鋰電世界訊，我國將發展新能源車視為汽車產業轉型升級的重要發展戰略。鋰電池是新能源汽車的核心零部件之一，鋰電池正極材料對其安全性、循環壽命等性能影響巨大，對新能源和新能源汽車等戰略新興產業迅速崛起至關重要。
一、全球鋰電池市場現狀
與鉛酸和鎳氫等傳統二次電池相比，鋰電池更為輕便，循環壽命較長，能量密度更高。因此，鋰電池首先在手機、筆記本、平板電腦等便攜式數碼領域獲得應用，近些年更延伸到智能穿戴、無人機、電動工具、新能源汽車、儲能等新興行業。
隨著應用領域的不斷擴寬和市場需求的持續放量，全球鋰電行業在過去10年保持了20%以上的復合增長率，2017年鋰電池出貨量達到143.5GWh(見圖1)。2017年數碼產品用鋰電池占全球鋰電池市場的52%，車用占40%，儲能占8%。2017年動力鋰電同比增長37%以上，預計2018年后動力鋰電將成為最大的應用市場，占比將超過50%以上，成為市場最大的亮點。
1。 新能源汽車的飛速發展是鋰電池發展的主要動力
2017年全球新能源汽車銷量約為140萬輛，中國新能源汽車銷量約為77.7萬輛，占比超過50%(見圖2)。2018年前6個月，中國新能源汽車產/銷分別完成41.3萬輛和41.2萬輛，比2017年同期分別增長94.9%和111.5%，預計全年可以完成100萬輛目標。2018年全球預計銷售新能源汽車超過180萬輛，中國市場占比55%。預計到2020年全球新能源汽車銷量有望達到350萬輛，中國成為全球最大的新能源汽車生產基地和銷售市場。
我國為了鼓勵新能源汽車的發展，相關部委和各級政府出臺了一系列新能源汽車補貼政策，從整車、電池、充電樁等全方位進行支持，并對生產廠商提出了強制供給要求。2016年以來，我國政府審時度勢，逐漸減弱鼓勵需求力度，增強了強制供給端力量，采用長短政策相結合的方式，對行業鏈條進行整頓，以便扶優抑劣。在政府直接補貼持續退坡的背景下，積極推進雙積分政策的進程。
根據《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》規定，每家車企無論生產多少輛燃油車，都要按照一定比例生產新能源車型。盡管雙積分政策從2018年4月才執行，新能源積分比例從2019年才設定，但工業和信息化部依然發布了《關于2016-2017年度乘用車企業平均燃料消耗量管理有關工作的通知》，對2016-2017年提出了明確的抵償要求，如果企業的油耗考核出現負積分，可以參照雙積分政策規定的關聯企業間轉讓、購買新能源汽車正積分等方式，在年度積分考核時抵償歸零。可見，新能源積分已經開始發揮作用。從直接補貼到雙積分政策的轉變，標志著中國政府對新能源汽車的態度從“鼓勵”向“強制”過渡，支持的力度不降反增。由于目前雙積分政策只針對乘用車領域，后續市場化程度更高的乘用車發展將會更為迅猛。由于中國是新能源汽車主要的生產地和銷售市場，中國鋰電及正極材料廠商擁有雙重地緣優勢，獲得了前所未有的發展機遇。
2。 小型消費電子鋰電進入成熟期
電子消費品市場對鋰電的需求在智能手機、平板電腦等更新換代需求日趨平穩。IDC數據顯示，2017年全球智能手機出貨量14.65億臺(圖3)，同比下降0.3 % ，預計2018年還將持續頹勢，全年出貨量約為14.62億臺，同比下降0.2%。2017年全球筆記本、平板電腦出貨量3.28億臺，同比下降2.3%，預計2018年還將進一步萎縮，預計全球出貨量約為3.11億臺，同比下降5.3%。
