《环保要求提高加速锂电池行业发展分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环保要求提高加速锂电池行业发展分析（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、环保要求提高加速锂电池行业发展分析一、 环保要求提高加速锂电池行业发展随着我国经济的快速发展以及汽车保有量的不断攀升，环境污染问题日益凸显，人们对新型清洁能源的需求也越来越迫切。传统燃油车排放废气带来的环境问题，直接增强了人们对应用新能源的渴望。我国汽车产业节能减排的自觉性进一步加强，汽车减排已经成为业内努力的方向，通过技术创新、产业转型、新能源开发等多种手段，发展以低污染、低排放为基础的新能源汽车行业，是实现经济可持续发展的重要途径。就锂电池的市场需求而言，新能源汽车用动力电池领域无疑是潜力巨大的增长点。二、 电解液行业有望提前进入洗牌期电解液是锂离子电池四大主材之一，理想的电解液需要具备高
2、电导率、高热稳定性、高化学稳定性、高电级兼容性、低成本等特性。电解液是锂离子电池中离子传输传导电流的作用，是电池充放电能顺利进行的基本保障。首先要起到良好运输离子作用，电解液需要具备较高的电导率；此外，电解液还需要具有较高的热稳定性和化学稳定性，不会轻易发生热分解，在较宽电压范围内能保持较为稳定的温度，在长循环时自身不发生化学反应；第三，电解液需要与电机拥有很高的兼容性，能在负极上形成稳定的SEI膜；最后，大批量使用的电解液需要具备绿色、低成本等特点。电解液的选择会影响电池各项主要性能，尤其是倍率性能、高低温性能、循环次数。（1）能量密度：虽然电极材料是决定锂离子电池比容量的先决条件，但电极材
3、料的嵌、脱锂过程和循环过程始终是与电解质相互作用的过程，电解质也在很大程度上影响电极材料的可逆容量；（2）内阻：电池内阻为欧姆内阻、电极/电解质界面电阻和极化内阻之和，其中前两项皆与电解液有关；（3）倍率性能：电池的倍率充放电性能取决于锂离子在电极材料中的迁移率、电解质的电导率、电极/电解质相界面的锂离子迁移率，其中后两者都与电解液的组成和性质密切相关；（4）高温性能：电池的高温性能主要取决于温度升高时电极/电解质相界面的副反应剧烈程度，需要提高电解质在高温情况下的稳定性；（5）循环寿命：电池老化的原因包括活性比表面积减小、活性物质脱落、某些材料在电解质中被腐蚀、隔膜破损、电解质出现过多杂质，
4、均与电解液对电极材料的浸润及电解液的性质有关。（6）安全性：锂离子电池在大电流充放电的情况下可能导致温度快速升高，如果能研发出不燃烧的电解质体系，可从根本上消除电池的安全隐患。电解液行业具备投资强度低、周转率高、龙头净利率较高的特点，ROE具备优势。根据各公司非公开发行等募投资金情况，电解液一体化产线单GWh投资额仅213万元，电解液具备轻资产快周转特征。为了剔除2021年以来碳酸锂大幅涨价对行业利润分配的影响，选取锂电池产业链已经较为成熟的2020年为例，电解液龙头企业天赐材料净利率达到12%，对应单GWh净利432万元，静态投资回报期仅需要049年，在锂电池全产业链中电解液龙头的ROE具备
5、明显优势。电解液的用量会对电池容量、循环寿命、安全性能产生影响。电解液添加量至少应该保证隔膜被浸润充分，否则会导致活性物质的充放电容量发挥较低；电池在循环过程中电解液会因为副反应受到消耗，而电解液含量过少会导致导电率降低，加速局部电解液的分解或者挥发，加快恶化电池循环性能；同时电解液量过少时，电池内阻大，发热多容易导致电解液迅速分解产气，隔膜融化，造成电池气胀短路爆炸。因此未来常规电池中的电解液用量预计将保持较为稳定水平，高安全性、长循环寿命电池的电解液用量有望得到提升。三、 行业应用加速拓展，助推双碳进程加快2022年，锂电在新能源汽车领域以及风光储能、通信储能、家用储能等储能领域加快兴起并
6、迎来增长窗口期，2022年全国新能源汽车动力电池装车量约295GWh，储能锂电累计装机增速超过130%。2022年全国锂电出口总额34265亿元，同比增长867%，为新能源高效开发利用和全球经济社会绿色低碳转型做出积极贡献。四、 锂电池行业现状锂电池具有能量比高、使用寿命长、额定电压高、具备高功率承受力、自放电率低、重量轻、高低温适应性强、绿色环保等特点，其大致可以分金属锂电池和锂离子电池两大类。（一）锂离子电池锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称，是一种二次电池，也就是常说的充电电池。锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，它主要依靠锂离
7、子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池的主要组成部分有：1、正极活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂、镍钴锰酸锂材料，比如电动自行车普遍用镍钴锰酸锂或者再加少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电极流体使用的是厚度1020微米的电解铝箔。2、隔膜一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。3、负极活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。4、有机电解液溶解有六
