時(shí)其年使用量也處于趨勢性上上升階段。

5、他山之石可以攻玉 放眼海外上下求索

興業(yè)證券認(rèn)為，動力電池從電池材料、電芯的生產(chǎn)、電池模組化再到電池PACK，整條產(chǎn)業(yè)化路徑并不是相互割裂的，而是有機(jī)的整體。未來要實(shí)現(xiàn)成本下降，不論是通過生產(chǎn)模式與商業(yè)模式上的改進(jìn)還是通過物理與化學(xué)手段提升電池能量密度，都并非由某幾個(gè)環(huán)節(jié)單向突破能夠達(dá)成，而是基于全局角度設(shè)計(jì)達(dá)到最終優(yōu)化。例如，高比能量正極材料的使用需要相應(yīng)負(fù)極、電解液與隔膜的升級配合，同時(shí)需要PACK成組系統(tǒng)中的BMS的升級，同時(shí)配合性能更好的溫控系統(tǒng)。比能量的提升是以成本上升為代價(jià)的，對應(yīng)到單位Wh的成本是否下降則需要不斷地調(diào)試與優(yōu)化，這方面海外已經(jīng)走在前列。因此本章聚焦海外實(shí)現(xiàn)成熟商業(yè)化的車型與對應(yīng)的電池技改降本之路，以窺未來國產(chǎn)高比能時(shí)代的降成本前景。

全球動力電池產(chǎn)業(yè)集中在東亞

目前，動力電池產(chǎn)能90%以上集中在日本、韓國與中國等東亞國家，松下、LG、三星、比亞迪、CATL等企業(yè)供應(yīng)了全球絕大部分的鋰電池。日本早在上世紀(jì)90年代就大力投入鋰電池研究，韓國與21世紀(jì)初跟進(jìn)，而中國雖然進(jìn)入時(shí)間較為滯后，但巨額補(bǔ)貼資金的投入也帶來了巨大的收效。日韓企業(yè)在技術(shù)上具備優(yōu)勢

國際一線車企主要車型的電芯供應(yīng)幾乎由日韓電池企業(yè)包辦。2016年銷量排行前20車型中，對應(yīng)的電池供應(yīng)商有日本的松下和AESC，韓國的LG化學(xué)、三星SDI和SKI，北美電動汽車電池的供應(yīng)商基本被日本和韓國壟斷。本土?xí)簳r(shí)由于政策因素使得日韓巨頭未能大規(guī)模進(jìn)入，但是仍然不能掩飾本土企業(yè)在技術(shù)儲備上相較日韓巨頭的劣勢。本土企業(yè)在成本方面具備優(yōu)勢，未來中國將成世界電池工廠

然而，單就成本而言，中國在主要的產(chǎn)地已經(jīng)展現(xiàn)出優(yōu)勢，在包括四大材料在內(nèi)的主要電池材料供應(yīng)環(huán)節(jié)均涌現(xiàn)一批規(guī)?；钠髽I(yè)，具備價(jià)格優(yōu)勢同時(shí)具備一定技術(shù)能力。根據(jù)CEMAC的測算，由于在勞動力成本與材料成本上的優(yōu)勢，截止2015年底，中國動力電池不論在成本還是在售價(jià)上均已處于全球最低水平?？紤]到今年以來本土電池掀起的新一輪降價(jià)潮(20%降幅)，成本已經(jīng)成為中國動力電池的核心優(yōu)勢所在。未來動力電池產(chǎn)能持續(xù)向中國轉(zhuǎn)移是大趨勢，而中國也將成為世界的動力電池工廠，培育出一批具備國際競爭力的動力電池龍頭企業(yè)。本土模仿吸收海外成熟技術(shù)是必由之路

興業(yè)證券認(rèn)為國內(nèi)動力電池企業(yè)在成本上較日韓巨頭有優(yōu)勢，但在技術(shù)儲備上處于劣勢。國內(nèi)企業(yè)未來的降成本提技術(shù)之路必然是在對于國外的模仿基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)超越，模仿的對象不應(yīng)局限在電芯級別，而是目前已在全球暢銷車型中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主流電池包及其采取的技術(shù)路線。興業(yè)證券對三款最為主流的車型電池組進(jìn)行剖析，而這三款電池也正好對應(yīng)三家日韓巨頭電池企業(yè)，松下、LG與三星;以及三種主要的封裝形式，圓柱、軟包與方形路線。

特斯拉Model3電池組：松下21700圓柱NCA電芯+BMS+液冷 通用Bolt電池組：LG軟包三元電芯 寶馬i3電池組：三星SDI方形三元電芯

5.1、開啟圓柱三元大眾化路線的先鋒：特斯拉系列車型 電芯端：松下獨(dú)供電芯，特斯拉負(fù)責(zé)PACK 松下只為特斯拉提供電芯。2019年以前投資2000億日元到電池單體的生產(chǎn)線上(超級工廠)，由特斯拉負(fù)責(zé)土地、建筑、pack。電芯價(jià)格下降，跟特斯拉議定，未來三年公司預(yù)計(jì)整個(gè)pack價(jià)格要下降30%。公司的NCA里面增加添加劑，改進(jìn)了安全性，所以特斯拉才會使用。

松下認(rèn)為主要降低成本的路徑是1)優(yōu)化Cell和Pack的生產(chǎn)工藝，以及通過產(chǎn)能擴(kuò)張獲取經(jīng)濟(jì)效益2)通過與客戶工廠接近來降低包裝，物流，報(bào)關(guān)，庫存等運(yùn)營成本3)提升良率，降低運(yùn)營費(fèi)用。

從行業(yè)的角度來講，現(xiàn)在沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)?8650的只有松下在做。為特斯拉供應(yīng)圓柱形電池，特斯拉也在分享技術(shù)，公司希望圓柱形電池能得到更多推廣，不過還是要看裝在整車上什么位置。

成組電池端：設(shè)計(jì)閉環(huán)+規(guī)?；党杀?/p>

特斯拉的電池成本主要分為三個(gè)階段，目前電池成本占比接近60%，未來投資50億美金的超級電池工廠投產(chǎn)，成本有望下降30%以上。

階段1：2013年以前：18650電芯價(jià)格較低僅為$2，但是BMS和PACK成本較高，電池成本占比為57%。此前松下一直為特斯拉的電池獨(dú)家供應(yīng)商，提供的電池為18650的NCA電池，單個(gè)電芯為3.1Ah，能量為11.47Wh，單價(jià)為$2左右，預(yù)計(jì)該價(jià)格為松下?lián)屨际袌龆幸夥诺偷膬r(jià)格。以85kwh的ModelS為例，采用7263顆電芯，電池成本為$15246，特斯拉公告的BMS和PACK成本為$20000，總電池成本為$35246，2013年特斯拉年報(bào)顯示其毛利為22.5%，車子售價(jià)為$79900，其成本為$79900×(1-22.5%)=$61923，電池成本占比為$35246/$61923=57%。

階段2:2013年至特斯拉的超級電池工廠Gigafactor投產(chǎn)前：受商業(yè)因素的而影響，電芯單體價(jià)格大幅上升為$3.5，得益于BMS和PACK成本下降，電池成本占比為59%。2013年10月30號特斯拉與松下簽訂了高達(dá)70億美元合同，此時(shí)18650NCA電芯的價(jià)格上漲到了$3.5，漲幅高達(dá)75%，同樣85kwh的7263顆電芯成本為7263×3.5=$26680，但是特斯拉單獨(dú)出售的電池包價(jià)格和年報(bào)顯示的毛利卻沒有太大的變化，估測BMS+PACK成本已經(jīng)大幅降低為$10000，因?yàn)锽MS和PACK主要成本為設(shè)計(jì)費(fèi)，本身的電子元器件和制造成本很低，整個(gè)電池包的成本為$26680+$10000=$36680，成本占比為$36680/$61923=59%。

階段3：為超級電池工廠建成之后(2017~)：電池成本下降30%以上。預(yù)計(jì)21700單體價(jià)格為$3.3，折合0.14美元/w。由于Model3電芯數(shù)量較少且容量較少，預(yù)計(jì)Model3BMS+PACK成本為$2880左右，綜合電池包成本為$6960，電池包成本占比29%。特斯拉實(shí)現(xiàn)圓柱路線大幅降本的秘訣在于設(shè)計(jì)閉環(huán)。興業(yè)證券在前述分析中提到圓柱路線的電池包降成本空間已經(jīng)非常有限，Tesla能夠?qū)崿F(xiàn)圓柱路線大幅度成本下降是一個(gè)例外。Tesla的電池、系統(tǒng)、整車一體化，全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋，可以做到設(shè)計(jì)的閉環(huán)，這與其它企業(yè)有根本性的區(qū)別，Tesla可以全面評估更改的利弊，而這是國內(nèi)18650電池廠目前所不具備的。

5.2、率先實(shí)現(xiàn)軟包三元電芯成本迅速下降：通用bolt 電芯端：LG獨(dú)供軟包電芯

通用汽車在2015年曾經(jīng)披露過Bolt電動車采用LGChem的電池，電芯cell的價(jià)格為145美元/kWh左右。在全球商業(yè)會議上，通用汽車進(jìn)一步對外展示了Bolt的電池電芯cell的成本預(yù)測。其中2016年的成本為145美元/kWh，這個(gè)數(shù)值持續(xù)到2019年，2020年會下降到120美元/kWh。到2022年，該數(shù)值繼續(xù)下降到100美元/kWh。合理推算得到通用bolt電池組成本在200美元/kWh，到2020年降至170美元/kWh。成組電池端：爆款單車實(shí)現(xiàn)規(guī)模化降成本

BoltEV與一代和二代Volt非常相似，采用了LG“袋狀電池”，也就是像食品真空袋那樣的尺寸和形狀，并且在兩代Volt車型上分別只使用了288和196個(gè)，顯然效率高了很多。

這種袋狀電池相對于18650有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，首先是冷卻效果更好，溫控更加均勻，每個(gè)點(diǎn)的溫度也很容易達(dá)到一致性，隨后我在實(shí)驗(yàn)室里看到了它的散熱系統(tǒng)，就像主板的印刷電路那樣，遍布袋狀電池的每個(gè)部位，通用的工程師使用了水冷散熱的方式，由于扁平的袋狀電池有著更大的面積，因此印刷電路一般的水冷管路密布，確實(shí)更容易溫控;其次它的壽命更長，也更加可靠，在極端環(huán)節(jié)下也相對穩(wěn)定。

5.3、方形三元主流：寶馬i3 電芯端：三星SDI獨(dú)供方形電芯

寶馬i3一直使用的電芯是方形鋁殼，三元NCM材料，由三星SDI提供，額定電壓在3.7V，電壓限值區(qū)間為2.8-4.1VDC，電芯的比能在120Wh/kg以上，電芯的內(nèi)阻在0.5mΩ左右。i3電池包共有8個(gè)模組組成，每個(gè)模組有12個(gè)電芯，共計(jì)96個(gè)電芯，串聯(lián)。在動力電池方面公司現(xiàn)在celllevel成本210-220usd/kwh左右，目標(biāo)是2020年降到120-130usd，有40%左右的成本下降。主要來自于規(guī)模效應(yīng)，良率提升，產(chǎn)能增加帶來的采購價(jià)格下降 供應(yīng)鏈方面現(xiàn)在消費(fèi)電池的正極材料大部分來自中國，動力電池只有不到10%來自中國，隔膜和負(fù)極主要來自韓國，電解液有少部分由中國工業(yè)，大部分來自日韓。同時(shí)，公司表示未來將產(chǎn)業(yè)鏈從日韓向中國轉(zhuǎn)移也是未來costreduction重要的機(jī)會。過去三年第一代到第二代產(chǎn)品能量密度有50%的增加，2018年的第三代產(chǎn)品會有20-30%的提升。

