新能源动力电池详解——锂电池篇
发布时间：
2023-12-01
一、动力电池市场
1、动力电池产业链：分为电池材料、动力电池及系统两部分，根据平安证券测算，电池材料市场规模超6000亿，动力电池及系统超5200亿。
2、电池材料包括：正极材料（磷酸铁锂、三元）、负极材料、电解液、隔膜、铜箔、其他，是制造动力电池的原材料。
3、下游规模：根据中国汽车工业协会数据，2022年国内新能源汽车销量688.7万辆，2023E年国内新能源汽车销量907.8万辆，同比+31.8%。根据平安证券数据，2022年国内动力电池出货量达到465.5GWh，同比+111.6%，其中出口达到68.1GWh，占比14.6%。预计2023年国内动力电池出货量达到666.7GWh，同比+43.2%。
4、电池类型：据乘联会数据，2022年方形电池占比超90%；三元占比37.5%、磷酸铁锂62.4%，磷酸铁锂比例持续上升、三元下降。（三元价格高于磷酸铁锂）
5、竞争格局：国内玩家占优，包括宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、欣旺达、孚能科技。
二、电池材料
从毛利率看，五大关键材料的毛利率排名为隔膜49%、电解液32%、负极材料24%、铜箔20%、磷酸铁锂15%、三元材料13%。（2022，平安证券测算）
1、正极材料
成本占比超45%，常见材料包括磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂材料。三元锂电池理论比容量（能量密度）比磷酸铁锂高60%，充电倍率更高，低温性能好，适合于中高端乘用车。三元材料的发展方向是高镍化、无钴化、单晶化（51.7%，2022）。磷酸铁锂价格更低，近年来市占率持续上升（37.7%，2022）。锰酸锂主要用于两轮车，增速不高。
出货竞争格局
2022年磷酸铁锂国内产量前十：湖南裕能（29%）、德方纳米（15.9%）、龙蟠科技、融通高科、湖北万润、安达科技、国轩高科、富临精工比亚迪、圣钒科技。
2022年三元材料国内产量前十：容百科技（15.5%）、华友钴业（13.8%）、当升科技（11%）、长远锂科、南通瑞翔、厦钨新能、振华新材、贝特瑞、广东邦普、巴斯夫杉杉。
2、负极材料
主要由天然石墨（15%）和人造石墨（84%）构成，2022年产量前十的企业：贝特瑞、杉杉股份、璞泰来、广东凯金、中科电气、尚太科技、翔丰华、广东东岛、河北坤天、深圳斯诺。
3、电解液
电解液用途可分为：动力、储能、3C，占比分别为68.7%、12.4%、18.9%。
2022年电解液前十的企业：天赐材料、新宙邦、比亚迪、国泰华容、昆仑化学、中化蓝天、法恩莱特、珠海赛纬、杉杉新材、亿恩科天润。
4、锂电铜箔
2022年锂电铜箔前十企业：龙电华鑫（15.5%）、德福科技（13.1%）、嘉元科技（11.2%）、诺德股份、铜博科技、长春化工、华创新材、中一科技、铜冠铜箔、江铜铜箔。
锂电铜箔主流厚度是6um，2022年市占率78%，发展方向是极薄化。
5、隔膜
隔膜主要包括湿法隔膜和干法隔膜，市占率分别为78.7%和21.3%。
2022年隔膜前十企业：恩捷股份（38.1%）、星源材质（12.8%）、中材科技、中兴新材、河北金力、惠强新材、江苏厚生、北星新材、蓝科途、沧州明珠。
三、动力电池结构和种类
（一）动力电池的整体结构
1、电池单体：组成动力电池的最小单元；
2、电池模组：由数个电池单体并联焊接在一起；
3、电池单元：由数个电池单体或电池组串联在一起构成；
4、CSC采集系统：每一个电池内部都有一个CSC信息采集系统，来检测每个电池单体或电池组的电压、温度等信息；
5、控制单元：电池控制单元（BMU）安装在动力电池内部，用来将电池的电压、电流、温度等信息上报给整车控制器（VCU）并根据VCU的指令完成对动力电池的控制；
6、电池高压分配单元：安装在动力电池总成的正负极输出端，由高压正极继电器、高压负极继电器、预充继电器、电流传感器和预充电阻等组成；
7、冷却系统：对动力电池进行散热，使其处于最佳工作状态。
（二）电芯种类
根据封装方式、电芯形状的不同，市场上的电芯可分为三大类：方形电芯、圆柱电芯和软包电芯，前二者是用硬壳封装，钢壳、铝壳居多。
国内的动力电池主要使用方形电池，特斯拉主要使用圆柱形电池。三元材料成本、能量密度高于磷酸铁锂材料，安全性低于磷酸铁锂材料。国内磷酸铁锂增长速度快于三元材料。
四、电池发展方向
（一）总体方向
1、安全性：通常有针刺、过热、过充、短路等测试，代表意外情况下电池燃烧的概率。
2、一致性：长期稳定工作的前提，包括材料一致性和PACK工艺一致性。
3、能量密度：影响续航里程，材料端围绕正极搭建化学体系，PACK成组效率提升是工艺手段。
4、循环次数：影响使用年限和里程。
5、倍率性能：影响充电时间，与负极克容量、倍率密切相关。
（二）电池的技术升级
三元正极向高镍化、单晶化发展；铁锂正极向高压实、锰铁锂方向发展；负极材料向掺硅发展。方形电池向CTP、CTC发展；圆柱形电池向大圆柱、CTC发展；刀片电池升级发展。固态电池代替电解液、隔膜；钠离子电池发展。
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