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磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)進(jìn)入新增長周期,未來可期!

發(fā)布時(shí)間:2021-07-05
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       摘要:2020年以來,磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)開始回暖并進(jìn)入了新的增長周期。特斯拉搭載磷酸鐵鋰電池迅速拉動(dòng)了磷酸鐵鋰市場(chǎng)。2021年初新能源汽車補(bǔ)貼政策正式落地,給主機(jī)廠在新能源車型規(guī)劃方面指明了方向。2021年之后磷酸鐵鋰電池在新能源汽車、儲(chǔ)能、二輪車、重型卡車、電動(dòng)船舶都將有更加強(qiáng)勁的發(fā)展。本文依據(jù)作者的工作經(jīng)驗(yàn)和公開信息,總結(jié)了磷酸鐵鋰材料的產(chǎn)銷情況、市場(chǎng)集中度、價(jià)格趨勢(shì)以及磷酸鐵鋰電池企業(yè)新的發(fā)展方向。

1、引言

       隨著全球經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,能源危機(jī)逐步加深、環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng),作為新能源及環(huán)保低碳的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展,而鋰離子電池憑借其優(yōu)異的性能以及適中的制造成本成為眾多動(dòng)力電池的主流發(fā)展方向[1]。隨著材料及電池性能技術(shù)不斷突破和生產(chǎn)成本的逐步下降,鋰離子電池質(zhì)輕、續(xù)航里程長、適用范圍廣、能量密度高、輸出功率高的優(yōu)勢(shì)將逐步得到強(qiáng)化,被作為主要的動(dòng)力電池發(fā)展,是當(dāng)今新能源車動(dòng)力電池的主要類型[2]。目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的鋰離子動(dòng)力電池正極材料有磷酸鐵鋰(以下簡(jiǎn)稱為LFP)、錳酸鋰、三元(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)等[3, 4],其中磷酸鐵鋰以其較高的安全穩(wěn)定性、較長的循環(huán)壽命和更低的成本優(yōu)勢(shì)在國內(nèi)得到了迅速的成長[5-9],伴隨著新能源汽車及動(dòng)力電池的快速發(fā)展,近幾年磷酸鐵鋰材料行業(yè)技術(shù)工藝不斷成熟,同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)凸出,基于技術(shù)快速迭代和產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作,磷酸鐵鋰市場(chǎng)在穩(wěn)步成長中加快向龍頭企業(yè)集中,行業(yè)集中度進(jìn)一步提升。磷酸鐵鋰固有的成本優(yōu)勢(shì),在成本敏感的市場(chǎng)存在頑強(qiáng)的生存空間,疊加一些新技術(shù)方案可在一定程度解決性能短板。在過去的一年,磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈需求已經(jīng)回暖,供需格局得到了改善,磷酸鐵鋰在動(dòng)力電池市場(chǎng)地位回升將會(huì)得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

2、磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域

       磷酸鐵鋰電池目前應(yīng)用的領(lǐng)域包括新能源汽車、儲(chǔ)能、5G基站、二輪車、重型卡車、電動(dòng)船舶等領(lǐng)域,其中新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用占比最大,包括新能源乘用車、新能源客車和新能源專用車;儲(chǔ)能領(lǐng)域目前使用磷酸鐵鋰電池占比超過94%,包括新品電池與梯次電池,主要應(yīng)用在UPS、后備電源以及通訊儲(chǔ)能等領(lǐng)域;電動(dòng)船舶市場(chǎng)未來發(fā)展預(yù)期較好,該領(lǐng)域應(yīng)用目前全部是磷酸鐵鋰電池;磷酸鐵鋰電池在二輪車換電市場(chǎng)也開始應(yīng)用起量。隨著市場(chǎng)開始進(jìn)一步擺脫政策化,走向真正市場(chǎng)化,磷酸鐵鋰電池的機(jī)會(huì)也將進(jìn)一步打開。

