锂电池多种技术路线并存分析

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1、锂电池多种技术路线并存分析一、 锂电池多种技术路线并存近年来，锂电池商业化应用快速发展，为应对新能源汽车等终端应用市场对锂电池不断提升的要求，锂电池新兴技术不断涌现，呈现多种技术路线并存的情形。目前，锂电池的技术路线差异主要表现在正极材料体系和封装形式等方面。一是锂电池的正极材料技术路线存在差异。正极材料是锂电池的重要组成部分，其特性对于电池的能量密度、循环寿命、安全性能等具有重要影响，技术路线主要包括三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等。电池精密结构件及材料凭借其较强的通用性可广泛用作锂电池的封装或导电材料，一般不受正极材料技术路线的影响。二是锂电池的封装形式存在差异。封装形式是指单体锂电池

2、的封装结构，不同的封装形式对应不同的工艺制程，也对应了不同形态的电池精密结构件。目前，锂电池封装形式技术路线主要包括圆柱、方形、软包三种形式。目前，圆柱、方形和软包三类锂电池特性各有优劣，在全球市场呈三分天下的竞争格局，均有较大的市场发展空间。2020年9月，特斯拉推出了46800大圆柱电池方案。与传统的小圆柱电池相比，大圆柱电池技术可降低电池包中电池的数量以及相应的结构件数量，提升能量密度、简化电池管理系统、降低制造成本，较大程度弥补圆柱电池电池管理系统要求高于方形电池的劣势。从目前进展来看，2022年1月特斯拉已实现自产100万颗4680大圆柱电池，产品良率达到量产水平。2022年9月，宝

3、马集团宣布从2025年起在其新车型中使用46系列圆柱电芯，并将首批合作伙伴锁定为宁德时代和亿纬锂能。二、 壳体壳体的制造相对简单，主要采用连续拉伸工艺。由于盖板集成部件较多，工艺较为复杂，且在实际作用时，防爆阀开启后电解液容易飞溅至盖板接线造成二次事故，因此出现了将防爆阀转移至壳体的现象。与圆柱、方形电池的硬壳不同，软包电池采用铝塑膜封装。铝塑膜由铝箔、多种塑料和粘合剂（包括粘接性树脂）组成，按照制作工艺区分，主要有干法和热法两种。相比热法铝塑膜，干法铝塑膜更加适用于大倍率、高能量动力电池，应用更加普遍。因为与电池的内部材料直接连在一起，所以电解液会浸润到铝塑膜的内层，故要求其具备以下性能：1

4、）极高的阻隔性；2）良好的热封性能；3）内层材料耐电解液及强酸，不与电解液反应；4）良好的延展性、柔韧性和机械强度。在结构上，铝塑膜为一种三层膜的复合材料，主要由尼龙层（ON）、铝箔层（AL）、流延或未拉伸聚丙烯层（CPP）相互粘合后构成。根据铝塑膜厚度的不同，可分为88m、113m、152m，其中厚度152m的铝塑膜适用于动力电池，而更薄的88m和113m适用于3C领域。在成本上，铝塑膜占到整只电芯的18%，仅次于正极（30%）和电解液（25%），属于占比较大的一种成分。在铝塑膜本身的构成中，铝箔的成本占到65%。在铝塑膜的原材料中，铝箔是核心材料，厚度5-9m，国内产能较丰富，领先的压延铝

5、箔企业包括华西铝业、渤海铝业、河南神马等，但国内产品在性能方面不及国际产品，主要供应中低端3C消费电子领域。CPP（流延聚丙烯薄膜）主要起到封口作用，国内生产企业主要有佛塑科技、广东仕诚、佛山俊嘉等，但产品主要用于低端3C消费电子领域。BOPA（双向拉伸尼龙薄膜）位于最外层，主要起到保护作用。国内厂家主要有沧州明珠、佛塑科技、厦门长塑等，但主要应用领域为3C消费电子领域。综上，国内原材料主要应用于3C消费电子领域，在软包动力电池领域所需原材料仍依赖进口。三、 锂电池结构件产业链动力电池精密结构件，广义来讲包括电芯顶盖、钢/铝外壳、正负极软连接、电池软连接排等，狭义来讲主要包括电芯壳体和顶盖，对