成組電池端：寶馬自主研發(fā)模塊化與熱管理

i3是寶馬真正意義上量產(chǎn)的一款電動車，在去年9月份就已全球銷量突破6.6萬輛。i3很多領(lǐng)域的技術(shù)都為寶馬后續(xù)電動汽車開發(fā)做了充實(shí)的積累和探索，比如整車輕量化技術(shù)、電池系統(tǒng)模塊化技術(shù)、熱管理技術(shù)等。

從動力電池系統(tǒng)角度來看，i3自2013年11月份上市以來至今進(jìn)行了一次升級，即在2016年電量由22kWh，提升為33kWh，電量提高50%，這一次升級，保持了電池包體積、結(jié)構(gòu)不變。升級之前的i3續(xù)航里程在81英里/130公里(升級后33度電續(xù)航在114英里/183公里)，電池包總電量為22kWh，容量60Ah，總電壓353V;電池包的總重量約為235kg，比能為93.6Wh/kg(33度電的比能約為140.4Wh/kg)。

i3的電連接，高壓線束(科士達(dá)Kostal提供)采用插接式與模組連接，與電極間的連接則通過超聲焊實(shí)現(xiàn)，采樣線先超聲焊再點(diǎn)膠的方式與連接片相連。寶馬i3的熱管理采用直冷方案(也有液冷方案)，制冷劑為R134a。

6、潛在降本空間廣闊 技術(shù)突破仍需等待

興業(yè)證券認(rèn)為三元體系之外的非主流技術(shù)路線同樣存在技術(shù)突破的可能性，如以鈦酸鋰為負(fù)極材料的鈦酸鋰快充電池路線以及新型鋰電體系，如鋰硫電池。潛在的技術(shù)突破有望打破現(xiàn)有體系，實(shí)現(xiàn)動力電池性能提升與成本下降的快速躍遷。以鈦酸鋰為負(fù)極材料的鈦酸鋰快充電池路線； 新型鋰電體系有望大幅突破現(xiàn)有比能量極限。

6.1、快充電池：成本是目前最大制約

快充電池已實(shí)現(xiàn)成熟的商業(yè)化應(yīng)用。目前快充類電動車已超過15000臺，累計(jì)運(yùn)行超過10億公里，在公交車等對于充電時(shí)間要求較為嚴(yán)格的領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛?？斐渲髁骷夹g(shù)路線有兩類，一類是以鈦酸鋰替代石墨作為負(fù)極材料，代表企業(yè)有微宏、銀隆等，另一類是在磷酸鐵鋰體系下采用快充型石墨作為負(fù)極，代表企業(yè)為CATL。

成本是快充電池進(jìn)一步拓展應(yīng)用領(lǐng)域的最大制約。國內(nèi)快充電池度電成本約為5000元，補(bǔ)貼還不足以覆蓋該部分成本，因此快充仍未成為真正意義的主流。如果快充電池能夠?qū)崿F(xiàn)較大幅度的成本下降，將迅速拓展其市場空間。潛在方向包括1)能量密度提升;2)批量化生產(chǎn)降成本;3)提高標(biāo)稱電壓，目前只有2.3V，而三元在3.7V。

6.2、新型鋰電體系：大幅突破現(xiàn)有比能量極限

現(xiàn)有體系下，電池能量密度有理論極限，如果要進(jìn)一步突破400Wh/kg比能量，目前的可選方案包括固態(tài)鋰電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學(xué)體系電池。固態(tài)電池：高比能量+不燃燒。工作原理上固態(tài)鋰電池和傳統(tǒng)的鋰電池并無區(qū)別，只是電解質(zhì)從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。固態(tài)電池的優(yōu)勢在于：1)能量密度：固態(tài)電池不再使用石墨負(fù)極，而是直接使用金屬鋰負(fù)極，大大減輕負(fù)極材料的用量，使得整個(gè)電池的能量密度有明顯提高。目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)可以小規(guī)模批量試制出能量密度為300-400Wh/kg的全固態(tài)電池。2)安全性：固態(tài)電池不會在高溫下發(fā)生副反應(yīng)，不會因產(chǎn)生氣體而發(fā)生燃燒。目前豐田、松下、三星、三菱以及國內(nèi)的寧德時(shí)代等電池行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)都已經(jīng)積極布局固態(tài)電池的儲備研發(fā)。

鋰硫電池：比能量有望超過500Wh/kg。硫作為正極理論比能量高達(dá)2600Wh/kg，且單質(zhì)硫成本低、對于環(huán)境友好。但是，硫具有不導(dǎo)電、中間產(chǎn)物聚硫鋰溶于電解質(zhì)、體積膨脹嚴(yán)重等缺點(diǎn)，這些問題使得鋰硫電池的大規(guī)模應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，包括安全性、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等。

金屬空氣電池：比能量有望超過700Wh/kg。金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。鋰空氣電池的比能量是鋰離子電池的10倍，體積更小，重量更輕。不足之處在于，仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化尚需等待。投資建議：降成本有途可尋，看中期龍頭突圍

興業(yè)證券認(rèn)為短期來看，降成本因素未被市場完全預(yù)期，根據(jù)測算電池毛利率下滑幅度在10%以內(nèi)，盈利能力將好于預(yù)期;中期來看，未來高鎳與NCA時(shí)代到來后，技術(shù)領(lǐng)先、規(guī)模優(yōu)勢的龍頭將有成本優(yōu)勢，但短期行業(yè)迎來較為激烈的廝殺，中期來看，龍頭突圍。

7.1、短期：降成本有途可尋，盈利能力好于預(yù)期

產(chǎn)業(yè)逐漸走出底部，市場將迎預(yù)期差修復(fù)。市場目前對于動力電池板塊存在較為強(qiáng)烈的悲觀預(yù)期，認(rèn)為補(bǔ)貼退坡將顯著影響下游景氣度并且打壓電池環(huán)節(jié)毛利率。興業(yè)證券認(rèn)為17年動力電池的主線邏輯是“以量換價(jià)”：一方面，下游已經(jīng)逐漸走出產(chǎn)業(yè)底部，景氣度持續(xù)回升，乘用車與物流車加速放量下，電池全年出貨增長仍值得期待。另一方面，退坡確實(shí)造成電池環(huán)節(jié)價(jià)格下降，但可以通過向上游隔膜、電解液等環(huán)節(jié)壓價(jià)等“降本”措施，以及提高能量密度、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；a(chǎn)等“增效”措施來盡可能彌補(bǔ)，興業(yè)證券認(rèn)為動力電池行業(yè)盈利能力將好于市場預(yù)期，且有望持續(xù)超預(yù)期。

7.1.1電池端價(jià)格展望

磷酸鐵鋰：電池產(chǎn)能過剩將現(xiàn)，新一輪談判價(jià)格落地，降幅約20%。17年磷酸鐵鋰電池市場跟隨電動客車調(diào)整，增速趨緩，2017年需求18GWh，結(jié)合產(chǎn)能供給(28GWh)來看出現(xiàn)一定過剩。結(jié)合國軒、CATL等一線龍頭訂單價(jià)格來看，17年鐵鋰電池新一輪價(jià)格較去年年底降幅在20%左右。

三元：高景氣疊加正極材料價(jià)格上漲，預(yù)計(jì)價(jià)格下降空間不大。乘用車+物流車搭載三元比例提升疊加客車解禁三元，預(yù)計(jì)2017年三元電池需求將實(shí)現(xiàn)近120%的增幅，2017需求達(dá)到16GWh，產(chǎn)能供給20GWh，保持持續(xù)景氣。目前從正極材料價(jià)格來看，高端三元材料NCM價(jià)格在2017年后甚至出現(xiàn)小幅上漲，而LFP正極材料價(jià)格小幅下跌，也印證了高端三元材料與電芯的高景氣度。價(jià)格方面，18650型2000mAh三元電芯價(jià)格2017年后僅小幅下調(diào)，結(jié)合pack+bms環(huán)節(jié)小幅降成本來看，判斷三元動力電池價(jià)格降幅將在10-15%。

7.1.2電池成本降價(jià)空間展望

1、PACK：降價(jià)空間不大。PACK環(huán)節(jié)主流大廠目前均為自行加工，不進(jìn)行外包，成本控制已經(jīng)做得相當(dāng)?shù)轿?，降價(jià)空間不大。而就第三方外包pack公司來看，由于進(jìn)入壁壘較低，pack業(yè)務(wù)的毛利率只有15%，壓價(jià)空間也不大。此外，由于安全性的考慮，成本較高的軟包pack路線被應(yīng)用的比例越來越大，未來單體pack成本還可能上升。但是考慮到技術(shù)改進(jìn)下系統(tǒng)能量密度的逐漸提升而pack的花費(fèi)相對較為固定，單位能量的pack成本會有所下降。按照17年提升10%計(jì)算，單位能量的pack成本降幅可以達(dá)到5%。

2、BMS：主要為設(shè)計(jì)成本，存降價(jià)空間。BMS成本主要為設(shè)計(jì)成本，制造成本相對固定。設(shè)計(jì)成本前期投入大，后期隨著規(guī)模擴(kuò)張能夠得到一定攤薄。由于此前市場以客車BMS為主，技術(shù)要求相對較低，電芯廠大多能夠自行解決。未來市場重心遷移至乘用車后，BMS環(huán)節(jié)可能需交由更為專業(yè)的汽車電子設(shè)計(jì)企業(yè)外包完成，這塊成本可能會上升，但判斷17年這一趨勢可能還不明顯。綜合規(guī)模攤薄、系統(tǒng)能量密度提高等因素，判斷17年BMS環(huán)節(jié)降成本空間達(dá)到10%。

3、正極材料：LFP材料存在降價(jià)空間，NCA與NCM材料降價(jià)空間不大。正極材料價(jià)格與兩塊相關(guān)，一塊是主要的原料電池級碳酸鋰，另一塊是前驅(qū)體，磷酸鐵鋰與鐵礦石相關(guān)、三元路線則與鎳、猛、鈷等有色金屬價(jià)格相關(guān)。電池級碳酸鋰價(jià)格從16年年底開始保持平穩(wěn)，在13萬元/噸的水平。從龍頭天齊鋰業(yè)與贛鋒鋰業(yè)最新披露的情況來看，17年市場需求穩(wěn)定增長20%左右，中高端級別需求更大，考慮到上游仍較高的毛利率水平(天齊毛利率60%、贛鋒35%)與下游強(qiáng)烈的壓價(jià)意愿，電池級碳酸鋰價(jià)格可能緩緩回落至10萬/噸的水平。