與數碼消費電子產品相反，由于園林和家用電動工具的不斷普及，小型手持電動工具出貨量增速明顯。電動工具市場普遍分布在歐美日發達國家，全球最大的電動工具生產商主要是美國的史丹利百得(Stenley Black & Decker)公司，歐洲的羅伯特·博世有限公司、喜利得(Hilti)有限公司、麥太保(metabo)公司，日本的牧田(Makita)株式會社、日立可紀(Hitachi Koki)工業機械株式會社、松下電器(Panasonic)產業株式會社和TTI集團。電池供應商主要是索尼(Sony)公司、SDI、Panasonic等國內外鋰電巨頭，電動工具廠商和其電池供應商都非常集中，這個領域的客戶更注重產品的性能而非價格；生產廠商為了確保技術先進性，在產品研發上投注了較大的精力，這個市場獲得了健康的良性循環。
由于航模、無人機、玩具、智能穿戴等新興市場的不斷擴大，高倍率鋰電池銷量也取得了高速增長。由于小型消費電子產品的功能不斷增加，電動工具市場的不斷擴大，新興倍率市場的不斷出現，小型鋰電對正極材料的需求仍在平穩低速增加。
3。 儲能鋰電池即將進入啟動期，基數小，但出貨快速增長
從應用領域看來，大型風光儲能、通信基站的后備電源、家庭儲能等儲能3大領域中，通信基站的后備電源領域目前占比重較大，家庭儲能借著特斯拉掀起的“能源家庭”浪潮，有較大的進一步發展擴容的空間，大型風光儲能短期看來發展速度較慢。當前，限于儲能政策、鋰電池價格、電力等因素，鋰電池應用規模還比較小。
二、鋰電正極材料市場現狀
全球鋰離子電池市場由于應用領域不斷擴寬，市場處于成長期，過去5年保持了快速增長，而正極材料使用量也不斷增大，每年增長都超過25%。預計2018年全球鋰電正極材料出貨量約為36萬t ，其中鈷酸鋰7萬t，多元材料22萬t(圖4)。
從市場趨勢來看，近幾年主要的出貨量增長點在新能源汽車行業，其中動力鋰電主流正極材料從磷酸鐵鋰轉變為鎳鈷錳酸鋰(NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)。而由于小型數碼鋰電保持平穩，因此鈷酸鋰的使用量維持平穩。儲能市場處于發展的初級階段，基數較小，且增長以國際儲能應用為主，這類儲能電池主要選用了多元體系，因此磷酸鐵鋰的增長并不明顯。鋰電正極材料生產由中、日、韓三分天下，中國正極材料供應商占據半壁江山，但日、韓正極材料企業產量主要集中于兩三個材料巨頭，而中國的材料企業力量較為均衡，以中型企業為主，但近兩三年，中國材料企業也出現了洗牌加劇，產量更集中于前幾名材料企業的狀況。2017年產量超過萬噸的材料企業約有10家，除日、韓各2家外其余都是中國企業。
由于日、韓鋰電巨頭對成本的追求日益嚴苛，他們開始在中國正極材料供應商中篩選性價比優秀者。中國政府也對出口鋰電正極材料采取了積極的支持態度，給予鈷酸鋰和多元材料13%的出口退稅，因此從中國出口到日韓的正極材料主要是鈷酸鋰和多元材料。從2005年至今，鋰電正極材料的出口量不斷攀升。
受到中國新能源汽車動力鋰電需求的直接刺激，國內外正極材料企業爭相發布新的產能擴充計劃，國際大型廠商中優美科外擴產較為激進，在廣東江門新建20萬t正極材料產線。而住友金屬礦山由于特斯拉(Tesla)的熱賣也有相應的匹配擴產計劃。國內大型廠商實力較為平均，但產能擴大的步伐卻更為積極，貝特瑞、巴莫、當升科技、廈門鎢業等主要廠商都公布了積極的擴產計劃，這些產能主要集中在2021-2025年達產。
遠超過需求的產能擴產計劃將加劇行業洗牌，無技術優勢和市場渠道的材料廠商將不得不退出動力鋰電市場競爭。
三、全球鋰電正極材料技術發展趨勢
