梅楠軒，郝經(jīng)偉，王 勇

（1.中國(guó)國(guó)際工程咨詢有限公司，北京；2.中咨工程有限公司，北京）

新能源汽車是我國(guó)政府重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)已成為全球最大的市場(chǎng)，根據(jù)工信部發(fā)布數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)新能源汽車銷量352.1萬(wàn)輛（同比增長(zhǎng)11.6倍），連續(xù)7年位居全球第一，占全球市場(chǎng)份額的54%，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》提出，到2025年新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的將迎來(lái)發(fā)展新機(jī)遇。

1 動(dòng)力電池發(fā)展情況

動(dòng)力型鋰離子蓄電池（簡(jiǎn)稱動(dòng)力電池）是純電動(dòng)新能源汽車的核心零部件[1]，直接影響新能源汽車的續(xù)航里程﹑充電性能﹑安全性等關(guān)鍵指標(biāo)。從新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，上游主要包括鋰礦﹑鈷礦﹑鎳礦﹑錳礦等礦產(chǎn)資源和電池原材料等，中游包括電池﹑電機(jī)﹑電控系統(tǒng)，下游為汽車制造，其中動(dòng)力電池位居產(chǎn)業(yè)鏈中游，原材料主要有正極材料﹑負(fù)極材料﹑隔膜材料和電解液四大類。按照正極材料分類動(dòng)力電池可分為三元電池﹑磷酸鐵鋰電池及其他電池。新能源汽車用動(dòng)力電池材料產(chǎn)業(yè)鏈如圖1所示。

圖1 新能源電池用動(dòng)力電池材料產(chǎn)業(yè)鏈圖

表1 三元電池主要生產(chǎn)企業(yè)

表2 磷酸鐵鋰電池主要生產(chǎn)企業(yè)

受新能源汽車補(bǔ)貼政策退坡及新冠疫情影響，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)將開(kāi)始全面市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)，車企將加速轉(zhuǎn)變，從“拿更高補(bǔ)貼”向“更多市場(chǎng)份額”轉(zhuǎn)變，將更注重成本﹑安全和性價(jià)比。2021年新能源汽車動(dòng)力電池裝機(jī)量達(dá)到154.5GW，同比增長(zhǎng)142.8%[2]，并且隨著動(dòng)力電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，出現(xiàn)了頭部企業(yè)繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能，規(guī)?；?yīng)顯現(xiàn)；部分尾部企業(yè)被淘汰出局，產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提升等情況。具體表現(xiàn)有以下幾方面：

1.1 產(chǎn)品市場(chǎng)日趨完善

我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)仍以三元和磷酸鐵鋰電池作為市場(chǎng)主流產(chǎn)品，2021年三元?jiǎng)恿﹄姵匮b機(jī)量74.3GWh，較2020年增長(zhǎng)91.3%，占總裝機(jī)量的48.1%；磷酸鐵鋰動(dòng)力電池裝機(jī)量79.8GWh，較2020年增長(zhǎng)227.4%，占總裝機(jī)量的51.7%[2]。2021年動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)步明顯，工信部發(fā)布了修訂版《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》，提出動(dòng)力型電池分為能量型和功率型，其中使用三元材料能量型單體電池能量密度≥210Wh/kg，電池組能量密≥150Wh/kg，其他能量型單體電池能量密度≥160Wh/kg，電池能量密度≥115Wh/kg；功率型單體電池功率密度≥500W/kg，電池組功率密度≥350W/kg；循環(huán)壽命≥1000次且容量保持≥80%。正極材料方面，磷酸鐵鋰比容量≥145Ah/kg，三元材料比容量≥165Ah/kg，鈷酸鋰比容量≥160Ah/kg，錳酸鋰比容量≥115Ah/kg[3,4]。