前驅(qū)體方面，鎳價(jià)與錳價(jià)保持穩(wěn)定，但鈷價(jià)17年以來出現(xiàn)暴漲。三元材料價(jià)格也因此跟隨上漲，NCM523已從年初14萬元/噸上漲至目前的19萬元/噸。隨著市場回歸理性與電池級碳酸鋰的平穩(wěn)降價(jià)，預(yù)計(jì)未來三元材料價(jià)格將有所回落，但判斷17年仍將保持5%左右中樞的漲幅。磷酸鐵鋰正極材料17年價(jià)格逐月下滑，目前已在8.5-9萬元水平，較年初10萬元水平下降了10%-15%，預(yù)計(jì)17年中樞降幅在20%。

4、電解液：毛利率較高，六氟磷酸鋰降價(jià)后，電解液存降價(jià)空間。電解液價(jià)格主要跟隨六氟磷酸鋰價(jià)格變動，目前六氟磷酸鋰價(jià)格已從去年年末高點(diǎn)38萬元/噸，回落至28萬元/噸。

動力電池電解液價(jià)格走勢與六氟磷酸鋰基本一致，由去年3季度高點(diǎn)8.5萬元/噸降至目前6.9萬元/噸。目前電解液龍頭的毛利率在30%左右(新宙邦)也存在壓價(jià)空間。隨著六氟磷酸鋰降價(jià)與下游對于電解液企業(yè)的壓價(jià)，預(yù)計(jì)電解液17年降價(jià)幅度將達(dá)到20%。

5、隔膜：高毛利率疊加工藝改進(jìn)，存降價(jià)空間。隔膜種類較多，從高端到低端價(jià)格差異很大，但17年普遍存在降價(jià)空間。從全球隔膜龍頭星源材質(zhì)的情況看，16年干法隔膜均價(jià)為4.2元/平米，今年降至3.7-3.8元/平米，濕法去年5元/平米，今年4.5元/平米，能夠鎖定較長時(shí)間。星源16年隔膜毛利率在60%，這塊壓價(jià)空間很大。且隔膜龍頭本身也存在通過技術(shù)改進(jìn)進(jìn)一步降成本的能力與訴求。結(jié)合星源調(diào)價(jià)與上述因素來看，判斷隔膜17年價(jià)格下降幅度在10%左右。

6、負(fù)極：產(chǎn)能長期過剩，價(jià)格持續(xù)穩(wěn)定下降。負(fù)極價(jià)格受動力電池需求端影響不大，近年來處于平穩(wěn)降價(jià)軌道，且毛利率較低。判斷17年繼續(xù)穩(wěn)定降價(jià)，幅度在10%。

7、其他材料：整體降價(jià)空間不大。殼體蓋板由于鋼價(jià)與鋁價(jià)的上漲，17年價(jià)格可能上漲，判斷在5%左右。制造成本攤銷這一塊與產(chǎn)線自動化水平與產(chǎn)能利用率相關(guān)，隨著規(guī)模擴(kuò)張帶來單位成本下降與產(chǎn)能利用率維持在平均水平以上，制造成本攤銷有望下降10%。勞動力成本按照工資上漲5%計(jì)。其他材料包括正極方面用的粘結(jié)劑PVDF、溶劑NMP、集電體鋁箔，負(fù)極方面用的粘結(jié)劑CMC、溶劑去離子水、集電體銅箔，用于極耳的鋁帶、鎳帶等等，預(yù)計(jì)降幅有限，在5%左右。其他成本包括環(huán)保成本，判斷這塊難以下降。整體來看，除四大材料之外的其他成本降幅在3%-5%之間。

7.1.3動力電池業(yè)務(wù)毛利率降幅測算

根據(jù)上文擬定的各環(huán)節(jié)成本下降中樞，對于PACK、正極材料、電解液與隔膜等變化可能性較大，同時(shí)對于動力電池盈利能力潛在影響較大的環(huán)節(jié)進(jìn)行展開模擬測算，給予下述假定，得到磷酸鐵鋰動力電池業(yè)務(wù)毛利率受影響的幅度在7%-10%之間，三元動力電池受影響的幅度在4%-7%。假定：

1)2016年磷酸鐵鋰電池價(jià)格2.3元/WH，17年下降20%，三元電池價(jià)格2.1元/WH，價(jià)格下降20%，三元由于能量密度提升，綜合成本降幅設(shè)定為10%。

2)2016年磷酸鐵鋰電池毛利率40%，三元電池毛利率30%。

3)PACK環(huán)節(jié)成本下降3%、7%兩檔，BMS環(huán)節(jié)固定下降10%。

4)正極材料，磷酸鐵鋰下降15%、25%兩檔，三元材料分不變與上漲10%兩檔。

5)電解液分為下降15%與下降25%兩檔。

6)隔膜分為下降5%和下降15%兩檔。

7)負(fù)極下降10%，前天成本加權(quán)平均下降3.5%。

8)各環(huán)節(jié)成本比例按照下述拆分的18650圓柱型測算。莫為價(jià)跌遮望眼，關(guān)注盈利能力持續(xù)改善。補(bǔ)貼退坡確實(shí)造成電池環(huán)節(jié)價(jià)格下降，但可以通過向上游隔膜、電解液等環(huán)節(jié)傳導(dǎo)成本壓力，以及提高能量密度、標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；a(chǎn)等“增效”措施來盡可能彌補(bǔ)。目前時(shí)點(diǎn)電池談判價(jià)格已落地，實(shí)際降幅(20%)好于市場悲觀預(yù)期。根據(jù)上述測算動力電池毛利率17年下滑幅度在8%-10%，三元下滑幅度在4%-7%，當(dāng)前板塊估值下對于動力電池盈利能力過于悲觀。此外，隨著降本增效進(jìn)一步帶動，動力電池盈利能力有望環(huán)比持續(xù)改善，后續(xù)存在持續(xù)超預(yù)期可能。

7.2、中期：高比能時(shí)代即將來臨，龍頭搶先卡位志存高遠(yuǎn)

補(bǔ)貼退坡是影響2017年新能源汽車市場的最關(guān)鍵變量。16年12月30日，新版補(bǔ)貼政策正式落地，乘用車、專用車補(bǔ)貼退坡20%，客車退坡30%-50%。補(bǔ)貼政策額外設(shè)立了針對整車與動力電池的技術(shù)門檻，并要求重審新能源汽車推廣目錄，不符合要求的將被剔除出目錄。受此影響17年1月新能源汽車僅銷5682輛，跌至冰點(diǎn)。補(bǔ)貼退坡敦促全產(chǎn)業(yè)鏈降成本并加速提升質(zhì)量性能，行業(yè)邏輯從過去補(bǔ)貼驅(qū)動的粗放式增長逐漸向產(chǎn)品需求釋放驅(qū)動過渡。

第三篇：鋰電池行業(yè)分析報(bào)告

鋰電池行業(yè)分析報(bào)告

(一)鋰電池負(fù)極材料分類

1、鋰電池負(fù)極產(chǎn)業(yè)鏈

鋰電池負(fù)極材料處于鋰電池產(chǎn)業(yè)中游的最核心的環(huán)節(jié),按電池成本分布,鋰電池負(fù)極材料及其他占比鋰離子電池總成本的28%左右。

2、鋰電池負(fù)極材料分類

作為鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一,負(fù)極材料技術(shù)與市場均較為成熟?，F(xiàn)階段負(fù)極材料研究的主要方向如下:石墨化碳材料、無定型碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其他材料。

(二)鋰電池負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢

電池的真正發(fā)展是在1800年之后,伏特在這一年發(fā)明電池,人們對電池的原理才有了合理的解釋;1959年,可充電的鉛酸電池最先得到應(yīng)用;1990年,鋰離子電池誕生。

鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走到其第25個(gè)年頭。經(jīng)過20多年的發(fā)展,鋰離子電池市場規(guī)模從無到有,先后超越鎳鎘電池、鎳氫電池等其他二次電池而發(fā)展成為僅次于鉛酸電池的第二大二次電池產(chǎn)品。歐洲知名產(chǎn)研機(jī)構(gòu)Avicenne Energy發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,從1990年至2012年間,鋰離子電池市場規(guī)模從0.5萬kWh(1990年還處在試應(yīng)用階段)快速發(fā)展到3233.47萬kWh(注:與國內(nèi)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)有所不同,主要原因是該機(jī)構(gòu)對中國情況不是很了解),年均復(fù)合增長率高達(dá)49%,僅次于鉛酸電池的3.26億kWh。該機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示,2000年之前10年的鋰離子電池市場規(guī)模的年均復(fù)合增長率高達(dá)70.8%,之后10年為年均27.1%。真鋰研究對鋰電市場的統(tǒng)計(jì)始于2010年。從2010年至2014年,比傳統(tǒng)功能手機(jī)更耗電的智能手機(jī)以及平板電腦、電動汽車等新興市場的崛起,推動了鋰離子電池市場的快速發(fā)展和市場普及。到2014年全球鋰離子電池市場規(guī)?？焖侔l(fā)展到6646.5萬kWh,是2010年的3倍多。在全球經(jīng)濟(jì)總體處于低谷徘徊的情況下,如此高速增長尤為難得。

對于未來市場規(guī)模的預(yù)期,在綜合考慮各種因素的情況下,真鋰研究和中國電池網(wǎng)在去年預(yù)期的基礎(chǔ)上有所調(diào)低,預(yù)計(jì)2020年全球鋰離子電池市場規(guī)模將會超過2億kWh,21世紀(jì)第二個(gè)10年的年均復(fù)合增長率接近25%。與此同時(shí),鉛酸電池市場規(guī)模到2020年前后預(yù)計(jì)將下降到2010年時(shí)2.7億kWh左右的水平。此消彼長,大約在2022年或2023年前后,鋰離子電池就將超越鉛酸電池而成為市場用量最大的二次電池產(chǎn)品。

二、鋰電池負(fù)極材料行業(yè)管理體制及相關(guān)政策

(一)行業(yè)現(xiàn)行管理體制

我國鋰電池負(fù)極材料行業(yè)主要由政府有關(guān)部門和行業(yè)協(xié)會共同管理。政府主管部門為中華人民共和國工業(yè)和信息化部,行業(yè)協(xié)會主要是中國化學(xué)和物理電源行業(yè)協(xié)會監(jiān)督管理。