便攜式數碼鋰電池中首先使用的鋰電正極材料是鈷酸鋰，它能量密度高，但安全性較差、由于戰略小金屬鈷占比較大，成本也比較高，因此不適合應用于車用動力鋰電。車用動力電池上首先得到應用的正極材料是錳酸鋰和磷酸鐵鋰。錳酸鋰安全性較好，但是存儲性能差，能量密度低，因此主要應用在大巴車，或者與多元材料摻混使用。磷酸鐵鋰安全性和循環性能相對優異，但能量密度低、低溫性能差，在市場化乘用車的應用上受到較大限制。
多元材料與其他正極材料相比，性能表現比較均衡，具有克比容量較高，循環性能優異的特點，但多元材料從材料本征上來說安全性較差。多元材料鎳可以調配鎳鈷錳(鋁)3種元素的比例，根據鋰電池實際的應用領域來強化不同的性能要求，靈活性很強，多元材料被眾多鋰電和材料專家認定為未來主要的車用動力鋰離子電池正極材料。
1。 動力鋰電正極材料集中于多元材料，向單晶化和高鎳發展
能量密度、成本、循環壽命是國際動力電池通用的主要評價指標。從替代燃油車的角度來看，里程焦慮問題不可回避。因此，如何提升能量密度以及加快充電速度是目前車用動力鋰電池最大的難題。
多元材料鎳(Ni)、鈷、錳元素比例可以調整，且隨著鎳含量提高，材料克比容量提高，電池的能量密度也不斷提升。同時由于鈷原料的成本較高，鈷價波動振幅也較大，導致高鈷低鎳的多元材料的成本居高不下，鋰電企業為了降低成本和尋求更高能量密度的材料，傾向于采用N i含量比較高的NCM622，NCM811和NCA。
常規多元材料的電池工作電壓是4.2V，動力鋰電及正極材料企業希望可以將工作電壓提升到4.35 ~4.4V以提高電池能量密度。未經優化處理的鋰電多元材料在高工作電壓條件下，由二次粒子團聚而成的多元材料多次循環后會出現結構不穩定，在電子顯微鏡下觀察可以發現材料的一次粒子界面出現了粉化或分離，因此鋰電池的內阻變大、容量迅速衰減，循環曲線出現跳水。高端的鋰電多元材料綜合使用摻雜和多元化包覆工藝， 減小材料與電解液之間的副反應，確保在高電壓下二次顆粒多元材料結構亦可穩定存在，不產生結構坍塌。另外，材料廠商開發出另一種單晶型高電壓多元材料，這種材料具有較好的層狀結構，從而提高材料在高電壓下的循環性能。在3 ~4.4V工作電壓下，可以提高鋰離子傳遞效率，多元材料的放電比容量可提升15%以上。
2。 小型鋰電正極材料向高電壓低鈷化方向發展
小型數碼市場側重鋰電能量密度和安全性。在高電壓鈷酸鋰的工作電壓持續提升至4.45 V以后，高電壓多元材料也成為數碼鋰電池正極材料發展的主要研究方向。傳統的能量密度提升方案主要是通過提升鈷酸鋰電池的工作電壓來實現；鈷酸鋰的充電電壓從4.2V一路攀升至4.5V.4.5 V高電壓鈷酸鋰的產業化，是鈷酸鋰技術發展的一個里程碑。4.5V@185mAh/g鈷酸鋰的工作電壓和容量發展接近極限。4.35V高電壓鈷酸鋰的改性原理主要是摻雜改性；而4.5V高電壓鈷酸鋰突破了在火法段進行包覆和摻雜的傳統技術方案，開始從體相進行摻雜，并結合表面包覆。這樣的方案使得改性鈷酸鋰在高電壓體系下結構更為穩定，循環壽命更長。
近兩年來鈷價格走出了暴漲暴跌的行情，振幅高達200% ，含鈷量占質量百分比60%的鈷酸鋰承受了巨大的成本考驗， 鋰電廠商紛紛尋求低鈷和無鈷的低成本正極材料解決方案。部分可以用多元材料直接替換鈷酸鋰的領域，如筆記本圓柱形鋰電已基本全部替換成多元材料。而在一些智能手機和平板電腦軟包電池項目，鋰電廠商開始在4.40 V以下的產品中逐漸采取鈷酸鋰摻混多元材料的方式，達到降成本的目的。可以想見，多元材料替代鈷酸鋰的技術日趨成熟，多元材料的應用將更為廣闊，而且這種低成本替換將是不可逆的。
3。 儲能鋰電正極材料