8、氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。5、电池外壳分为钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。锂离子电池由于其相较于金属锂电池更安全的特性，成为目前市场上主要的锂电池产品，甚至在很多人的认知中，锂电池就是指的锂离子电池。（二）固态锂电池固态锂电池是用金属锂作为电极的一种储能电池，比能量极高，可以分为一次性电池和可充电固态锂电池。一次性固态锂电池跟普通干电池的原理一样，它是用金属锂作为电极，通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的，用完就废了，不能充电。至于可充电固态锂电池，在实际应用的过程中依旧面临着许多难点。锂金属具有较高反应活性，容易与有机电解液反
9、应生成Li2CO3、LiOH、Li2O、Li3N、LiF等无机产物和ROCO2Li、ROLi、RCOO2Li（R是烷基官能团）等有机产物。这些反应会导致锂金属和电解液的利用率降低，并会伴随着大量的气体产生，容易引发锂金属电池的安全隐患。此外还有固态锂电池的锂枝晶带来的影响。枝晶可在锂表面堆积，渗透到固体电解液中，最终从一个电极交叉到另一个电极，使电池短路，进而引发一些安全事故。五、 锂电池领域的世界格局与很多高端产业欧美处于领先地位不同，锂电池领域多年来始终是亚洲处于主导地位，在这期间，亚洲国家之间的格局也发生了巨大变化。2000年以前，日本锂电池企业总体销售额占全球销售额的93%可以说处于绝
10、对的垄断地位。2000年之后，以手机和MP3等消费电子为代表的韩国企业快速成长，蚕食了大量日本企业的锂电池市场份额，2010年日本企业的市场份额只占43%，韩国企业则占了39%。期间，由于中国拥有巨大的消费电子产品市场，以及庞大的人口红利，日韩企业也纷纷向中国投放新的产能，在这个过程中催生了一批国产锂电池企业。2011年之后，消费锂电池发展进入成熟阶段，市场需求饱和增速放缓。动力锂电池又成为了新战场，这是一个比消费电池更大的市场。2015年以来，中国新能源汽车的增长，数据显示，今年10月，中国新能源汽车继续保持高速增长，月度产量和销量分别同比增长876%和817%达到762万辆和714万辆，市
11、场占有率达到285%，再创新高。朝着这个趋势发展，预计中国全年的销量或达到600万辆。而这不仅意味着中国将提前三年完成国家规划2025年的目标，而且还有可能超过其他国家的销量总和。新能源汽车的增长也催生了动力电池的市场需求，中国已成为全球最大的动力电池需求市场。如今，中国在锂电池市场已经处于领先地位。国际能源署公布的报告显示，中国占全球锂化学品供应量的60%以上，还生产了全球3/4的锂离子电池。本来由日韩垄断的锂电池市场，也逐渐出现了越来越多的中国企业名字。六、 锂电池行业未来的发展趋势作为一种高安全、高比能量、长寿命的储能器件技术，固态电池已经成为新型化学电源领域的重要发展方向。而锂金属由于
12、其高比容量和低电极电势等优点被认为是下一代高比能量电池体系中最有潜力的负极材料。但是由于前文提到的固态锂电池的技术还不够成熟，安全隐患让它应用困难。如果固态锂电池技术能够成熟，将大幅度提高锂电池的储能量和充电速度，进而推动新能源产业的进一步发展。比如，一旦固态锂电池应用到新能源汽车领域，电动汽车的续航里程提升一倍以上，充电速度也优于锂离子电池。因此，固态锂电池是当前电池行业创新突破性技术的重要发展方向。自2015年以来，方形电池占据动力锂离子电池市场份额第一的位置从未改变过，并且总量遥遥领先，这与其特殊的性能密不可分。作为动力锂离子电池三剑客之一，方形电池具有内阻小、循环寿命长、封装可靠度高、
13、耐受性好、成组相对简单、系统能量效率高等优点，曾经被认为是最适合新能源汽车使用的电池设计，多年来一直受到电池和整车公司的酷爱。对快充来讲，方形电池具有优越性，它电池内阻比较小，所以温升比较容易控制。同时，方形电池能够满足大容量单体电池的需求，对bMS和PACK的设计要求较低。2018年以来，动力锂离子电池公司纷纷加大布局方形电池，随着国家政策和市场有关动力锂离子电池能量密度、轻量化等多方面性能提出更高要求，方形电池产量不断攀升。2021年我国方形电池装机量已达134GWh，同比增长1458%；其装机量占据国内锂电池总装机量比例已达88%。据业内机构预测，预计2022年，我国方形电池装机量将达到
14、163GWh，装机量占比有望接近92%。七、 全球锂电池电解液出货量预计2025年全球锂电池电解液出货量有望超过250万吨。关键假设：（1）2023年起国内电动车销量保持30%的同比增速；欧洲新能源车销量在2022年由于汽车供应链问题受到压制，预计2023年起保持30%的同比增速；美国新能源车基数较低，预计2023-2025年增速分别为60%、50%、40%。（2）动力电池中三元电池占比从2021年的73%逐步下降至40%，磷酸铁锂电池占比逐步上升至50%；二轮车电池磷酸铁锂电池占比从2021年的234%逐步上升至2025年的30%；电化学储能电池中磷酸铁锂电池占比保持在95%。（3）由于长续
15、航储能电池及高安全性动力电池需要保持较高的电解液用量，预计未来几年电解液单耗保持不变，磷酸铁锂电池单GWh电解液消耗量为1200吨，三元电池单GWh电解液消耗量保持在800吨。电解液生产流程主要为化工生产过程，原料的选择和生产是影响电解液性能和成本的关键。相比需要烧结的正极、需要石墨化的负极、需要拉伸分切对设备要求高的隔膜，电解液在溶质、溶剂、添加剂生产完成后只需按照配方进行混合罐装，生产流程主要为化工生产过程。从性能端来看，电解液的产品性能主要取决于溶质的种类选择、添加剂体系的性能、溶质溶剂的产品纯度；从成本端来看，电解液的降本途径主要包括原料生产路径的创新、副产品的梯次利用、原料制造的规模效应。因此电解液的性价比主要取决于溶质、溶剂、添加剂三大原料的选择和生产是否具有优势。
环保要求提高加速锂电池行业发展分析