中華人民共和國工業(yè)和信息化部主要職責(zé)為制定并組織實(shí)施工業(yè)、通信業(yè)的行業(yè)規(guī)劃、計(jì)劃和產(chǎn)業(yè)政策,提出優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、結(jié)構(gòu)的政策建議,起草相關(guān)法律法規(guī)草案,制定規(guī)章,擬訂行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)并組織實(shí)施,指導(dǎo)行業(yè)質(zhì)量管理工作;提出新型工業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略和政策,協(xié)調(diào)解決新型工業(yè)化進(jìn)程中的重大問題,擬訂并組織實(shí)施工業(yè)、通信業(yè)、信息化的發(fā)展規(guī)劃,推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整和優(yōu)化升級,推進(jìn)信息化和工業(yè)化融合;擬訂高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中涉及新材料、信息產(chǎn)業(yè)等的規(guī)劃、政策和標(biāo)準(zhǔn)并組織實(shí)施,指導(dǎo)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步,以先進(jìn)適用技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),組織實(shí)施有關(guān)國家科技重大專項(xiàng),推進(jìn)相關(guān)科研成果產(chǎn)業(yè)化,推動軟件業(yè)、信息服務(wù)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國化學(xué)和物理電源行業(yè)協(xié)會是由電池行業(yè)企(事)業(yè)單位資源組成的全國性、()行業(yè)性、非營利性的社會組織,主管部門為工業(yè)和信息化部。中國化學(xué)和物理電源行業(yè)協(xié)會的業(yè)務(wù)范圍為開展對電池行業(yè)國內(nèi)外技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和市場信息的采集、分析和交流工作,依法開展行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營統(tǒng)計(jì)與分析工作,開展行業(yè)調(diào)查,向政府部門提出制定電池行業(yè)政策和法規(guī)等方面的建議;組織訂立行規(guī)行約,并監(jiān)督執(zhí)行,協(xié)助政府規(guī)范市場行為,為會員開拓市場并為建立公平、有序競爭的外部環(huán)境創(chuàng)造條件,維護(hù)會員的合法權(quán)益和行業(yè)整體利益;開展對電池行業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測、科技成果的評價(jià)及推廣工作,推薦新技術(shù)新產(chǎn)品,協(xié)助會員單位作好爭創(chuàng)名牌工作;受政府和有關(guān)部門委托,對行業(yè)內(nèi)重大的投資、改造、開發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行前期論證,并參與項(xiàng)目的監(jiān)督等活動。

三、鋰電池負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

與正極材料相比,負(fù)極材料占鋰離子電池成本比重較低,在國內(nèi)已幾乎全部實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前,國內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)能也較大,基本能滿足國內(nèi)市場的需求,但隨著新能源汽車的逐步普及,未來負(fù)極材料的市場需求將出現(xiàn)巨大缺口。高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)調(diào)研顯示,2015年我國負(fù)極材料產(chǎn)量7.28萬噸,同比增長42.7%;國內(nèi)負(fù)極材料產(chǎn)值為38.8億元,同比2014年增長35.2%。2015年負(fù)極材料均價(jià)保持下滑,幅度在5%-10%。雖價(jià)格整體下降,但負(fù)極材料產(chǎn)值增速接近產(chǎn)量增速,因?yàn)樨?fù)極材料的結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化。受動力電池帶動,2015年國內(nèi)負(fù)極材料的需求增長最快的是人造石墨,而人造石墨的均價(jià)高于天然石墨。

全球負(fù)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(jì)占比約1%。綜合而看石墨類負(fù)極材料占總出貨量的90%。

(一)鋰離子電池負(fù)極材料上游市場分析

中國石墨礦資源相當(dāng)豐富,全國20個(gè)省市產(chǎn)出石墨礦。目前,我國已探明儲量的礦區(qū)共91處,總保有儲量礦物1.73億噸,局世界第一位。從地區(qū)分布來分析,以黑龍江省儲量為首,其儲量占比全國64.1%,四川、山東的石墨礦產(chǎn)也較為豐富。

(二)鋰離子電池負(fù)極材料下游市場分析

鋰離子電池負(fù)極材料下游市場主要為鋰離子電池的應(yīng)用市場,鋰離子電池負(fù)極材料依賴于鋰離子電池負(fù)極材料下游市場鋰離子電池的市場發(fā)展。

1、鋰離子動力電池市場發(fā)展情況

鋰離子電池市場規(guī)模增長的最大動力確定無疑將來自電動汽車市場。在2011年電動汽車商業(yè)化元年,全球電動汽車銷量即取得6.8萬輛的佳績,此后以73.23%的年均復(fù)合增長率高速增長,至2014年已達(dá)到35.35萬輛;預(yù)計(jì)2020年銷量將突破200萬輛。與此相對應(yīng),2011年電動汽車對鋰離子電池的需求量為176.7萬kWh,占整個(gè)鋰電池市場總需求的比重僅為6.6%;2014年需求量快速增長到1110.2萬kWh,4年增長了6倍多,而市場份額也快速增長到16.7%,成為僅次于手機(jī)的鋰離子電池第二大細(xì)分市場。我們預(yù)計(jì)到2016年就將以2071萬kWh的需求量和22%的市場份額超越智能手機(jī)而成為鋰離子電池最大的細(xì)分市場;到2020年將以31.4%的市場份額超越整個(gè)消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場,屆時(shí)需求總量將超過6200萬kWh。

2、鋰離子儲能電池市場發(fā)展情況

據(jù)Navigant Research數(shù)據(jù),2015年全球新增儲能與可再生能源的裝機(jī)容量約為196.2MW,隨著儲能技術(shù)成本不斷下降以及補(bǔ)償機(jī)制的實(shí)施,預(yù)計(jì)到 2025年全球新增儲能+可再生能源裝機(jī)容量將突破12.7吉瓦。據(jù)CNESA預(yù)測,到2020年中國儲能市場規(guī)模將達(dá)到66.8GW,其中抽水蓄能的規(guī)模為35GW,包含參與車電互聯(lián)的電動

汽車動力電池在內(nèi)的其他儲能技術(shù)的市場規(guī)模將超過31GW。抽水蓄能100%用于電網(wǎng)側(cè),近14%的儲能用于集中式可再生能源并網(wǎng)(集中式光伏電站、CSP電站及風(fēng)電場),儲能在用戶側(cè)的應(yīng)用比例為20%,預(yù)計(jì)將有12%的儲能裝機(jī)來自于應(yīng)用到車電互聯(lián)領(lǐng)域的動力電池。在國家各種扶持新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的支持下,風(fēng)能、光伏等可再生能源將獲得更大規(guī)模的應(yīng)用,儲能鋰離子電池將形成巨大的市場需求?！笆濉逼陂g,通過各種示范工程的建設(shè),探索儲能應(yīng)用的盈利模式,調(diào)動各方面的投資積極性,促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。預(yù)期到2020年后,有望形成每年1000億元的儲能市場需求。

四、影響鋰電池負(fù)極材料行業(yè)發(fā)展的有利與不利因素

影響行業(yè)發(fā)展的有利因素

1、國家相關(guān)政策支持

目前,公司所生產(chǎn)的鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)品屬于《國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域》規(guī)定的新能源及節(jié)能技術(shù)”之“(三)新型高效能量轉(zhuǎn)換與儲存技術(shù)”之“

1、新型動力電池(組)、高性能電池(組)動力電池高性價(jià)比關(guān)鍵材料”范圍;同時(shí),國務(wù)院發(fā)布節(jié)能與新能源汽車領(lǐng)域的核心政策《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012-2020年)》等政策連續(xù)出臺將有利于電池應(yīng)用領(lǐng)域的市場發(fā)展,進(jìn)而帶動鋰電池負(fù)極材料市場的快速發(fā)展。產(chǎn)業(yè)政策的扶植將有利于鋰離子電池材料行業(yè)的發(fā)展。

2、下游產(chǎn)品應(yīng)用廣泛,市場空間廣闊 據(jù)統(tǒng)計(jì),2015年1-8月止累計(jì)中國鋰離子電池產(chǎn)量33.35億只,2015年1-9月,新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)15.62萬輛,同比增長近3倍。鋰電市場的快速增長,尤其是動力電池市場的高速增長,動力電池市場更是一度供不應(yīng)求,鋰電負(fù)極材料市場受益匪淺。在此背景下,鋰電負(fù)極材料企業(yè)自是緊隨行業(yè)發(fā)展步伐,針對動力電池市場加大投入,增產(chǎn)擴(kuò)建,加大技術(shù)投入創(chuàng)新等,以期在未來的新能源市場上占有一席之地。

影響行業(yè)發(fā)展的不利因素

隨著行業(yè)不斷發(fā)展,市場競爭的加大,供應(yīng)將出現(xiàn)大于需求的情形,加之,人工成本上漲及原材料價(jià)格波動等因素的影響,行業(yè)整體利潤將呈現(xiàn)下滑趨勢。市場競爭加劇將對行業(yè)內(nèi)企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績造成一定的不利影響。市場環(huán)境必將倒逼更多的企業(yè)從“價(jià)格驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“技術(shù)驅(qū)動”,如果行業(yè)內(nèi)技術(shù)升級滯后,將進(jìn)一步壓縮行業(yè)盈利空間,甚至面臨技術(shù)發(fā)展滯后所引發(fā)的行業(yè)衰敗風(fēng)險(xiǎn)。

第四篇：2018年中國鋰電池設(shè)備行業(yè)調(diào)研報(bào)告-GGII(第五版)-目錄-0322

前 言

高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）調(diào)研顯示，中國2017年鋰電生產(chǎn)設(shè)備需求達(dá)170億元，其中中國生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)值同比增長25%，達(dá)150億元，國內(nèi)鋰電設(shè)備需求占比超過85%，增長的主要原因有：

（1）動力電池企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)提速，對鋰電生產(chǎn)設(shè)備和自動化產(chǎn)線形成持續(xù)需求。為應(yīng)對后期新能源車市場的強(qiáng)勁需求，2017年CATL、銀隆、比亞迪、億緯鋰能、遠(yuǎn)東福斯特等國內(nèi)一批動力電池企業(yè)加快擴(kuò)產(chǎn)步伐，拉動國內(nèi)鋰電設(shè)備需求增長；

（2）新能源政策逐漸明晰，電池企業(yè)技術(shù)路線調(diào)整帶動設(shè)備更新需求。從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向三元，三元向高鎳發(fā)展是提高鋰電池能量密度的必然選擇。鋰電設(shè)備根據(jù)電池工藝定制化設(shè)計(jì)，工藝改變需要進(jìn)行產(chǎn)線升級及新建產(chǎn)線。

（3）高端設(shè)備國產(chǎn)化替代不斷提升。國內(nèi)鋰電池產(chǎn)能快速擴(kuò)張給國產(chǎn)設(shè)備帶來良好發(fā)展契機(jī)，國內(nèi)設(shè)備企業(yè)加大研發(fā)投入推出高端產(chǎn)品，在成本和服務(wù)的明顯優(yōu)勢下，國產(chǎn)鋰電設(shè)備不斷向高端邁進(jìn)，其產(chǎn)生的高附加值有力推動中國鋰電設(shè)備市場規(guī)模發(fā)展。

（4）產(chǎn)線改進(jìn)升級，全自動化率逐漸提升。鋰電池技術(shù)不斷進(jìn)步，對設(shè)備的效率、精度、穩(wěn)定性、自動化等要求逐步提高，特別在動力電池對電芯的品質(zhì)要求較高，因此全自動化設(shè)備市場需求逐步加大，大企業(yè)整線改造升級加速。

2017年鋰電設(shè)備市場保持高速增長，其主要特點(diǎn)有：

（1）鋰電設(shè)備企業(yè)開始扎堆資本市場。為加快擴(kuò)張步伐，在激烈市場競爭中占領(lǐng)優(yōu)勢，2017年多家鋰電設(shè)備企業(yè)開始啟動IPO，或者進(jìn)行融資。在資本助推下，鋰電設(shè)備行業(yè)競爭將加??；