6、锂电池的安全性、密闭性、能源使用效率等都具有直接影响。按照电池封装技术路线的不同，主要有方形、圆柱、软包三种形状，对应的结构件分别为方形结构件、圆柱结构件和铝塑膜。整体来看，圆柱和方形统称为硬壳，封装结构较为相似，均由壳体和盖板组成。软包电池封装较为特殊，由铝塑膜构成。盖板的主要生产工艺包括冲压、焊接、注塑等，壳体的生产工艺主要是冲压、拉伸。铝塑膜的主要生产工艺包括精密涂布、贴合等。对结构件的需求来自于电池封装。目前，主流的电池封装技术主要有方形电池、圆形电池以及软包电池三类。动力电池的安全性和使用寿命都受其封装工艺的影响，不同的封装技术都具有不同的技术壁垒。封装工艺设计除需满足耐撞击振动和挤

7、压穿刺的物理冲击外，也需满足防火阻燃等化学性能要求。四、 锂电池精密结构件市场规模增长预测动力锂电池精密结构件包括外壳/盖板等。动力锂电池精密结构件作为锂电池外壳，起到传输能量、承载电解液、保护安全性、固定支承电池、外观装饰等作用的部件，并根据应用环境的不同，具备可连接性、抗震性、散热性、防腐蚀性、防干扰性、抗静电性等特定功能。方形电池领导地位稳固。目前的三种封装方式中，国内企业更为偏好方形，目前国内占比超过80%；以LGC和SK为代表的韩企则更加偏好软包的形式，圆柱的封装方式主要是特斯拉在采用。全球来看，方形封装方式占据了半壁江山，根据SNE的统计数据，2020年方形封装锂电池占比达到了49

8、2%，软包封装电池占比278%，圆柱形锂电池占比23%。相较于2018年的方形566%、软包144%和圆柱29%的比例分布，软包路线提升较为显著，圆柱占比进一步下降。主要是由于欧洲市场在过去两年快速放量，而韩企在欧洲市场布局较早所致。随着宁德海外客户年底陆续开始放量，以及大众宣布未来更多采用方形封装，方形封装的核心地位将依旧稳固，未来方形电池的占比将保持稳中有升的态势。根据真锂研究的数据，结构件占锂电池成本比例达到16%，是锂电池非常重要的组成部分。五、 中国动力锂电池结构件市场规模随着新能源汽车行业的快速发展，动力锂电池及相关材料行业迎来爆发式增长机遇，动力锂电池精密结构件的市场也将迎来高速

9、的发展。预计到2026年，动力锂电池结构件市场规模将达到3767亿元。企业格局方面，我国动力锂电池精密结构件产业两级分化趋势明显：绝大多数企业处于技术和工艺品质较低的水平，企业规模较小，区域性明显，生存能力相对较弱；少数优质企业凭借早期的积极研发积累，先期占领中高端市场，并凭借与国际厂商的合作，实现了技术和生产工艺的突破，达到国际品质标准，具备较强的竞争能力。动力锂电池精密结构件作为动力锂电池的重要配套行业，由于下游锂电池生产行业集中度较高的原因，动力锂电池精密结构件的市场格局也相对集中。未来几年，随着锂电池能量密度等门槛的不断提高对锂电池生产企业提升锂电池技术的需求也相应增加，规模较小的锂电

