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特斯拉選擇磷酸鐵鋰離子電池意味著什么

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年04月18日  

據(jù)路透社消息,特斯拉與寧德時(shí)代談判將供應(yīng)無(wú)鈷電池,我們預(yù)計(jì)將會(huì)是磷酸鐵鋰(LFP),這將是特斯拉首次使用LFP電池。我們認(rèn)為特斯拉此次電池方向更改,主要原因?yàn)閿[脫對(duì)鈷的依賴(lài)、采用LFP的CTP技術(shù)可滿足要求,以及寧德時(shí)代擁有豐富的LFP應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。


1.1鈷價(jià)上漲促使擺脫對(duì)鈷的依賴(lài)


2020年至今,硫酸鈷、四氧化三鈷已上漲18%,并仍處于上漲態(tài)勢(shì)。鈷鹽產(chǎn)品中,硫酸鈷和氯化鈷是最為重要的中間品。其中硫酸鈷可謂是重中之重,其下游主要應(yīng)用領(lǐng)域就是鋰電原料,不僅用來(lái)制備鈷酸鋰電池原料四氧化三鈷,也是三元前驅(qū)體的主要原料之一,鈷價(jià)上漲對(duì)三元電池生產(chǎn)商產(chǎn)生非常大的成本壓力。供給和需求雙重推動(dòng)鈷價(jià)上漲。


1.1.1供給端:嘉能可產(chǎn)能收縮


硫酸鈷制備原料主要是鈷精礦或者粗鈷,因?yàn)樵挼V很少,有94%的鈷礦伴生于銅礦和鎳礦。國(guó)內(nèi)鈷精礦主要來(lái)源于剛果(金),占比可達(dá)50%,主要供應(yīng)企業(yè)有嘉能可、洛陽(yáng)鉬業(yè)、寒銳鈷業(yè)等。嘉能可計(jì)劃大幅縮減鈷產(chǎn)能,在19Q4季報(bào)中,明確由于剛果Mutanda礦的關(guān)閉,單季度鈷產(chǎn)量1.19萬(wàn)噸,同比下降13%,發(fā)布2020年產(chǎn)量指引為2.9萬(wàn)噸,較2019年4.6萬(wàn)噸產(chǎn)量下降37%。


目前國(guó)內(nèi)硫酸鈷產(chǎn)能約有22萬(wàn)噸,市場(chǎng)主要產(chǎn)能占比集中在浙江(23%)、湖南(11.6%)、江西(20%)、廣東(11.6%)四個(gè)地區(qū),受近期疫情影響較大。具體影響體現(xiàn)在:


原料和輔料(氯堿、酸等)近期雖持續(xù)到達(dá)港口,但通關(guān)速度緩慢。而且物流運(yùn)輸遇到問(wèn)題,因此鈷冶煉企業(yè)遇到原料供應(yīng)問(wèn)題。非洲進(jìn)口運(yùn)輸+報(bào)關(guān)需3個(gè)月,影響周期較長(zhǎng)。


行業(yè)整體開(kāi)工率低,精煉鈷產(chǎn)量有限,下游廠商正在消耗庫(kù)存。后續(xù)由于供給端復(fù)工,下游補(bǔ)庫(kù)存的需要使得鈷價(jià)仍然有繼續(xù)上行的動(dòng)力。


1.1.2需求端:消費(fèi)電子和新能源車(chē)需求旺盛


2018年全球鈷需求結(jié)構(gòu)當(dāng)中,電池材料占比52%,其中27%是3C鋰離子電池需求,25%是動(dòng)力及儲(chǔ)能鋰離子電池需求。消費(fèi)電池由于5G換機(jī)潮、TWS耳機(jī)的推動(dòng),需求量激增,動(dòng)力電池由于特斯拉不斷產(chǎn)能、國(guó)產(chǎn)化超預(yù)期,歐洲電動(dòng)化加速,需求進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)通道,綜合使得需求端進(jìn)入景氣上行。


硫酸鈷的下游需求市場(chǎng)主要在于三元前驅(qū)體和四氧化三鈷兩個(gè)領(lǐng)域,其中三元前驅(qū)體對(duì)硫酸鈷的需求占比達(dá)到65%以上,消費(fèi)電子和動(dòng)力電池對(duì)鈷需求影響顯著。2019年,由于3C消費(fèi)電子的帶動(dòng),四氧化三鈷對(duì)于硫酸鈷的需求下半年環(huán)比53%。與此同時(shí)由于補(bǔ)貼退坡的影響,2019H2新能源車(chē)銷(xiāo)量大幅下滑,下半年三元前驅(qū)體對(duì)于硫酸鈷的需求環(huán)比減少33.9%。