（2）國內(nèi)鋰電生產(chǎn)設(shè)備市場競爭激烈，新技術(shù)訴求強(qiáng)烈。目前國內(nèi)鋰電池設(shè)備環(huán)節(jié)還沒有出現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢明顯、規(guī)模較大、在行業(yè)內(nèi)起主導(dǎo)作用的超級企業(yè)，大多數(shù)設(shè)備企業(yè)圍繞大型電池企業(yè)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，在一個(gè)或幾個(gè)環(huán)節(jié)保持技術(shù)領(lǐng)先性。隨著資本熱潮的跟進(jìn)，設(shè)備廠家的數(shù)量在大幅提升，實(shí)力較之前也有大幅提高，設(shè)備間的競爭程度不斷加劇，對設(shè)備企業(yè)的技術(shù)實(shí)力、資金實(shí)力要求更高；

（3）產(chǎn)線自動化、智能化日益重視，出現(xiàn)整線承包商，在線數(shù)字化系統(tǒng)試水。整體來看，2017年中國鋰電生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)銷兩旺，發(fā)展勢頭良好。通過“2017年高工鋰電動力電池巡回調(diào)研”來看，2017年電動車及動力電池仍保持高速增長，但受補(bǔ)貼退坡影響，動力電池價(jià)格大幅下滑，年底均價(jià)較年初降幅在20%~25%，產(chǎn)業(yè)鏈的成本壓力巨大。為了更好的分析研究我國鋰電設(shè)備的發(fā)展?fàn)顩r，高工產(chǎn)研（GGII）通過對國內(nèi)主要鋰電設(shè)備廠家的調(diào)查，收集了大量的第一手資料。并且在進(jìn)一步結(jié)合對中國超過100家電池企業(yè)訪談的基礎(chǔ)上，完成《2018年中國鋰電池生產(chǎn)設(shè)備調(diào)研報(bào)告》的編寫。

本報(bào)告對2017年中國鋰電設(shè)備行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用特點(diǎn)、主要產(chǎn)品、企業(yè)產(chǎn)值、發(fā)展規(guī)劃及重點(diǎn)企業(yè)等進(jìn)行了較為詳細(xì)的調(diào)研和分析，并結(jié)合“動力電池巡回調(diào)研活動”，對未來幾年（重點(diǎn)是2018年）中國鋰電及鋰電設(shè)備的市場規(guī)模、發(fā)展趨勢等做出分析預(yù)測。

數(shù)據(jù)范圍說明：

? 本報(bào)告數(shù)據(jù)更新至2017年12月；

? 本報(bào)告數(shù)據(jù)以中國大陸地區(qū)數(shù)據(jù)為主，全球其他地區(qū)數(shù)據(jù)少量涉及；

? 若非特殊說明，報(bào)告中的鋰電設(shè)備指鋰離子電芯生產(chǎn)設(shè)備，不包括基建設(shè)備、Pack設(shè)備、潔凈室等輔助設(shè)備。

版權(quán)說明：

本報(bào)告版權(quán)歸高工產(chǎn)研所有，只限客戶自身使用，不得擴(kuò)散給任何第三方使用

目錄

第一章、中國鋰電池設(shè)備市場分析.............................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池設(shè)備市場特點(diǎn)概況.............................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電設(shè)備市場規(guī)模和產(chǎn)量分析.....................................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、國內(nèi)重點(diǎn)鋰電設(shè)備企業(yè)SWOT分析.......................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、中國各領(lǐng)域?qū)︿囯娫O(shè)備需求分析.........................................錯誤！未定義書簽。

一、數(shù)碼鋰電池市場對鋰電設(shè)備需求.........................................錯誤！未定義書簽。

二、動力鋰電池市場對鋰電設(shè)備需求.........................................錯誤！未定義書簽。

三、儲能鋰電池市場對鋰電設(shè)備需求.........................................錯誤！未定義書簽。第五節(jié)、中國鋰電生產(chǎn)工藝及相關(guān)設(shè)備.............................................錯誤！未定義書簽。第六節(jié)、中國鋰電池設(shè)備企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布分析.........................錯誤！未定義書簽。第七節(jié)、中國鋰電設(shè)備發(fā)展趨勢分析.................................................錯誤！未定義書簽。

一、鋰電設(shè)備性能發(fā)展趨勢.........................................................錯誤！未定義書簽。

二、設(shè)備企業(yè)未來發(fā)展趨勢.........................................................錯誤！未定義書簽。

第二章、中國鋰攪拌機(jī)設(shè)備市場分析...........................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池?cái)嚢铏C(jī)市場規(guī)模分析.........................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池?cái)嚢铏C(jī)企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池?cái)嚢铏C(jī)行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢.....................錯誤！未定義書簽。

一、攪拌機(jī)行業(yè)競爭格局.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、攪拌機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢及方向.................................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池?cái)嚢铏C(jī)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

一、中國攪拌機(jī)企業(yè)介紹.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要攪拌機(jī)企業(yè)名單.....................................................錯誤！未定義書簽。

第三章、中國鋰電涂布機(jī)設(shè)備市場分析.........................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池涂布機(jī)市場規(guī)模分析.........................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池涂布機(jī)企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池涂布機(jī)行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢.....................錯誤！未定義書簽。

一、涂布機(jī)行業(yè)競爭格局.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、國內(nèi)涂布機(jī)行業(yè)發(fā)展方向及趨勢.........................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池涂布機(jī)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

一、中國涂布機(jī)企業(yè)介紹...........................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要涂布機(jī)企業(yè)名單...................................................錯誤！未定義書簽。

第四章、中國鋰電真空干燥設(shè)備市場分析.......................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池真空干燥設(shè)備市場規(guī)模分析.............................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池真空干燥設(shè)備企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池真空干燥設(shè)備行業(yè)競爭格局.............................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池真空干燥設(shè)備企業(yè)介紹及企業(yè)名單.........................錯誤！未定義書簽。

一、中國真空干燥設(shè)備企業(yè)介紹...............................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要真空干燥設(shè)備企業(yè)名單.......................................錯誤！未定義書簽。

第五章、中國鋰電輥壓機(jī)市場分析.............................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池輥壓機(jī)市場規(guī)模分析.........................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池輥壓機(jī)企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池輥壓機(jī)行業(yè)競爭格局.........................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池輥壓機(jī)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

一、中國鋰電輥壓機(jī)企業(yè)介紹...................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要鋰電輥壓機(jī)企業(yè)名單...........................................錯誤！未定義書簽。

第六章、中國鋰電卷繞機(jī)設(shè)備市場分析.........................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池卷繞機(jī)市場規(guī)模分析.........................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池卷繞機(jī)企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池卷繞機(jī)行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢.....................錯誤！未定義書簽。

一、卷繞機(jī)行業(yè)競爭格局.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、國內(nèi)卷繞機(jī)行業(yè)發(fā)展方向及趨勢.........................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池卷繞機(jī)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

一、中國卷繞機(jī)企業(yè)介紹.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要卷繞機(jī)企業(yè)名單.....................................................錯誤！未定義書簽。

第七章、中國鋰電疊片機(jī)設(shè)備市場分析.........................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池疊片機(jī)市場規(guī)模分析.........................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池疊片機(jī)企業(yè)數(shù)量及區(qū)域分布.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電池疊片機(jī)行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢.....................錯誤！未定義書簽。

一、疊片機(jī)行業(yè)競爭格局.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、國內(nèi)疊片機(jī)行業(yè)發(fā)展方向及趨勢.........................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池疊片機(jī)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

一、中國疊片機(jī)企業(yè)介紹.............................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要疊片機(jī)企業(yè)名單.....................................................錯誤！未定義書簽。

第八章、中國鋰電池組裝環(huán)節(jié)設(shè)備市場分析.....................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池組裝設(shè)備市場規(guī)模分析.....................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池組裝環(huán)節(jié)發(fā)展趨勢.............................................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、鋰電池組裝環(huán)節(jié)設(shè)備行業(yè)競爭格局.....................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、鋰電池組裝環(huán)節(jié)設(shè)備企業(yè)介紹及企業(yè)名單.........................錯誤！未定義書簽。

一、中國組裝設(shè)備企業(yè)介紹.........................................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要組裝設(shè)備企業(yè)名單.................................................錯誤！未定義書簽。

第九章、中國鋰電池后端電化學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)備市場分析...............錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電池后端電化學(xué)市場規(guī)模分析.................................錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池后端電化學(xué)行業(yè)競爭格局及發(fā)展趨勢.............錯誤！未定義書簽。

一、后端電化學(xué)行業(yè)競爭格局.....................................................錯誤！未定義書簽。

二、國內(nèi)后端電化學(xué)行業(yè)發(fā)展方向及趨勢.................................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、鋰電池后端電化學(xué)企業(yè)介紹及企業(yè)名單.............................錯誤！未定義書簽。

一、中國后端電化學(xué)設(shè)備企業(yè)介紹.............................................錯誤！未定義書簽。

二、中國主要后端電化學(xué)設(shè)備企業(yè)名單.....................................錯誤！未定義書簽。

第十章、中國鋰電池設(shè)備行業(yè)投資分析與建議...................錯誤！未定義書簽。

第一節(jié)、中國鋰電設(shè)備領(lǐng)域用機(jī)器人市場特點(diǎn)及發(fā)展趨勢分析.....錯誤！未定義書簽。第二節(jié)、中國鋰電池設(shè)備行業(yè)主要市場機(jī)會分析.............................錯誤！未定義書簽。第三節(jié)、中國鋰電設(shè)備行業(yè)主要市場風(fēng)險(xiǎn)分析.................................錯誤！未定義書簽。第四節(jié)、中國鋰電設(shè)備行業(yè)投資建議.................................................錯誤！未定義書簽。附錄一：中國主要動力電池企業(yè)名錄...........................錯誤！未定義書簽。

第五篇：鋰電池材料行業(yè)概述及生產(chǎn)制備簡介

鋰電池材料行業(yè)概述及生產(chǎn)制備簡介

—————————————————— 鋰電池材料的制備及生產(chǎn)工藝概述

一、當(dāng)前國內(nèi)磷酸鐵鋰現(xiàn)狀

目前國內(nèi)外已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的合成方法均是高溫固相法,高溫固相法又分傳統(tǒng)的(以天津斯特蘭、湖南瑞翔、北大先行等為代表)和改進(jìn)的(以美國威能、蘇州恒正為代表,也稱碳熱法)兩種.本項(xiàng)目的合成方法與美國valence 公司的合成方法相近,即采用碳熱法.與大多數(shù)生產(chǎn)廠家不同之處有原材料選擇和燒結(jié)工藝.1.市場前景需求