圖2 2021年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池裝機(jī)量占比情況

1.2 產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提升

新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)成為全球化的大趨勢(shì)，全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)。電池行業(yè)市場(chǎng)向頭部企業(yè)持續(xù)靠攏集中如表3所示，2021年，排名前五的電池企業(yè)動(dòng)力電池裝機(jī)量總和達(dá)128.48GWh，合計(jì)市場(chǎng)份額約83.4%，市場(chǎng)份額占比較2020年基本保持不變；排名六至十的電池企業(yè)合計(jì)市場(chǎng)份額由4.7%增加至8.8%；排名前十之外的企業(yè)合計(jì)市場(chǎng)份額由9.2%縮水至7.8%。總的來(lái)看，行業(yè)的重心在向頭部企業(yè)進(jìn)一步轉(zhuǎn)移。

表3 2019年-2020年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)裝機(jī)情況[5]

圖3 國(guó)內(nèi)某型號(hào)NCM811（方形）電池成本構(gòu)成圖

1.3 電池原料成本快速上升

隨著動(dòng)力電池裝機(jī)量快速上升和行業(yè)市場(chǎng)周期變動(dòng)的影響，在過(guò)去的一年中，占原材料成本較高的正極﹑負(fù)極﹑隔膜等原材料價(jià)格快速上升，以碳酸鋰為例，截至2022年11月，價(jià)格為超過(guò)60萬(wàn)元/噸，相當(dāng)于2022年6月平均價(jià)格的 14倍[6]。

2 動(dòng)力電池關(guān)鍵材料發(fā)展情況

新能源汽車中，動(dòng)力電池占總成本40%，而在動(dòng)力電池成本中，電池材料約占80%～90%。動(dòng)力電池材料主要包括正極材料﹑負(fù)極材料﹑隔膜材料和電解液四大材料。

2.1 正極材料

正極材料是鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素，直接決定電池的能量密度及安全性，進(jìn)而影響電池的綜合性能。另外，正極材料占電池材料成本比例達(dá)50%～60%，其成本也直接決定了電池整體成本的高低。因此，正極材料在鋰動(dòng)力電池中具有舉足輕重的作用，直接引領(lǐng)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2021年國(guó)內(nèi)正極材料產(chǎn)量111.17萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)100.78%。其中，三元正極材料產(chǎn)量44.05萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)109.7%；磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量45.91萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)223.3%；鈷酸鋰材料產(chǎn)量10.1萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)36.9%；錳酸鋰材料產(chǎn)量11.11萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)19.6%[7]。從正極材料產(chǎn)量占比來(lái)看，三元正極材料市場(chǎng)占比39.6%，磷酸鐵鋰正極材料市場(chǎng)占比41.3%，磷酸鐵鋰正極材料市場(chǎng)占比提升較大，主要由于磷酸鐵鋰電池安全性能相對(duì)較好，新能源汽車市場(chǎng)消費(fèi)偏重有所改變。

表4 國(guó)內(nèi)正極材料代表企業(yè)

在應(yīng)用領(lǐng)域，動(dòng)力電池已經(jīng)成為鋰﹑鈷消費(fèi)的主導(dǎo)領(lǐng)域。據(jù)測(cè)算，2021年動(dòng)力電池生產(chǎn)約消耗鋰35萬(wàn)噸（碳酸鋰當(dāng)量）﹑鈷3.9萬(wàn)噸﹑鎳19.4萬(wàn)噸?？傮w來(lái)看，全球鋰﹑鈷﹑鎳資源的分布集中度較高且呈現(xiàn)寡頭壟斷特征，我國(guó)鋰資源雖然豐富但產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足需求，而鎳﹑鈷資源匱乏，鋰﹑鈷﹑鎳資源均大量依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度較高，形成資源瓶頸制約。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的資源需求下，國(guó)內(nèi)原材料資源供給不足，進(jìn)一步增大我國(guó)資源對(duì)外依存度。

表5 鋰、鎳、錳、鈷資源的情況統(tǒng)計(jì)表[7]

2.2 負(fù)極材料

負(fù)極材料一般分為碳材料和非碳材料兩大類，碳材料包括天然石墨﹑人造石墨﹑中間相碳微球和硬碳軟碳等，非碳材料包括硅基材料﹑錫基材料和鈦基材料等。硬碳軟碳在技術(shù)上還不成熟，硅基﹑鈦基等合金類負(fù)極材料雖然開(kāi)始在動(dòng)力電池上應(yīng)用，但仍處于推廣初期，需求有限。中間相碳微球具備高倍率性能優(yōu)異的特點(diǎn)，但是產(chǎn)率低﹑制備工藝復(fù)雜﹑成本難以下降﹑發(fā)展受限。目前應(yīng)用最為廣泛的負(fù)極材料是天然石墨和人造石墨。