3、磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用展望

3.1在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用展望

       2020年以來,磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)開始回暖,進(jìn)入到新的增長周期,去年年初特斯拉與寧德時(shí)代合作入局“無鈷電池”,讓磷酸鐵鋰電池再一次回到舞臺(tái)中央。特斯拉電動(dòng)車搭載磷酸鐵鋰電池?zé)o疑迅速拉開了磷酸鐵鋰電池在動(dòng)力電池市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)回歸的序幕。受國產(chǎn)Model 3、比亞迪漢EV、宏光MINI EV等多款配套磷酸鐵鋰電池的車型銷量大幅增長帶動(dòng),包括寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科、瑞浦能源、鵬輝能源等多家電池企業(yè),在乘用車市場(chǎng)的LFP電池裝機(jī)電量大增。根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),磷酸鐵鋰電池出貨量占動(dòng)力電池總出貨量比例從2019年28%回升至2020年的35-40%左右。

       2021新年伊始,最新的產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)預(yù)示,LFP電池將在2021年的乘用車領(lǐng)域掀起一股浪潮。從產(chǎn)業(yè)政策層面看,2021年初新能源汽車補(bǔ)貼政策正式落地,給主機(jī)廠在新能源車型規(guī)劃方面指明了方向。從大的趨勢(shì)看,新能源汽車已經(jīng)完成了由國家政策為推手的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式,向市場(chǎng)需求為推手的發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。2021年新能源汽車補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)在2020年基礎(chǔ)上退坡20%,補(bǔ)貼政策的實(shí)施疊加補(bǔ)貼過渡期的消除,將有利于促進(jìn)2021年新能源乘用車全年產(chǎn)銷量正常增長。從產(chǎn)業(yè)布局層面看,寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科等頭部電池企業(yè)都在積極加碼磷酸鐵鋰電池產(chǎn)能建設(shè).寧德時(shí)代和比亞迪推出的基于磷酸鐵鋰方案的CTP電池和刀片電池已經(jīng)得到了市場(chǎng)認(rèn)可,目前正在積極擴(kuò)充旗下磷酸鐵鋰電池產(chǎn)能。除此之外,國軒高科也對(duì)其LFP電池產(chǎn)品進(jìn)行了技術(shù)升級(jí),日前最新推出了210Wh/Kg磷酸鐵鋰軟包電芯和JTM技術(shù)。各大主流電池公司均在大幅擴(kuò)充LFP電池產(chǎn)能和進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí),并在2021年乘用車LFP電池配套方面搶占市場(chǎng)先機(jī)??傮w來看,隨著各大乘用車主機(jī)廠加快推出LFP車型和電池企業(yè)進(jìn)一步降低制造成本,LFP電池在乘用車領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯,國內(nèi)乘用車領(lǐng)域的動(dòng)力電池裝機(jī)排名也將出現(xiàn)新一輪調(diào)整。

       為了估算我國2021-2025年磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量,我們進(jìn)行如下假設(shè):首先,我國新能源汽車產(chǎn)銷在2021-2023年保持穩(wěn)步增長;2024-2025年高等級(jí)自動(dòng)駕駛和新能源汽車的協(xié)同效應(yīng)顯著體現(xiàn)。至2025年,新能源乘用車產(chǎn)銷規(guī)模達(dá)到550萬輛,加上商用車、專用車后接近600萬輛,基本實(shí)現(xiàn)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》的預(yù)設(shè)目標(biāo)。其次,純電動(dòng)乘用車內(nèi)部,A00 級(jí)車型保持約20%份額,且磷酸鐵鋰電池依托成本優(yōu)勢(shì)滲透率逐年提升,最終占據(jù)主導(dǎo)地位;A0~A1級(jí)車型保持約50%份額,綜合考慮空間、續(xù)航、成本和動(dòng)力性等因素,鐵鋰占比穩(wěn)中有升,總體而言,磷酸鐵鋰動(dòng)力電池迎來乘用車領(lǐng)域的用量和定位雙升。最后,純電動(dòng)乘用車每類車型的單車帶電量逐年小幅提升?;谝陨项A(yù)估,至2025年,國內(nèi)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池裝機(jī)量預(yù)計(jì)將達(dá) 136GWh,磷酸鐵鋰在動(dòng)力電池市場(chǎng)中的份額有望達(dá)到40%到50%之間。如果放眼全球,考慮到主機(jī)廠龍頭企業(yè)對(duì)磷酸鐵鋰電池的態(tài)度也有所轉(zhuǎn)變,鐵鋰電池可能有更廣闊的的市場(chǎng)空間,屆時(shí),全球僅用于動(dòng)力電池的磷酸鐵鋰年產(chǎn)量可能逼近50萬噸左右??傊瑥漠a(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的主流選擇、產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展期到逐步成熟期,磷酸鐵鋰動(dòng)力電池即將迎來蓬勃發(fā)展,并有望最終基業(yè)長青。