國內(nèi)方面,山東海霸通訊設(shè)備有限公司投資3 億人民幣,新建廠房占地350 畝.擬建成國內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動力電池生產(chǎn)基地.萬向集團(tuán)實(shí)測了山東海霸的磷酸鐵鋰聚合物動力電池,發(fā)現(xiàn)其性能比錳酸鋰電池性能還要好,通常所擔(dān)心的低溫性能在-20℃已經(jīng)達(dá)到80%設(shè)計(jì)容量,而高倍率放電10C 時(shí)也可達(dá)到80%容量,僅溫升過快而已.這表明,磷酸鐵鋰已經(jīng)基本達(dá)到電動汽車的使用要求!當(dāng)然磷酸鐵鋰要大行其道,可能還有一些工藝完善,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定化的過程,但據(jù)預(yù)測,2-3 年內(nèi)必是磷酸鐵鋰作為動力電池的主流,這個(gè)觀點(diǎn)是絕大多數(shù)動力鋰電池生產(chǎn)者和研究者的共識.另外,深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動力汽車,目前該公司大批量采購國內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰,凡是能批量生產(chǎn)的,比亞迪公司都成噸的采購,據(jù)稱目前磷酸鐵鋰月需求是40 噸.該公司已經(jīng)先購入三條不同的燒結(jié)設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試研究.此外,ATL 廣東新能源目前每月對磷酸鐵鋰的需求是10 噸,天津力神在經(jīng)過長時(shí)間的為ValenceOEM 后,每月也有固定的磷酸鐵鋰需求.河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)廠家.還有一些鋰離子電池生產(chǎn)廠家都已經(jīng)對磷酸鐵鋰系列的電池進(jìn)行了較長的研究,已經(jīng)獲得了使用經(jīng)驗(yàn),市場已經(jīng)逐漸成熟.歐美、臺灣、日本方面對磷酸鐵鋰材料也有很大的需求量,目前磷酸鐵鋰材料在國內(nèi)和國際市場上都處于供不應(yīng)求狀態(tài),蘇州恒正科技制備的磷酸鐵鋰材料售價(jià)高達(dá)30 多萬/噸,另外,臺灣必翔愿意獨(dú)家包銷湖南瑞翔的磷酸鐵鋰材料5 年,足見國際市場磷酸鐵鋰的需求之旺盛.據(jù)某公司的一份磷酸鐵鋰生產(chǎn)可行性分析報(bào)告估計(jì),至2006 年,鋰離子動力電池總需求量為50.69 億Ah(單體電池工作電壓3.6 伏),折算為正極材料其消耗量為36200 噸.而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了國內(nèi)市場,考慮到國外市場的拓展及電動轎車的潛在發(fā)展,對動力型鋰離子電池正極材料的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出36200 噸.綜合上述分析,磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料及電子材料產(chǎn)品,隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展,具有廣闊的市場前景.在未來的兩三年內(nèi),磷酸鐵鋰的市場需求量將達(dá)5 萬噸以上,尤其是在動力型電池應(yīng)用方面對磷酸鐵鋰的需求將大幅增加.但目前磷酸鐵鋰還沒有達(dá)到像鈷酸鋰這樣的應(yīng)用廣度,主要原因是鋰離子電池生產(chǎn)廠家沒有穩(wěn)定的貨源供應(yīng)情況下,也不能進(jìn)行電池生產(chǎn)線的擴(kuò)產(chǎn),問題解決的關(guān)鍵還是在于磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量的提高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的解決.解決產(chǎn)品的穩(wěn)定性也正是本技術(shù)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢所在.2.目前消費(fèi)需求和潛在客戶

目前磷酸鐵鋰尚沒有達(dá)到大規(guī)模商品化的主要原因是磷酸鐵鋰產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,這一問題正被某些公司所解決.正由于部分技術(shù)問題尚未得到完美解決,磷酸鐵鋰材料目前主要用在高爾夫球場推車用電源,礦燈,電動摩托,電動自行車,動力工具、以及電動汽車等方面.3.推廣應(yīng)用領(lǐng)域

磷酸鐵鋰的應(yīng)用領(lǐng)域主要有:

(1)儲能設(shè)備

太陽能、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之儲能設(shè)備;不斷電系統(tǒng)UPS;

配合太陽能電池使用作為儲能設(shè)備(比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池);

(2)電動工具類

高功率電動工具(無線);電鉆、除草機(jī)等;

(3)輕型電動車輛

電動機(jī)車, 電動自行車, 休閑車, 高爾夫球車, 電動推高機(jī), 清潔車;

混合動力汽車(HEV),近期2-3 年的目標(biāo);

(4)小型設(shè)備

醫(yī)療設(shè)備:電動輪椅車,電動代步車);

玩具(遙控電動飛機(jī),車,船);

(5)其它小型電器

礦燈;

植入性的醫(yī)療器械(磷酸鐵鋰無毒性,鋰電池僅鐵鋰可滿足要求);

替代鉛酸,鎳氫,鎳鎘,鋰鈷,鋰錳類電池在小型電器上的應(yīng)用(2007 鎳鎘將全面退出市場);

目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用:1.8Ah 及以下的18650 型圓柱電池.應(yīng)用市場:18650 型是一種通用標(biāo)準(zhǔn),可用于小型電器.全球需求為5000 萬個(gè)電池/年,折算為正極材料需求600 噸.磷酸鐵鋰的總生產(chǎn)能力預(yù)計(jì)到2007 年底將達(dá)到3000-4000 噸/年左右.磷酸鐵鋰市場價(jià)格目前比較高,國內(nèi)售價(jià)為18 萬/噸,國外公司和董明的價(jià)格為30 萬/噸.主要原因有:(1)鋰源上漲,目前Li2CO3 和LiOH 等價(jià)格均在6.5 萬/噸左右,而2005 年價(jià)格為3 萬多,2006 年初為4 萬左右.(2)生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)企業(yè)采用LiH2PO4(磷酸二氫鋰)作為鋰源,解決了環(huán)境污染問題,但原材料成本提高.(3)目前這個(gè)材料應(yīng)用主要是出口,正極材料能提供更好的安全性和穩(wěn)定性,價(jià)格因素不太敏感.預(yù)計(jì)近3 年內(nèi),將會出現(xiàn)磷酸鐵鋰和錳酸鋰,三元系材料在市場并存的局面,主要看誰能提供批量穩(wěn)定的正極材料,誰就能占領(lǐng)更多的市場份額.預(yù)計(jì)3 年后磷酸鐵鋰的應(yīng)用將會有一個(gè)很大的增加,并將會占據(jù)主導(dǎo)地位.據(jù)國內(nèi)大型鋰離子電池正極材料供應(yīng)商的預(yù)測,磷酸鐵鋰的實(shí)際需求有望在三年內(nèi)達(dá)到上萬噸/年.4 競爭性分析

主要競爭來自于美國valence、美國A123 公司,天津斯特蘭.(1)美國valence 公司及在華企業(yè)威能

美國Valence 公司2003 年開始LiFePO4 的產(chǎn)業(yè)化,解決了其電池的倍率放電及低溫性能等問題,并和中國的部分鋰離子電池廠家進(jìn)行合作,并以O(shè)EM 方式生產(chǎn)4~10Ah 的聚合物電池,同時(shí),在中國蘇州擬建生產(chǎn)基地(威能和威泰),自己生產(chǎn)聚合物電池.但是由于Valence 公司面對國內(nèi)的客戶并不出售電池材料.而與其合作的電池廠家利潤空間和主動性受到了限制,因此對能夠提供穩(wěn)定的正極材料的廠家非?？释?預(yù)計(jì)近幾年,Valence 還不足構(gòu)成實(shí)質(zhì)競爭.(2)美國A123 公司及其在華企業(yè)高博

A123 公司主要從事?lián)诫s金屬離子的LiFePO4 材料的商品化運(yùn)作,但相關(guān)網(wǎng)站上涉及技術(shù)指標(biāo)的公開資料不多,部分產(chǎn)品已在臺灣的部分廠家試用,但據(jù)稱無量產(chǎn)能力,且批次穩(wěn)定性差.A123 公司與Valence 公司類是,也是以O(shè)EM 的方式和國內(nèi)的一些電池廠家進(jìn)行合作.A123 公司在中國的常州建設(shè)生產(chǎn)基地高博.A123 公司目前定位為潛在的競爭者.(3)其它企業(yè)的競爭

國內(nèi)的其它企業(yè)例如天津斯特蘭,湖南瑞翔,北大先行和恒正納米科技也都進(jìn)行了中試實(shí)驗(yàn),但是他們的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品各有不利的方面.其中,湖南瑞翔和北大先行據(jù)稱是較早地完成中試的廠家,但是他們目前尚不能解決產(chǎn)品批次間穩(wěn)定性的問題.他們用的原料和技術(shù)路線都不是最具有競爭力.原料主要是運(yùn)用鐵的有機(jī)鹽,工藝存在煅燒時(shí)間長,而生產(chǎn)的產(chǎn)品批次間不穩(wěn)定,產(chǎn)品在做成品電池的時(shí)候粘著性差.恒正納米科技目前在產(chǎn)量上還未形成規(guī)模,而且在最終產(chǎn)品中為了提高導(dǎo)電性,添加了價(jià)格昂貴的Ni、Co 和Mn 過渡金屬層狀材料;并且廣泛采用進(jìn)口設(shè)備和原材料,因此成本很高.因此他們的產(chǎn)品價(jià)格是目前商業(yè)價(jià)格的兩倍還要多.天津斯特蘭收購了北京中輝振宇,目前有4 條網(wǎng)帶式燒結(jié)爐,計(jì)劃07 年擴(kuò)產(chǎn)至20 條,產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)基本成熟,目前產(chǎn)品供不應(yīng)求,預(yù)計(jì)3 年后會有一定的競爭威脅.總之,目前磷酸鐵鋰產(chǎn)品正處于行業(yè)的萌芽階段,而中國環(huán)境問題突出,能源問題緊張,因此磷酸鐵鋰產(chǎn)品潛在市場巨大,而國內(nèi)外的電池材料廠家要么不具備穩(wěn)定的生產(chǎn)能力要么生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量存在諸多問題或產(chǎn)量太小.結(jié)論:磷酸鐵鋰的生產(chǎn)在近2-3 年不會發(fā)生爭奪客戶的競爭,目前的市場現(xiàn)狀是客戶尋找市場.從事磷酸鐵鋰生產(chǎn)(中試或者生產(chǎn))的主要單位(排名不分先后):

北大先行 完成中試,年產(chǎn)60 噸

天津斯特蘭(原北京中輝振宇)年產(chǎn)200 噸,計(jì)劃07 年擴(kuò)產(chǎn)至2000 噸/年

青島乾運(yùn) 年產(chǎn)30 噸

山西力之源 年產(chǎn)30 噸

橫店東磁 15 噸/年中試線建設(shè)批準(zhǔn)階段

山東海霸 中試,已購入推板式燒結(jié)爐;

湖南瑞翔 中試完成;計(jì)劃07 年實(shí)現(xiàn)300 噸/年產(chǎn)量;后期擴(kuò)產(chǎn)到1000 噸/年

深圳比亞迪 中試線生產(chǎn)(購買了三條不同的燒結(jié)爐設(shè)備準(zhǔn)備進(jìn)行中試)

余姚金和 中試 寧波彬彬 中試

廣州鵬輝 日產(chǎn)100 公斤級小批量生產(chǎn),據(jù)說準(zhǔn)備量產(chǎn).新鄉(xiāng)八化 小批量試生產(chǎn)

蘇州恒正 07 年1Q 實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)500 噸(生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)到位);

蘇州威能和威泰(美國valence 公司分公司,擴(kuò)產(chǎn))

鎮(zhèn)江高博(美國A123 公司分公司,正在建廠擴(kuò)產(chǎn))

常州高博(美國A123 公司分公司,正在建廠擴(kuò)產(chǎn))