2021年中國(guó)鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)量66萬(wàn)噸；出貨量為72萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)97%，其中人造石墨出貨量超60.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)97%，占比84%，[8]這是由于市場(chǎng)對(duì)高倍率﹑快充型電池產(chǎn)品應(yīng)用進(jìn)一步增多，進(jìn)而帶動(dòng)人造石墨出貨量快速增長(zhǎng)。負(fù)極原材料產(chǎn)業(yè)具備全球供應(yīng)能力，頭部企業(yè)已進(jìn)入國(guó)際頭部電池生產(chǎn)企業(yè)供應(yīng)鏈。

表6 常見(jiàn)的負(fù)極材料性能對(duì)比

表7 國(guó)內(nèi)主要負(fù)極材料企業(yè)與電池企業(yè)的供應(yīng)關(guān)系情況

2.3 隔膜材料

隔膜是鋰電池關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，決定了電池的界面結(jié)構(gòu)﹑內(nèi)阻等，直接影響電池的熔煉﹑循環(huán)以及安全性能等特性，其成本占整個(gè)動(dòng)力電池成本的5-8%左右。隔膜材料的制備工藝主要分為干法拉伸與濕法拉伸，其中干法拉伸又分為單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝，在拉膜過(guò)程中，隔膜的微孔尺寸和微孔分布的一致性是影響產(chǎn)品質(zhì)量高低的關(guān)鍵因素。濕法拉伸工藝主要針對(duì)低密度的聚乙烯（PE）材料，目前較多應(yīng)用于三元電池；干法拉伸工藝主要針對(duì)聚丙烯（PP）材料，目前主要應(yīng)用于磷酸鐵鋰電池。

2021年中國(guó)鋰電隔膜材料出貨量為78億平米，同比增長(zhǎng)超過(guò)100%，其中濕法隔膜出貨量57.7億平米，占總出貨量的74%，較2020年增加3個(gè)百分點(diǎn)；干法隔膜出貨量20.3億平米，占總出貨量26%，較2020年減少3個(gè)百分點(diǎn)，占比遠(yuǎn)小于濕法隔膜[9]。目前，國(guó)內(nèi)隔膜生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能規(guī)?；?yīng)提升，隔膜成本下降，進(jìn)一步搶占全球市場(chǎng)份額。隨著動(dòng)力電池向高能量密度方向發(fā)展，更薄的濕法隔膜相比干法隔膜優(yōu)勢(shì)明顯，同時(shí)濕法隔膜成本大幅下滑，與干法單拉隔膜成本差距逐漸減小，使得涂覆隔膜低成本化與高性能優(yōu)勢(shì)明顯。目前動(dòng)力市場(chǎng)用濕法隔膜產(chǎn)品主要集中在9μm﹑12μm領(lǐng)域，隔膜向薄層化(7μm﹑5μm)以及功能化方向發(fā)展加快。

2.4 電解液

電解液是鋰離子電池體系的重要組成部分，其工作原理是鋰離子在正負(fù)極之間往返拖嵌導(dǎo)致外電路電子定向移動(dòng)形成電流，是鋰離子遷移和電荷傳遞的介質(zhì)。電解液由高純?nèi)苜|(zhì)﹑溶劑﹑添加劑在一定條件下按一定比例配制而成，目前商業(yè)化應(yīng)用的高純?nèi)苜|(zhì)為六氟磷酸鋰，常用的有機(jī)溶劑有碳酸乙烯酯（EC）﹑碳酸丙烯酯（PC）和碳酸二甲酯（DMC）等，其中六氟磷酸鋰是電解液的核心原材料，其成本約占整個(gè)電解液生產(chǎn)成本的40%。