世界范圍內儲能電池目前大量使用的鉛酸電池，能量密度都在50 ~60Wh/ kg ，鋰電池和這些電池相比在能量密度上都可以達到100Wh / kg，所以鋰電池的循環壽命和成本是鋰電池是否可以替代鉛酸電池的關鍵。磷酸鐵鋰相對其他鋰離子電池密度較小，但是它成本低，安全性高，電池壽命較長。從循環壽命和未來成本的降低空間看，磷酸鐵鋰是比較有潛力的儲能電池正極材料。
錳酸鋰和多元材料主要使用在UPS移動電源和對電池的能量密度有所要求的特殊儲能和家庭儲能領域。如特斯拉的儲能墻(Power Wall)就是采用了多元材料體系。
四、鋰電正極材料市場展望
在全球范圍的低碳環保的強大呼聲下，截至目前已經有挪威、荷蘭、印度、法國、英國等多個國家發布了禁售傳統燃油車的時間表。德國是全球最有實力的燃油車生產國家，他們的內閣也提議在2030年禁售傳統燃油車。我國雖未發布禁售傳統燃油車的具體時間表，但我國已經啟動傳統燃油車禁售時間表研究。我國在實施汽車銷售雙積分政策之后，為電動汽車和插電式混合動力車設定了目標，到2025年，這些汽車的銷量至少占到其汽車銷量的20%。可以想見，全球汽車電動化的趨勢已非常明確，時間表也不斷逼近。
全球主要的品牌汽車企業也紛紛呼應燃油車禁售時間表；2015年，日本豐田汽車宣布到2050年將停售燃油車，他們推出的新能源汽車包括混合動力汽車、電動汽車以及燃料電池汽車，豐田預計到2050年將新車的二氧化碳排放量減少90%，以滿足環保目標。奔馳預計在2022年，全部汽車產品實現電動化，傳統燃油車全面停產停售。沃爾沃宣布在2019年以后新上市車型都將配備電動機。長安汽車在2025年全面實現純電動化，到時將正式停止銷售燃油車；北汽在2025年，中國境內全面停止生產與銷售傳統燃油乘用車。比亞迪汽油車預計在2030年退出中國市場；吉利汽車計劃在2020年新能源汽車的銷量占吉利整體汽車銷量的90%。
在如此明確的新能源汽車需求下，鋰電及正極材料的市場需求預計將獲得持續快速的發展。預計2018年全球鋰電正極材料出貨量約為36萬t，同比增長19%。到2020年預計全球鋰電正極材料需求快速增長到53萬t，其中多元材料37萬t，其中1/3以上為高鎳多元材料。
盡管有了明確的市場需求的支持，但鈷和鋰原材料價格受制于國外礦業巨頭使得中國多元材料發展的備受制肘。中國鈷儲量相對比較少，約占全球的1.7% ，但卻是鈷生產大國，需要大量進口鈷原料，但實際仍未能掌握國際鈷價的定價權。近幾年鋰電正極材料的主要原材料碳酸鋰或氫氧化鋰價格波動也非常厲害，這主要是因為全球鋰資源集中度高，鹽湖開采技術和鋰輝石礦山的所有權也逐步歸于少數幾家碳酸鋰巨頭，因此定價權也主要掌握在幾大南美碳酸鋰巨頭手中。
預計由于新能源汽車的市場不斷擴大，多元材料短期不可替代，未來數年鈷和鋰資源的需求量仍將維持快速增長，我國如何規避資源在外的困境，如何加快鈷、鋰資源的儲備和開發，制定與此相關的回收利用的政策，是確保我國新能源汽車穩定發展的最重要的課題之一。
簡言之，新能源汽車給鋰電及正極材料市場帶來了蓬勃發展，中國由于兼具生產和銷售地的雙重地緣優勢，給中國鋰電產業鏈條帶來了前所未有的機遇。由于對續航里程的追求，動力鋰電的能量密度的要求不斷提升，多元材料成為國內外鋰電技術主流發展趨勢。基于成本和能量密度的雙重考慮，多元材料高鎳化和單晶化的趨勢日益明顯。綜上所述，盡管我國鋰電及多元材料的需求增長獲得了市場的有力支撐，但鈷鋰資源的短缺將成為中國產業鏈條的隱憂，需要提前做好產業布局。
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