二、鋰離子動力電池材料磷酸鐵鋰制備設(shè)備

引言

常規(guī)鋰離子電池正極材料的研究集中于層狀的過渡金屬氧化物L(fēng)iMO2(M=Co,Ni,Mn 等)與尖晶石型的LiM2O4（M=Co,Ni,Mn 等）。然而，鈷資源的嚴(yán)重缺乏造成鈷價(jià)格的高昂，同時(shí)，鈷酸鋰(LiCoO2)安全性能差，很難滿足大眾化的鋰離子動力電池的需求；而比容量低和高溫性能差又成為長期以來困擾錳酸鋰(LiMnO2)實(shí)現(xiàn)商品化的關(guān)鍵技術(shù)難題；三方晶系的鎳酸鋰(LiNiO2)在制備的過程中很容易生成無電化學(xué)活性的立方晶系的鎳鋰，實(shí)用化的難度較大；新型的三元復(fù)合氧化物鎳鈷錳酸鋰(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)因兼有LiNiO2 和LiCoO2 的優(yōu)點(diǎn)，一度被人們認(rèn)為是最有可能取代LiCoO2 的新型正極材料，但仍存在合成條件較為苛刻、安全性較差、綜合性能有待改進(jìn)、成本也較高等缺點(diǎn)；正交晶系橄欖石型的磷酸鐵鋰(LiFePO4)材料由于具有比容量高、價(jià)格低廉、無環(huán)境污染、安全性和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而成為一種最有潛力的鋰離子動力電池材料。熱合成工藝是制備鋰離子動力電池材料最重要的工序，它對于鋰離子動力電池的最終性能具有決定性的影響，圖1 給出了制備鋰離子動力電池材料的典型工藝流程。制備設(shè)備是支撐新一代鋰離子動力電池正極材料產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的基礎(chǔ)。

制備設(shè)備簡介

磷酸鐵鋰的合成方法主要采用高溫固相反應(yīng)法：將FeC2O4、2H2O、Li2CO3 和NH4H2PO4 或(NH4)2HPO4按化學(xué)計(jì)量比混合,在氬氣或氮?dú)獾榷栊詺夥毡Ｗo(hù)下, 于300 ℃左右使混合物初步分解, 然后升溫到600～800 ℃,保溫12 h 以上,就可以得到橄欖石晶型LiFePO4材料。如何在熱處理的過程中防止二價(jià)鐵的氧化是合成的關(guān)鍵控制點(diǎn)，也是制備設(shè)備必須解決的關(guān)鍵問題。相對于鈷酸鋰、錳酸鋰而言，磷酸鐵鋰材料的制備對設(shè)備要求極高。

目前，國際上磷酸鐵鋰材料的制備基本上都是采用間歇式設(shè)備：如氣氛保護(hù)鐘罩爐、氣氛保護(hù)箱式爐等。近來，也有采用氣密保護(hù)回轉(zhuǎn)窯合成的報(bào)道。國內(nèi)我們最早在這方面進(jìn)行了自主研發(fā)，在對試驗(yàn)型和小規(guī)模生產(chǎn)型的合成設(shè)備取得階段性成果的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了大規(guī)模連續(xù)式氣密保護(hù)制備設(shè)備，該型設(shè)備主要技術(shù)指標(biāo):

設(shè)備長度：20 000 mm

有效口徑: 680 mm（W）×140 mm（H）

最高工作溫度: 1 000 ℃

常用工作溫度: 700 ℃～900 ℃

溫度穩(wěn)定度：<2 ℃/2 h（溫控儀顯示值）

恒溫區(qū)溫度均勻度: <±3 ℃

保護(hù)氣氛: Ar

合成室內(nèi)氧含量: <100×10-6

合成室內(nèi)壓力: >10 Pa

年生產(chǎn)能力: ～200 噸

關(guān)鍵技術(shù)研究

大規(guī)模連續(xù)式磷酸鐵鋰材料制備設(shè)備是將熱工制造技術(shù)與材料生產(chǎn)工藝緊密融合的多學(xué)科交叉技術(shù)設(shè)備。它包含先進(jìn)的密封隔離技術(shù)、獨(dú)特的爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù)、特別的內(nèi)襯材料和加熱體抗腐蝕技術(shù)、先進(jìn)的智能自動控溫技術(shù)、復(fù)雜的自動送料控制技術(shù)等。

3.1 氣氛場模擬分析技術(shù)

在大型反應(yīng)室中特別是動態(tài)的反應(yīng)室中，為保證所制備的產(chǎn)品性能的一致性，對氣氛的動態(tài)平衡控制技術(shù)提出了更高的要求，這就要求我們能精確地掌握氣氛場的主要參數(shù)及其關(guān)系，氣氛場模擬分析技術(shù)必不可少。氣氛的動態(tài)平衡控制主要通過壓力閉環(huán)自動控制技術(shù)、氣源的低擾動輸送技術(shù)、高密封技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)，全部控制過程均采用計(jì)算機(jī)發(fā)布指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)備操作和參數(shù)最佳化的全自動控制，全方位地滿足氣體傳輸與氣氛精密控制的系統(tǒng)要求。利用氣體動力學(xué)和流體力學(xué)等學(xué)科建立氣氛場模型，分析合成室內(nèi)氣氛的流動狀況，從而獲取最佳氣氛控制參數(shù)。

3.1.1 氣密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

為滿足直通式的窯腔通道內(nèi)氧分壓要求，設(shè)備采用全密封爐體、氣氛隔離倉（前后各1個(gè)）與氣幕相結(jié)合的方式進(jìn)行密封。為了確保制備設(shè)備內(nèi)穩(wěn)定的氧分壓和氣流走向，設(shè)備除爐體采用全密封結(jié)構(gòu)外，在制品出、入口處設(shè)置相互聯(lián)鎖的雙閘門過渡密封倉結(jié)構(gòu)。同時(shí)設(shè)置大流量惰性氣體垂直氣幕封門，使空氣不能進(jìn)入爐體內(nèi)。當(dāng)密封倉內(nèi)的產(chǎn)品出來后，兩閘門都緊閉時(shí)，對密封倉進(jìn)行強(qiáng)制性換氣凈化，并在內(nèi)閘門再次打開之前，將倉內(nèi)氧分壓從21%降低到0.01%以下。嚴(yán)格保證在密封倉換氣凈化之后，內(nèi)閘門打開之前，密封倉內(nèi)部的惰性氣體壓力和氧分壓等同于爐體與密封倉相接處的壓力和氧分壓值。運(yùn)行過程中，爐體出、入口處的氣幕始終保持，從而阻止外界氣流對合成區(qū)域的干擾。

3.1.2 氣氛穩(wěn)定、均勻性技術(shù)

采用多點(diǎn)小流量均勻送氣的設(shè)計(jì)思路，沿設(shè)備長度方向，設(shè)置保護(hù)氣體總輸入管，在各區(qū)段的分支，經(jīng)過調(diào)節(jié)閥的必要調(diào)節(jié)和流量計(jì)的流量監(jiān)測，向加熱室輸入所需要的高純氬氣或高純氮?dú)?，并?jīng)過加熱組預(yù)熱后進(jìn)入合成區(qū)段。同時(shí)，在設(shè)備各控制段都設(shè)置氧分壓和壓力抽樣檢測點(diǎn)，隨時(shí)檢測窯腔橫截面上各點(diǎn)的氧分壓和氣氛壓力。窯體進(jìn)氣全部采用下部進(jìn)氣，廢物排放區(qū)上部排氣方式：保護(hù)氣體進(jìn)入窯內(nèi)后，先進(jìn)入下加熱室，經(jīng)加熱室預(yù)熱以后分多點(diǎn)層流式進(jìn)入爐膛。

3.1.3 爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù)

為了達(dá)到合成室內(nèi)的氧含量要求，除了設(shè)備嚴(yán)格密封外，加熱室空腔及耐火保溫材料釋放的氣體如何排出也是設(shè)備必須解決的關(guān)鍵問題。本設(shè)備采用獨(dú)特的爐內(nèi)氣氛凈化技術(shù)：下加熱室逐個(gè)凈化；上加熱室由一路保護(hù)氣體送入后，再分別送入該區(qū)其余各加熱室，同時(shí)，制備設(shè)備頂部、加熱室等處都預(yù)留放氣閥，當(dāng)制備設(shè)備初次啟用并充入保護(hù)氣體時(shí)，以較大的壓力通以較大流量的保護(hù)氣體，同時(shí)打開設(shè)備各頂蓋板、加熱室蓋板上的放氣閥，以排除窯內(nèi)襯所吸收的氧氣，保證合成室內(nèi)的氣氛要求。

3.2 抗腐蝕技術(shù)

磷酸鐵鋰電池材料在合成過程中會產(chǎn)生腐蝕性氣體（主要是NH3 和H2O），在高溫下對爐襯材料和加熱元件的損害非常強(qiáng)烈，故制備設(shè)備必須解決腐蝕氣氛下的加熱元件和內(nèi)襯的抗腐蝕技術(shù)。對加熱元件采取特殊的保護(hù)措施———獨(dú)特的馬弗式加熱結(jié)構(gòu)，即加熱元件與合成室內(nèi)腐蝕氣體隔離，從而防止腐蝕氣體的侵入，同時(shí)加熱室通有保護(hù)氣體進(jìn)行保護(hù)，使加熱元件的使用壽命大大延長，降低用戶的使用成本。

3.3 熱場模擬分析技術(shù)

電池材料制備設(shè)備的開發(fā)熱工計(jì)算是關(guān)鍵。然而各種耐火材料的理化指標(biāo)與實(shí)際的使用條件差距較大，計(jì)算非常復(fù)雜，很難做到精確，因此需要對各種不同的使用條件下實(shí)際的熱場進(jìn)行模擬，建立科學(xué)的模型進(jìn)行分析，掌握熱場溫度變化的關(guān)鍵，提高制備時(shí)溫度的精確性和一致性，更加有效地利用熱能。對磷酸鐵鋰電池材料而言，其電性能指標(biāo)取決于在制備設(shè)備中的合成質(zhì)量，即制備設(shè)備中的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)氣氛三大要素。這三者之間是相互關(guān)聯(lián)又相互制約的，即制備設(shè)備必須按一定的合成制度對材料進(jìn)行合成。合成制度是根據(jù)材料制備工藝要求并考慮到熱工、經(jīng)濟(jì)等方面因素而制定的工藝技術(shù)，它包括：溫度制度、氣氛制度和壓力制度。本設(shè)備采用新的自動控制方式和方法來控制制備設(shè)備同一斷面的溫差，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)和控制軟件，使熱場溫度、氣氛控制更精確和穩(wěn)定，制備設(shè)備自動控制程度更高。

效果

2006 年，中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所根據(jù)某知名鋰離子電池材料生產(chǎn)企業(yè)的特殊制造工藝，開發(fā)了磷酸鐵鋰正極材料連續(xù)式制備推板窯，在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰正極材料的連續(xù)式生產(chǎn)。我們研發(fā)的制備設(shè)備具有合成工藝先進(jìn)、產(chǎn)品成本低、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、溫度氣氛均勻和產(chǎn)能大等特點(diǎn)，其生產(chǎn)工藝和合成技術(shù)均屬國內(nèi)首創(chuàng)，處于國際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。目前，我們已完成中試，通過該設(shè)備所制得的LiFePO4正極材料可逆容量高達(dá)155(mA·h)/g 以上，大電流性能十分優(yōu)良，10C 放電時(shí)，放電容量在97(mA·h)/g 以上。高溫性能更佳，采用C/10 倍率的電流充放電時(shí)可逆容量達(dá)161(mA·h)/g，且循環(huán)過程中容量衰減甚少。采用該工藝技術(shù)和制備設(shè)備我們成功地實(shí)現(xiàn)了LiFePO4 的批量生產(chǎn)（產(chǎn)量可達(dá)120 噸/ 年）。測試結(jié)果表明，中試生產(chǎn)的材料性能與實(shí)驗(yàn)室制備材料的性能是一致的，從而使該材料走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。