10、池生产企业由于技术实力较弱，产品的市场竞争力将会下降，行业将进入整合阶段。动力锂电池行业集中度的提升也将进一步提升锂电池结构件市场集中度。另外，受益于锂电池产业链向中国市场的转移趋势，中国国内的优质动力锂电池精密结构件供应商快迎来快速发展的机遇，市场有进一步扩张的潜力。六、 中国锂电池市场份额从锂电池下游应用来看，随着电子产品对高效化、轻薄化的要求越来越高，智能手机、平板电脑、移动电源等便携式锂电池应用领域的发展是最近几年驱动锂电池行业持续增长的主要动力。随着新能源汽车等领域受国家政策支持、技术进步等作用高速发展，动力锂电池等行业板块发展迅速，并将在未来迎来更快的增长。七、 锂电池及锂电池精密

11、结构件市场现状锂电池自上世纪90年代初实现产业化以来，由于其具有能量密度高、工作电压大、循环寿命长、充电速度快、放电功率高、自放电率小、记忆效应小和绿色环保等突出优势，得到了迅速的发展；2000年以后，锂电池在手机电池领域逐步占据主导地位，直至基本垄断手机电池领域，同时在笔记本电脑、数码相机、电动工具等领域也得到了广泛应用，并逐步向新能源汽车等领域拓展。近些年来，随着新能源汽车概念不断深入人心，应用于新能源汽车的动力锂电池精密结构件领域发展迅速，其在总体锂电池行业中的市场份额占比快速提升。全球锂电池行业近年来快速增长。根据IIT的统计数据，2005至2015年，全球锂电池总需求量8Gwh增长到

12、57Gwh，市场规模从56亿美元增长到221亿美元，复合年增长率分别高达217%和147%；预计2025年全球锂电池总需求量和市场规模将分别达到184Gwh和363亿美元，未来十年复合年增长率预计分别为124%和51%，将继续维持在较高水平。我国锂电池市场规模亦不断提升。根据高工锂电的统计，2011至2015年间，中国锂电池产量从12Gwh增长到46Gwh，增长了28倍，预计2016年将达到70Gwh；中国锂电池市场规模亦从2011年的277亿元增长到2015年的850亿元，复合年增长率高达324%，预计2016年市场规模将达1，220亿元。随着消费电子及新能源汽车行业形成全球化采购和资源配置

13、格局，锂电池产业正逐步向中国等发展中国家转移。中国等发展中国家在全球锂电池行业的地位迅速提升。在动力锂电池方面，由于我国政府大力支持、市场空间广阔、相关上下游行业配套等因素的共同影响，中国动力锂电池企业在全球动力锂电池领域已拥有举足轻重的地位，市场份额迅速增长；在便携式锂电池方面，随着中国工业技术、工艺水平、产品品质等的提升，成本优势的体现以及一批先进精密结构件等配套企业的崛起，松下、三星、LG等多家锂电池产业巨头纷纷在华设立子公司或将生产制造部门甚至研发部门迁至中国，从而使得近年来锂电池材料国产化比例快速提升。而从2011至2015年的数据来看，中国市场份额增加了15个百分点，预计未来几年仍

14、将有一定的提升空间。八、 全球及中国电池精密结构件行业市场规模电池精密结构件行业与锂电池行业的关系：电池精密结构件是锂电池安全防护技术的重要组成部分，属于电池防护安全技术。锂电池安全防护技术主要包括电池材料安全技术、状态监控安全技术和电池防护安全技术，相关研究表明，由于锂金属的活性较强，为确保锂电池的安全，通过电池精密结构件进行防护是必要的措施。电池精密结构件可在锂电池发生热失控时首先断开电路避免锂电池进一步过充电，并通过在电池单体顶部和壳体底部设置了防爆结构，在锂电池内压升高时及时泄压，以避免锂电池单体的爆炸。因而，电池精密结构件属于锂电池安全防护所需的安全部件，与锂电池行业发展关系密切。（2）电池精密结构件的行业规模：受锂电池市场快速发展的影响，锂电池精密结构件的市场空间持续增长。2019年至2021年，中国锂电池精密结构件市场产值快速增长，由623亿元增至133亿元，并预计2025年我国锂电池精密结构件市场规模将突破270亿元，市场前景广阔。