嘉能可與電池材料龍頭簽訂長(zhǎng)單,凸顯動(dòng)力電池領(lǐng)域強(qiáng)勁穩(wěn)定。嘉能可近期與三星簽訂5年2.1萬(wàn)噸、與格林美簽訂5年6.12萬(wàn)噸、與SKI簽訂6年3萬(wàn)噸的氫氧化鈷長(zhǎng)訂單,年均2.1萬(wàn)噸訂單占嘉能可2020年產(chǎn)量的74%,凸顯行業(yè)的強(qiáng)勁需求。


1.2CTP技術(shù)助力LFP更廣泛應(yīng)用


1.2.1能量密度是磷酸鐵鋰最大短板


磷酸鐵鋰相比于三元電池,各存在優(yōu)缺點(diǎn),新型CTP電池技術(shù)將彌補(bǔ)磷酸鐵鋰能量密度低的缺點(diǎn)。


磷酸鐵鋰成本更低。當(dāng)前行業(yè)平均磷酸鐵鋰電池成本0.65元/Wh,三元電池0.85元/Wh,磷酸鐵鋰擁有更低的價(jià)格,因此在價(jià)格更敏感的中低端乘用車(chē)、客車(chē)上廣泛應(yīng)用。


磷酸鐵鋰安全性更高。磷酸鐵鋰擁有更高的固有安全性,在發(fā)生事故燃燒時(shí),磷酸鐵鋰燃燒類(lèi)似于蠟燭點(diǎn)燃,而三元電池會(huì)發(fā)生火焰噴射,近期發(fā)生的動(dòng)力電池安全事故也多以三元電池為主。


磷酸鐵鋰循環(huán)壽命更長(zhǎng)。磷酸鐵鋰可以經(jīng)過(guò)4000次充放電后衰減為80%容量,而達(dá)到同樣容量,三元電池充放電次數(shù)只有2000次,因此磷酸鐵鋰被廣泛應(yīng)用于對(duì)循環(huán)壽命要求更高的儲(chǔ)能電站中。


三元電池能量密度更高。當(dāng)前行業(yè)可以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰單體能量密度190Wh/kg,而三元電池可達(dá)250Wh/kg,因此三元電池被廣泛應(yīng)用于對(duì)續(xù)航里程要求更高的中高端乘用車(chē)領(lǐng)域。


1.2.2CTP技術(shù)降本效應(yīng)顯著


鋰電池包含電芯(Cell)、模組、PACK三個(gè)主要環(huán)節(jié),電芯的主要成本構(gòu)成包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜四大材料以及電芯加工成本,電芯價(jià)格占電池總價(jià)維持在70%左右的水平,而剩余30%由模組、PACK環(huán)節(jié)構(gòu)成。


我們預(yù)測(cè),四大材料在沒(méi)有新型高性?xún)r(jià)比替代品出現(xiàn)的情況下,用量和成本占比不會(huì)有太大的變化,成本壓縮空間有限。正極材料和濕法隔膜存在成本下降空間,但正極材料制造商毛利率已經(jīng)壓到所能承受的極限。濕法隔膜的價(jià)格已經(jīng)觸底,未來(lái)下降空間不大,且由于隔膜僅占到電池總成本5%的份額,對(duì)電池降本貢獻(xiàn)微小。人造石墨負(fù)極材料因?yàn)槭h(huán)節(jié)由外協(xié)轉(zhuǎn)向自供,會(huì)對(duì)成本降低顯示一定效果。電解液價(jià)格受原材料六氟磷酸鋰、EC溶劑影響較大,在原材料價(jià)格難以下降的情況下,價(jià)格下降難度較大。


通過(guò)改變電芯集成形式、減少模組數(shù)量,從而減少電芯外零部件的使用、降低裝配成本以及簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程,是目前諸多動(dòng)力電池廠采取的降本思路之一,特斯拉、寧德時(shí)代、比亞迪、蜂巢能源等企業(yè)先后推出了相似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案和發(fā)展規(guī)劃。