發(fā)展趨勢

大規(guī)模連續(xù)式制備代表了磷酸鐵鋰材料制備的發(fā)展方向，今后對磷酸鐵鋰制備設(shè)備的研究以下幾個(gè)方面值得我們的重視：磷酸鐵鋰制備時(shí)的特殊氣氛要求，制備設(shè)備氣密結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)和氣氛凈化方式的研究；爐襯材料和加熱元件的抗腐蝕技術(shù)研究；既能提高材料電導(dǎo)率又能降低材料粒徑的制備工藝及制備設(shè)備的研究；納米級磷酸鐵鋰正極材料的制備技術(shù)研究等。總之，今后對磷酸鐵鋰材料的研究工作將集中于通過合適的制備設(shè)備、制備工藝和元素?fù)诫s的方法改善其電子電導(dǎo)率。正是由于磷酸鐵鋰低廉的價(jià)格和與鈷酸鋰不相上下的電化學(xué)性能，使其有望在對安全性和溫度要求較高的動力型二次電池領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，磷酸鐵鋰動力電池材料制備設(shè)備的研究也將會得到長足發(fā)展。

三、LiFePO4 / C 制備工藝的優(yōu)化及其性能

引 言

正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素,目前90 %以上的鋰離子電池的正極材料都是用鈷酸鋰(LiCoO2),由于鈷資源有限且有毒、價(jià)格昂貴、存在一定的安全問題等不足,不能滿足人們的需要;鎳酸鋰(LiNiO2)雖然容量較高、自放電率低,但是材料制備困難;尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)雖然具有良好的耐過充能力,但是由于錳在電解液中會溶解,且其高溫循環(huán)性能差等不足限制了其實(shí)際應(yīng)用。1997年,Goodenough 科研小組首先報(bào)道了具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFePO4)能夠可逆地嵌入和脫出鋰離子,LiFePO4 就以其低廉的價(jià)格、良好的循環(huán)性能、安全無毒、較高的理論容量、原材料來源廣泛等優(yōu)勢,引起電化學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。LiFePO4 的理論比容量是170mAh/ g ,其理論真實(shí)密度是3.6g/ cm3 ,Fe2 + / Fe3 + 相對金屬鋰的電壓是3.4V ,具有非常平穩(wěn)的充放電平臺。本文應(yīng)用液相共沉淀法聯(lián)合固相焙燒法來制備LiFePO4 / C 復(fù)合材料,以材料首次放電比容量為考察標(biāo)準(zhǔn)通過正交實(shí)驗(yàn)來優(yōu)化制備工藝,并對材料的理化性能和電化學(xué)性能進(jìn)行了測試。

實(shí)驗(yàn) 2.1 磷酸鐵鋰的制備

以硫酸亞鐵、磷酸二氫銨、氨水為原料,檸檬酸為分散劑,用共沉淀法通過嚴(yán)格控制體系的p H 值、物料流速、攪拌速度和反應(yīng)體系溫度等來制備球形磷酸亞鐵銨,充分洗滌和干燥后按一定的x(Li)∶x(Fe)與碳酸鋰混合,再加入適量的葡萄糖,在高速球磨機(jī)上進(jìn)行球磨,然后將球磨好的樣品置于預(yù)抽真空高溫爐中進(jìn)行高溫焙燒,用N2 氣保護(hù),控制升溫速率為5 ℃/ min ,恒溫一段時(shí)間后,在爐中自然冷卻,得到LiFePO4 / C復(fù)合材料。

2.2 材料性能測試與表征

用日本Hitachi 公司S2550 型掃描電子顯微鏡(SEM)觀察合成產(chǎn)物顆粒的形貌,采用日本理學(xué)D/MAX2PC2200 X 射線衍射儀(Cu 靶,λ= 0.15405nm)對產(chǎn)品進(jìn)行物相晶體結(jié)構(gòu)分析, 電壓40kV , 電流20mA ,掃描范圍為10～60°,掃描速度2°/ min。用北京第二光學(xué)儀器廠WQF2510 型傅立葉變換紅外光譜儀(F TIR)測試產(chǎn)品的組成,分辨率為100px-1 ,掃描范圍為400～100000px-1。

2.3 電化學(xué)性能測試

用涂布法制備正極片,將得到的LiFePO4 與乙炔黑、PVDF 按80 ∶15 ∶5 的質(zhì)量比攪拌均勻,以無水乙醇為溶劑,混合成漿料,然后將漿料涂布在鋁箔上,充分干燥后制成正極片,以金屬鋰為負(fù)極,Celgard2400聚丙烯多孔膜為隔膜, 1mol/ L LiPF6 / EC2DMC(體積比為1 ∶1)為電解液,在充滿Ar 氣的手套箱中組裝成電池,將試驗(yàn)電池置于BS9300 型充放電儀(廣州擎天實(shí)業(yè)有限公司)上進(jìn)行電化學(xué)性能測試,充放電電壓范圍是2.2～4.2V。

結(jié)果與討論

3.1 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素分析實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為得到以球形磷酸亞鐵銨為前驅(qū)體用固相焙燒法制備LiFePO4 的最佳工藝條件,考察了球磨時(shí)間、x(Li)∶x(Fe)、葡萄糖用量、焙燒溫度和時(shí)間對材料首次放電比容量的影響,因此設(shè)計(jì)了水平正交實(shí)驗(yàn)。從正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來分析,在一定的實(shí)驗(yàn)條件下,隨著焙燒溫度的升高,材料的首次放電比容量先升高后減小,當(dāng)溫度過低時(shí),不利于LiFePO4 的生成,含有少量的雜質(zhì)相,當(dāng)溫度過高時(shí),顆粒變大,存在燒結(jié)的現(xiàn)象,降低了材料的離子擴(kuò)散速率,影響材料的放電容量;焙燒溫度一定時(shí),隨著球磨時(shí)間的增加,材料的首次放電比容量增加,因?yàn)榍蚰r(shí)間直接決定反應(yīng)物料間混合的均勻程度和顆粒的大小;Fe 過量時(shí),材料中會含有Fe 的雜相,而Li 過量時(shí),也會產(chǎn)生Li2O 相,考慮到鋰在高溫時(shí)會揮發(fā)造成損失,所以在實(shí)驗(yàn)過程中適宜的x(Li)∶x(Fe)= 1.02∶1.00;焙燒時(shí)間過短,晶體生長不完全,會產(chǎn)生大量的晶格缺陷,影響材料的比容量,焙燒時(shí)間過長,生成粒徑較大的顆粒,增加了Li + 在LiFePO4體相中的擴(kuò)散路程,降低材料的比容量;葡萄糖用量決定產(chǎn)品中的含碳量,碳包覆雖然能夠提高材料的電子導(dǎo)電率,但也會降低材料的振實(shí)密度,所以葡萄糖的適宜用量是反應(yīng)物料質(zhì)量的6%。

3.2 材料的表征

在最佳工藝條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到LiFePO4 / C 正極材料,其振實(shí)密度為1.61g/ cm3。該工藝條件下所得到的樣品以球形和類球形顆粒為主,平均粒徑為2.0μm。

3.3 材料的電化學(xué)性能分析

非常平穩(wěn)的充放電電壓平臺,其充電平臺和放電平臺分別為3.4～3.5V和3.3～3.2V。電流密度為0.1C 時(shí)首次充電容量為163.4mAh/ g ,放電容量為147.6mAh/ g ,首次充放電效率達(dá)到了90.3 % , 放電容量達(dá)到了理論容量的86.8 %。隨著電流密度的增加,材料的放電容量隨之減小,當(dāng)充放電電流密度為0.5和1C 時(shí),材料的放電容量分別為136.7 和122.3mAh/ g。原因可能是電流密度的增加,使得Li x FePO4 / Li1-x FePO4 的界面面積不斷縮小,電極的極化效應(yīng)增加,從而導(dǎo)致比容量的下降。在0.1C 電流密度下,循環(huán)50 次之后,其容量為142.8mAh/ g ,其容量保持率為96.7 %,在0.5C 電流密度下,循環(huán)50 次后,其容量為127.3mAh/ g ,容量保持率為93.1 % ,在1C 電流密度下,循環(huán)50 次后,其容量為106.6mAh/ g ,容量保持率為87.2 %。說明在該工藝條件下,材料具有良好的循環(huán)性能。在室溫時(shí),樣品在0.5C 的充放電電流密度下,其首次放電比容量為136.7mAh/ g ,當(dāng)溫度提高到60 ℃時(shí),材料的首次放電比容量增加到163.8mAh/ g ,為理論比容量的96.4 % ,比在室溫下提高了27.1mAh/ g ,提高材料的使用溫度,有利于增加鋰離子的擴(kuò)散速率,從而提高材料的比容量。這也說明LiFe2PO4 正極材料具有優(yōu)越的安全性能,能滿足動力電池在高溫下使用的要求。

常溫下樣品在低電流密度下(0.5C),循環(huán)20 次之后, 其容量從136.7mAh/ g 下降到132.5mAh/ g ,容量保持率為96.9 % ,提高電流密度(1C),再循環(huán)20 次之后,其容量從120.8mAh/ g 下降到114.9mAh/ g ,容量保持率為95.1 %;而在溫度為60 ℃時(shí),在低電流密度(0.5C),循環(huán)20 次之后,其容量從163.8mAh/ g 下降到161.5mAh/ g ,容量保持率為98.6 % ,提高電流密度(1C)時(shí),再循環(huán)20 次,其容量從154.4mAh/ g 下降到151.2mAh/ g ,容量保持率為97.9 % ,這說明在高溫下,材料的循環(huán)性能比室溫好。

結(jié)論

(1)以磷酸亞鐵銨為前驅(qū)體合成出LiFePO4 / C正極材料。

(2)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過正交實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝條件為: 球磨時(shí)間為7h , x(Li)∶x(Fe)=1.02∶1.00 ,葡萄糖用量為反應(yīng)物料質(zhì)量的6 % ,焙燒溫度為700℃,焙燒時(shí)間為10h。各因素對材料的首次放電比容量的影響順序是: 焙燒溫度、球磨時(shí)間、x(Li)∶x(Fe)、焙燒時(shí)間、葡萄糖用量。

(3)在最佳工藝條件下,材料的振實(shí)密度達(dá)到1.61g/ cm3 ,室溫下在0.1、0.5 和1C 放電電流密度下首次放電比容量分別為147.6、136.7 和122.3mAh/g ,循環(huán)50 次后容量分別為142.8、127.3 和106.7mAh/ g;在60 ℃放電電流密度為0.5C 時(shí),其首次放電比容量高達(dá)163.8mAh/ g ,比室溫下提高了19.8 %。