3.2在通訊儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用展望

       磷酸鐵鋰電池在5G基站方面的應(yīng)用也呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢(shì),開啟了新的市場(chǎng)機(jī)會(huì), 2020年上半年,中國鐵塔和中國移動(dòng)先后進(jìn)行5G基站備用電源磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的招標(biāo),中標(biāo)企業(yè)包括鵬輝能源、億緯鋰能、南都電源、中天科技、海四達(dá)、雙登集團(tuán)、雄韜電源、光宇電源、力朗電池等。《中國鐵塔與中國電信備電用磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品聯(lián)合集中招標(biāo)項(xiàng)目招標(biāo)公告》正式發(fā)布,招標(biāo)預(yù)估量為2.09GWh。未來中國至少需要新建或改造1438萬個(gè)基站,以單站能耗2700W、應(yīng)急4h進(jìn)行估算,5G基站儲(chǔ)能市場(chǎng)未來將提供155GWh的磷酸鐵鋰電池需求空間,對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)模將超過1000億元。

3.3在二輪車領(lǐng)域的應(yīng)用展望

       磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)自行車行業(yè)也得到了很好的應(yīng)用,從國內(nèi)市場(chǎng)看,新國標(biāo)的實(shí)施,帶來了大規(guī)模的替換需求,將推動(dòng)兩輪電動(dòng)車的銷量不斷走高。共享經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,共享電單車大規(guī)模投放市場(chǎng),也為兩輪電動(dòng)車的產(chǎn)銷量走高提供了強(qiáng)勁動(dòng)力。在寧德時(shí)代、比亞迪、國軒高科等電池龍頭企業(yè)與哈啰、滴滴等共享電單車巨頭合作的帶動(dòng)下,磷酸鐵鋰電池放量明顯,多家原以錳酸鋰電池或三元電池為主要技術(shù)路線的二輪車電池企業(yè)開始轉(zhuǎn)向磷酸鐵鋰電池,2021年磷酸鐵鋰電池的市場(chǎng)份額有望大幅增加。綜上,二輪車在新國標(biāo)、共享、外賣、快遞、出口等眾多利好因素的驅(qū)動(dòng)下將會(huì)迎來爆發(fā)式增長,在2022~2023年期間超過5000萬輛,直奔6000萬輛而去,初步預(yù)測(cè)到2025年,70%的電動(dòng)自行車將為鋰電車型。

       從海外市場(chǎng)看,新冠疫情改變了歐美許多民眾的出行理念和出行方式,電動(dòng)兩輪車以其清潔、便捷的優(yōu)點(diǎn)深受歡迎東南亞及印度等地經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,低成本、可靠耐用的電動(dòng)兩輪車以其無與倫比的性價(jià)比,將成為數(shù)億計(jì)民眾出行的主要交通工具。海外市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求,將為中國電動(dòng)兩輪車的產(chǎn)量增長提供千萬級(jí)別的增量空間。兩輪電動(dòng)車,將成為一個(gè)數(shù)千億規(guī)模的巨大產(chǎn)業(yè),成為中國制造業(yè)的象征,伴隨著一帶一路戰(zhàn)略走向全球化,服務(wù)數(shù)十億人的出行,為全人類的幸福生活提供動(dòng)力。

3.4在重型卡車領(lǐng)域的應(yīng)用展望

       磷酸鐵鋰電池在重卡領(lǐng)域的應(yīng)用在加速拓展。工信部公示了最新一批《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》,新能源物流車方面出現(xiàn)了16款重卡,其中10款明確搭載磷酸鐵鋰電池。而且電動(dòng)重卡憑借超高的經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)被例如公鐵聯(lián)運(yùn)、礦場(chǎng)、鋼廠、港口等領(lǐng)域所采用。行業(yè)預(yù)計(jì)在“十四五”期間,純電動(dòng)重卡滲透率可以達(dá)到10%,如果2025年重卡銷量達(dá)到100萬輛,純電動(dòng)重卡預(yù)計(jì)近10萬輛。以一汽解放J6P純電換電牽引車為例,其配備的是寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池,電量達(dá)282kWh。如果以250kWh作為平均水平來計(jì)算,10萬輛重卡至少需要配備25GWh的電池。