在2019年德國(guó)法蘭克福國(guó)際車(chē)展上,寧德時(shí)代推出與北汽新能源合作開(kāi)發(fā)的全新的CTP高集成動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)平臺(tái)(CellToPack),即電芯直接集成到電池包。根據(jù)寧德時(shí)代公布的數(shù)據(jù),CTP可將電池包體積利用率提高15~20%,電池包零部件數(shù)量減少40%,生產(chǎn)效率提升50%,電池包能量密度提升10~15%。新型CTP電池主要增加結(jié)構(gòu)膠,在解決好電芯固定問(wèn)題后,CTP技術(shù)將更加完善。目前寧德時(shí)代量產(chǎn)最高電池組能力密度為182Wh/kg,CTP可使之達(dá)到200Wh/kg以上,成組效率的大幅提升,降低了電池成本,預(yù)計(jì)降幅在10~15%。


寧德時(shí)代該技術(shù)將目前已經(jīng)獲得車(chē)廠的生產(chǎn)訂單,已確定的包括給大眾(拉美)卡客車(chē)公司提供磷酸鐵鋰CTP電池,以及北汽新能源EU5乘用車(chē)。我們認(rèn)為隨著市場(chǎng)對(duì)于新技術(shù)的逐漸認(rèn)可,未來(lái)將會(huì)有更多的車(chē)廠采用CTP技術(shù)電池,而隨著規(guī)模優(yōu)勢(shì)的不斷擴(kuò)大,電池成本將進(jìn)一步降低,夯實(shí)寧德時(shí)代在電池領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。


1.2.3刀片電池帶磷酸鐵鋰重回焦點(diǎn)


比亞迪在2020年1月推出了針對(duì)中低端車(chē)型的刀片電池,該電池將使用磷酸鐵鋰作為正極材料。刀片電池是一種長(zhǎng)電芯方案,通過(guò)增大電芯的長(zhǎng)度(最大長(zhǎng)度與電池包寬度相當(dāng)),將電芯扁長(zhǎng)化設(shè)計(jì),來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)電池包集成效率的技術(shù)。通過(guò)成型工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)提高外殼的支承強(qiáng)度,同時(shí)將外殼的長(zhǎng)寬比控制在預(yù)定范圍內(nèi)。此外,通過(guò)集流路徑的優(yōu)化等方式降低單體電池的內(nèi)阻,還可輔以注液工藝的改進(jìn),解決單體電池尺寸較長(zhǎng)帶來(lái)的注液時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題。


刀片電池在體積能量密度上比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池提升了50%,從251Wh/L提升至332Wh/L。由于單體電池可以承受機(jī)械加強(qiáng)作用,是一種無(wú)模組方案,降低了電池包制作工藝,節(jié)省了物料和人工費(fèi)用,預(yù)計(jì)可降低綜合成本達(dá)30%。比亞迪計(jì)劃在2020年3月在重慶工廠首次量產(chǎn)刀片電池,并且首款搭載車(chē)型為今年的重量級(jí)新車(chē)漢,預(yù)計(jì)續(xù)航里程可達(dá)600公里。


按照當(dāng)前平均0.85元/Wh的電池包成本,下降30%成本意味著電池成本將降至0.6元/Wh,單車(chē)平均帶電量60度電,則節(jié)省電池成本為1.5萬(wàn)元,對(duì)于中低端車(chē)型降本效果顯著。我們認(rèn)為刀片電池順應(yīng)目前高能量密度與低成本雙壓力驅(qū)動(dòng)下對(duì)新型電池的需求,可以將磷酸鐵鋰的應(yīng)用空間大幅提升,尤其將拓展磷酸鐵鋰在乘用車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。


1.3寧德時(shí)代有豐富的LFP應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)


1.3.1磷酸鐵鋰煥發(fā)第二春


磷酸鐵鋰電池最早在美國(guó)興起,2004年傳入中國(guó),彼時(shí)以日韓企業(yè)為代表的海外領(lǐng)先動(dòng)力電池廠商多采用三元的技術(shù)路線,市場(chǎng)已經(jīng)初見(jiàn)規(guī)模,我國(guó)電動(dòng)車(chē)商業(yè)化起步晚,趕超難度大,比亞迪作為中國(guó)電動(dòng)車(chē)的領(lǐng)軍者,決定另辟蹊徑,選擇磷酸鐵鋰作為主要技術(shù)研發(fā)路線。在美國(guó)磷酸鐵鋰專(zhuān)利歸德州大學(xué)所有,如算上專(zhuān)利使用費(fèi),磷酸鐵鋰價(jià)格不菲。而在中國(guó)由于不存在專(zhuān)利問(wèn)題,磷酸鐵鋰得到了長(zhǎng)足發(fā)展。