表9 國(guó)內(nèi)主要電解液企業(yè)與電池企業(yè)的供應(yīng)關(guān)系情況

2021年，中國(guó)電解液產(chǎn)量44.1萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)80.74%，電解液下游的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括動(dòng)力電池﹑3C電池和儲(chǔ)能電池，其中動(dòng)力電池的是電解液最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，占據(jù)65%的市場(chǎng)份額。受電解液價(jià)格下行影響，行業(yè)毛利率進(jìn)一步降低，市場(chǎng)整體呈現(xiàn)出“增量不增值”。隨著新能源汽車補(bǔ)貼政策退坡，新能源汽車市場(chǎng)增長(zhǎng)不及預(yù)期，動(dòng)力電池企業(yè)需求量下降，導(dǎo)致電解液企業(yè)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)加劇，降價(jià)銷售的情況較多。同時(shí)，電解液市場(chǎng)集中度進(jìn)一步提升，2021年以天賜﹑新宙邦﹑國(guó)泰為主的TOP3企業(yè)市場(chǎng)份額達(dá)到67.1%（分別為33.1%﹑18.3%﹑15.7%）[10]。

3 動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)

3.1 動(dòng)力電池價(jià)格下跌將趨緩

新能源汽車補(bǔ)貼退坡，使得新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)動(dòng)力電池的原材料成本提出更高要求，電池行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，以降本增效為重心，2019年動(dòng)力電池價(jià)格整體下降約20%，2020年價(jià)格下滑約10%～15%。2021年三元電池系統(tǒng)不含稅價(jià)格約775元/kWh，較2019年初下降38%；磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)不含稅價(jià)格約625元/kWh，較2019年初下降46%。2021年動(dòng)力電池價(jià)格已經(jīng)接近谷底，同時(shí)新品磷酸鐵鋰電池價(jià)格逼近梯次電池市場(chǎng)價(jià)格，將進(jìn)一步擠壓梯次利用市場(chǎng)空間。

3.2 磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)占比將進(jìn)一步提升

2018年12月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定》中，在動(dòng)力電池投資方面取消了“能量型車用動(dòng)力蓄電池單體比能量應(yīng)不低于300Wh/kg，系統(tǒng)比能量應(yīng)不低于220Wh/kg”的要求。2019年新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼政策調(diào)整，不再對(duì)160Wh/kg以上的車型給予倍數(shù)補(bǔ)貼；2020年發(fā)布《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池安全要求》（GB 38031），對(duì)動(dòng)力電池安全性提出了更高要求。以上政策及標(biāo)準(zhǔn)的落地，使得電池行業(yè)降低了對(duì)高能量密度的追求，更加注重電池安全等綜合性能。加之，比亞迪“刀片”電芯技術(shù)的突破，為磷酸鐵鋰電池帶來(lái)了新的出路。未來(lái)幾年內(nèi)，磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)占比將會(huì)回升，在續(xù)航300-400公里的車型中，三元電池和磷酸鐵鋰電池將實(shí)現(xiàn)有效競(jìng)爭(zhēng)，在長(zhǎng)續(xù)航里程的純電動(dòng)乘用車上，還是仍三元電池為主。另外，磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)占比的提升也將使磷酸鐵鋰等低殘值電池再生利用缺乏經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題更為突出。

3.3 短期內(nèi)鋰、鈷等金屬資源需求仍將依賴于進(jìn)口

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)保持快速增長(zhǎng)，對(duì)鋰﹑鈷等金屬資源需求將繼續(xù)擴(kuò)大，但動(dòng)力電池循環(huán)壽命的提升及退役電池梯次利用規(guī)?；?，使得動(dòng)力電池全生命周期進(jìn)一步延長(zhǎng)，短期內(nèi)進(jìn)入資源化回收階段的退役電池?cái)?shù)量較少，回收的金屬資源難以滿足新電池生產(chǎn)需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年主要再生利用企業(yè)從廢舊電池和電池廢料中回收金屬鋰1193噸﹑金屬鈷2200噸﹑金屬鎳3418噸﹑金屬錳3451噸，遠(yuǎn)低于當(dāng)年新電池生產(chǎn)消耗量。