3.5在電動(dòng)船舶領(lǐng)域的應(yīng)用展望

       電動(dòng)化的浪潮在船舶領(lǐng)域正加速席卷。電動(dòng)船舶和電動(dòng)汽車的應(yīng)用領(lǐng)域大有不同,對(duì)鋰電池的性能要求側(cè)重點(diǎn)也不盡相同。目前不少電池企業(yè)已經(jīng)加快了鋰電船舶布局,寧德時(shí)代、億緯鋰能和國軒高科是電動(dòng)船舶領(lǐng)域布局的典型代表企業(yè)。就目前來看億緯鋰能、寧德時(shí)代、國軒高科所布局的電動(dòng)船舶,無一例外都采用了磷酸鐵鋰電池。目前,相比傳統(tǒng)的燃油成本,磷酸鐵鋰電芯價(jià)格在船舶應(yīng)用領(lǐng)域已具備經(jīng)濟(jì)性。安全性方面,近年磷酸鐵鋰動(dòng)力電池及BMS電池管理系統(tǒng)發(fā)展迅速,充放電倍率的提高使船舶啟動(dòng)加速及動(dòng)力操控性更好,也已經(jīng)具備了在船舶上推廣應(yīng)用的技術(shù)條件。磷酸鐵鋰電池以其高安全性、長壽命、低成本、性能均衡等多方優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)階段船舶用動(dòng)力電池的最優(yōu)選擇。

       隨著環(huán)保政策日趨嚴(yán)格,同時(shí)鋰電池技術(shù)的不斷提升,預(yù)計(jì)未來幾年船舶電動(dòng)化將進(jìn)入快速發(fā)展期,而且純電動(dòng)船將成為發(fā)展的主流方向。一輛新能源汽車的鋰電池容量平均在40-50度,而一艘豪華電動(dòng)游船的電池容量在3000度左右。預(yù)計(jì)2025年全球電動(dòng)船舶市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)450多億元,市場(chǎng)前景十分廣闊。船舶電動(dòng)化帶來的鋰電池需求將進(jìn)入快速增長期,預(yù)計(jì)2025年電動(dòng)船舶對(duì)磷酸鐵鋰電池的需求量將超過6GWh。

4、磷酸鐵鋰材料的產(chǎn)銷情況、市場(chǎng)集中度及價(jià)格趨勢(shì)

       磷酸鐵鋰電池大勢(shì)逆襲的趨勢(shì)下,磷酸鐵鋰材料其產(chǎn)銷情況、市場(chǎng)集中度、價(jià)格也隨之發(fā)生變化。從產(chǎn)銷數(shù)據(jù)上看, 2017-2018年產(chǎn)量保持在7-8萬噸,2019開始儲(chǔ)能領(lǐng)域的需求增長導(dǎo)致總產(chǎn)量提升至9-10萬噸,2020年由于下半年需求旺盛,磷酸鐵鋰產(chǎn)量增至14萬噸。2021年新能源汽車、重卡、船舶、電化學(xué)儲(chǔ)能等多個(gè)領(lǐng)域需求共同釋放,估算今年磷酸鐵鋰材料需求達(dá)到25萬噸左右。從市場(chǎng)集中度方面,2020年磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)集中度較高,幾家頭部企業(yè)占據(jù)了大概80%-90%的市場(chǎng)份額。從價(jià)格方面來看,由于磷酸鐵鋰電池出貨量增加導(dǎo)致的短期供需緊張,磷酸鐵鋰材料從2020年11月初開始漲價(jià), 2021年初,主流磷酸鐵鋰材料價(jià)格為4-4.3萬元/噸左右,儲(chǔ)能用磷酸鐵鋰材料價(jià)格為3.5-3.8萬元/噸左右,動(dòng)力用磷酸鐵鋰材料價(jià)格為4.3萬元/噸左右。但考慮到行業(yè)總磷酸鐵鋰材料產(chǎn)能并不小,同時(shí)受上游礦產(chǎn)期貨影響較小,預(yù)計(jì)2021年磷酸鐵鋰材料價(jià)格將在小幅上漲后維持平穩(wěn)運(yùn)行。