除市場(chǎng)原因外,政策方面自十一五開(kāi)始,政府組織實(shí)施節(jié)能與新能源汽車(chē)重大項(xiàng)目,繼續(xù)堅(jiān)持三縱三橫的總體布局,并全面展開(kāi)電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)。而磷酸鐵鋰電池成為了國(guó)家863計(jì)劃、973計(jì)劃和十一五高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)支持的領(lǐng)域。由于比亞迪等國(guó)內(nèi)企業(yè)在磷酸鐵鋰電池方面的儲(chǔ)備和應(yīng)用,磷酸鐵鋰便成為新能源汽車(chē)發(fā)展最主要的技術(shù)路線。2006年,第一款搭載磷酸鐵電池的F3e電動(dòng)車(chē)研發(fā)成功,續(xù)航能力達(dá)到300公里。


隨著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,技術(shù)水平不斷提高,國(guó)家對(duì)行業(yè)發(fā)展路徑的規(guī)劃提出了新的方向,開(kāi)始向高能量密度的三元電池傾斜。十二五期間,國(guó)家在政策方面把動(dòng)力電池的支持重心從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)移到三元鋰電池的研發(fā)上。自從三元電池被廣泛應(yīng)用后,磷酸鐵鋰裝機(jī)比例逐年下降,2018年三元電池實(shí)現(xiàn)反超,2019年差距進(jìn)一步拉大,三元電池成為絕對(duì)的市場(chǎng)主流。


然而由于補(bǔ)貼退坡的影響,磷酸鐵鋰的成本優(yōu)勢(shì)重新回到企業(yè)視野。2019年7月由于客車(chē)補(bǔ)貼過(guò)渡期結(jié)束,大量搶裝推升磷酸鐵鋰占比至52.2%。從補(bǔ)貼過(guò)渡期結(jié)束后的2019年8月開(kāi)始,磷酸鐵鋰單月裝機(jī)占比呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),反映出市場(chǎng)對(duì)于磷酸鐵鋰性?xún)r(jià)比的認(rèn)同。


1.3.2寧德時(shí)代磷酸鐵鋰經(jīng)驗(yàn)豐富


2019年寧德時(shí)代裝機(jī)量32GWh,占國(guó)內(nèi)總裝機(jī)52%,其中三元21GWh,磷酸鐵鋰11GWh,均處于國(guó)內(nèi)第一位。寧德時(shí)代在三元、磷酸鐵鋰兩種材料體系上的絕對(duì)領(lǐng)先,凸顯公司作為國(guó)內(nèi)電池龍頭絕對(duì)技術(shù)領(lǐng)先和廣闊的市場(chǎng)能力。


磷酸鐵鋰正極材料領(lǐng)域,德方納米是絕對(duì)龍頭。據(jù)鑫欏資訊統(tǒng)計(jì),2019年磷酸鐵鋰全年產(chǎn)量達(dá)到9.28萬(wàn)噸,較去年同期的7.75萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)19.7%。德方納米出貨量達(dá)到2.5萬(wàn)噸,位列行業(yè)第一,貝特瑞、國(guó)軒高科出貨量各1.5萬(wàn)噸左右,列第2、3位。湖北萬(wàn)潤(rùn)、湖南裕能(湘潭電化)各1萬(wàn)噸左右,位列第4、5位。德方納米目前擁有6.3萬(wàn)噸磷酸鐵鋰正極材料產(chǎn)能,領(lǐng)先于全行業(yè)。


寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池主要搭載在商用車(chē),客戶(hù)包括宇通、中通、中車(chē)時(shí)代、廈門(mén)金龍等國(guó)內(nèi)主流客車(chē)企業(yè)。CTP技術(shù)最早應(yīng)用于客車(chē)領(lǐng)域,公司憑借客車(chē)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn),可將其復(fù)用至乘用車(chē)領(lǐng)域,采用磷酸鐵鋰的CTP電池能量密度突破將160Wh/kg,續(xù)航達(dá)到400km,能夠滿足特斯拉旗下國(guó)產(chǎn)低配Model3ampY的要求。


(本文摘自深港電新報(bào)告)


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