5、磷酸鐵鋰電池企業(yè)新的發(fā)展方向

       磷酸鐵鋰電池在2021年之后會(huì)有更大規(guī)模的應(yīng)用,磷酸鐵鋰電池企業(yè)在產(chǎn)品、經(jīng)營、技術(shù)、布局等方面將呈現(xiàn)出如下變革:電池端銷售轉(zhuǎn)運(yùn)營,企業(yè)將銷售模式轉(zhuǎn)變?yōu)樽赓U運(yùn)營,這會(huì)直接提高鐵鋰電池全生命周期經(jīng)濟(jì)性,并改善產(chǎn)品毛利率;在儲(chǔ)能、船舶等下游市場(chǎng),銷售環(huán)節(jié)呈現(xiàn)需求波動(dòng)大,項(xiàng)目數(shù)量多,但單次采購量低等特點(diǎn),方形鐵鋰電池通用化需求增強(qiáng),特別是在通信儲(chǔ)能和工業(yè)儲(chǔ)能環(huán)節(jié),模塊化將有利于加速下游企業(yè)應(yīng)用速度;鐵鋰材料在鐵鋰電池市場(chǎng)技術(shù)門檻降低,市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大、應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富的趨勢(shì)下,產(chǎn)品型號(hào)將逐漸統(tǒng)一,銷售價(jià)格進(jìn)一步降低,企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步提高;由于磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)成本中,用電成本占比較高,隨著隨著寧德時(shí)代、比亞迪等企業(yè)在成渝、關(guān)中地區(qū)建廠,鐵鋰材料企業(yè)可以在各地電力價(jià)格差異尋找適合自身發(fā)展的平衡點(diǎn)。目前我國成渝、云貴、內(nèi)蒙地區(qū)電力價(jià)格低廉,化工原料基礎(chǔ)完善,可支撐企業(yè)承接部份的產(chǎn)能轉(zhuǎn)移。

6、結(jié)語

       邁入2021年,毫無疑問,磷酸鐵鋰電池將會(huì)在更加多元化的市場(chǎng)應(yīng)用中開啟更大的空間。成本和安全性將繼續(xù)是電池供應(yīng)商在多種電池應(yīng)用場(chǎng)景中需要首先考慮的因素,磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)在逐漸顯現(xiàn)。在動(dòng)力系統(tǒng)的全面電動(dòng)化中,陸地交通車輛全面電動(dòng)化的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn);船舶電動(dòng)化也在加速,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)完善;儲(chǔ)能領(lǐng)域,包括與電網(wǎng)結(jié)合的大型儲(chǔ)能和以5G基站為代表的小型儲(chǔ)能,將會(huì)繼續(xù)成為磷酸鐵鋰電池的第二大戰(zhàn)場(chǎng),這些都將是磷酸鐵鐵鋰電池唱主角的應(yīng)用市場(chǎng)。此外,在新興應(yīng)用市場(chǎng)中,包括電動(dòng)叉車、電動(dòng)助力車、數(shù)據(jù)中心備電、電梯備電、醫(yī)療器械電源等場(chǎng)景,都將會(huì)給磷酸鐵鋰電池帶來一定的機(jī)會(huì)和空間??梢灶A(yù)見,未來磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用范圍將快速擴(kuò)大,在動(dòng)力電池市場(chǎng)地位將會(huì)得到強(qiáng)化。

       致謝:感謝科技部國際合作項(xiàng)目(2019YFE010200),科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2019YFA0705703和2018YFB0104400),清華大學(xué)-佛山先進(jìn)制造研究院基金(2019THFS0132),清華大學(xué)自主科研計(jì)劃(2019Z02UTY06)支持。感謝中美清潔能源中心(CERC-CVC)和清華大學(xué)-張家港氫能與先進(jìn)鋰電技術(shù)研究中心的支持。

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尹蓮芳,謝樂瓊,劉建紅,程剛,王莉,何向明

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院,北京,100084