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锂电池分析:动力储能双轮驱动,行业高景气延续

2022-12-03 21:06:58      点击:

 锂电池分析:动力储能双轮驱动,行业高景气延续

1.锂电:最佳储能载体、成长周期显著
 
1.1.电池性能优异、产业规模递增
 
锂电池为二次电池,依靠 Li+在正负极之间移动完成充放电过程。二次电池又称充电电池或者蓄电池,指在电池放电后可通过充电的方式激活活性物质而继续使用的电池。锂电池的四大组成材料包括正极、负极、电解液和隔膜。锂电池通过 Li+在正负极之间往返嵌入和脱出完成充放电过程。在充电时,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。
锂电池性能优异。常用的二次电池包括锂电池、铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池。相较于其他二次电池,锂电池具有较高的能量密度以及较长的循环寿命,能量密度可达 100-200wh/kg,循环寿命大于1000次,远高于其他二次电池。此外,锂电池还具备可快速充电、高功率放电、环保性能好等优点。
 
锂电池的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等,按照正极材料的不同锂电池可划分为三大类: 钴酸锂电池充放电稳定,但循环寿命较差。钴酸锂结构类型为层状氧化物,其平均能量密度为 180-240wh/kg,循环寿命处于500-1000次,具备充放电稳定及良好的高低温性能。但钴酸锂电池存在钴价较高以及循环寿命较差的缺点,一般应用于消费电子领域,包括手机、笔记本电脑及其它便携式电子设备。 磷酸铁锂电池安全性能高、循环寿命好,但能量密度较低。磷酸铁锂结构类型为橄榄石,循环寿命大于 2000 次,具备良好的热稳定性和安全性。磷酸铁锂的平均能量密度为 100-150wh/kg,显著低于钴酸锂电池和三元材料 NCM 电池。此外,磷酸铁锂电池还存在低温性能较差以及产品一致性较差的缺点,一般应用于储能领域和新能源汽车领域,其所应用的新能源汽车领域主要包括商用车、低端乘用车等。三元 NCM 电池能量密度高,但是热稳定性略差。三元NCM电池结构类型为层状氧化物,其平均能量密度为 180-300wh/kg,高于钴酸锂和磷酸铁锂电池。同时三元 NCM 电池具有较高的循环寿命,处于800-2000次。三元 NCM 电池热稳定性较差,根据 OFweek 数据,其在250-300℃时便会发生分解,导致其安全性相对磷酸铁锂电池略差。三元NCM电池一般应用于新能源汽车领域。
 
政策支持叠加产能建设带动全球锂电池行业快速发展。在全球碳中和背景下,各国纷纷出台政策支持新能源汽车发展,包括但不限于对新能源汽车的现金补贴、对充电桩安装的补贴以及系列税收优惠政策等。其中国内新能源汽车免征车辆购置税政策已延长至2023 年底。此外,全球各锂电池生产厂商加快建设锂电池产能。在政策、产能的叠加效应下,全球锂电池行业有望保持快速发展。EVTank 预测到2030 年全球锂电池出货量或将达 4871.3GWh。
 
1.2.发展历史悠久、成长属性明显
 
锂电池商业化始于 1991 年,发展历程可划分为三阶段。日本索尼公司于 1991 年推出商品化可充电锂电池,并实现锂电池首次应用于手机领域,这是锂电池商业化的开端,之后锂电池发展历程大致可划分为三个阶段:第一阶段为 1991-2000 年,日本垄断锂电池产业。该阶段锂电池容量较小,主要应用于移动式电话和便携式消费电子产品中。日本企业凭借在锂电池技术上的先发优势,迅速占据消费电子市场。根据中国电池网数据,1998 年,全球锂电池产量为 2.8 亿支。此时,根据钜大锂电数据,日本锂电池产能达 4 亿支/年。在此阶段,日本为全球锂电池研发和加工中心。
 
第二阶段为 2001-2011 年,中国和韩国锂电池生产商逐渐崛起。智能手机等新一轮消费电子产品兴起,拉动锂电池需求增长。在此阶段,中国和韩国企业锂电池技术逐渐发展成熟,抢占锂电池消费领域市场。其中我国锂电池出货量占全球锂电池出货量的比例从2003 年的12.62%增长至2009年的 16.84%,上涨 4.22pct;韩国锂电池出货量占比从2003 年的12.17%增长至 2009 年的 32.35%,上涨 20.18pct;日本锂电池出货量占比从2003年的 61.82%下降至 2009 年的 46.43%,下降15.39pct。据TechnoSystemsResearch 数据,2011 年二季度韩国锂电池出货量首次超过日本,位列全球第一。锂电池行业形成中日韩争霸格局。
 
第三阶段为 2012 年-至今,动力电池成为新增长点。随着消费锂电池市场增速逐渐放缓以及新能源汽车行业迎来快速发展,动力锂电池出货量占锂电池出货量的比例总体上呈上涨趋势。2017 至2021 年我国动力锂电池出货量占我国锂电池出货量的比例从 55%增长到69%,上涨14pct。
 
我国逐渐发展为动力锂电池生产大国。在锂电池增长动力转换之际,我国锂电池生产商迅速崛起。截至 2021 年底,我国已发展成为动力锂电池生产大国。2021 年我国动力锂电产能占全球动力锂电池产能的比例为69%。根据 SNE Research 数据,在 2021 年全球动力锂电池装机量排名中,我国有6 家企业位居前十。SNE Research 预计到2025 年我国动力锂电产能占全球动力锂电池产能的比例或将达 70%。
 
新能源汽车行业高景气带动动力锂电池进入高成长时代。新能源汽车市场的快速崛起带动全球动力锂电池装机量快速增长。2016 年至2021年,全球动力锂电池装机量从 43.2GWh 增长到296.8GWh,年均复合增长率达47.0%,其中 2021 年同比增长 102.2%;2022 年1-9 月全球动力锂电池装机量为 341.3GWh,同比增长 75.1%。
 
1.3.高壁垒属性突出、行业进入门槛高
 
动力锂电池行业进入壁垒较高,主要包括技术、品牌、规模和认证四大壁垒:
 
动力锂电池行业通过研发投入和技术积累构建技术壁垒。一方面,动力锂电池行业技术更新迭代较快,需要较大的研发投入作为支撑,推动其向高能量密度、高安全性发展。另一方面,动力锂电池生产工艺复杂、过程控制严格,其在原材料的选择、辅助材料的应用以及生产流程的设置等方面均需多年的技术经验积累,其中三元电池尤其需要较高的技术积累。锂电龙头企业具有高研发投入规模。宁德时代在全球锂电池行业处于龙头地位。根据 SNE Research 数据,2022 年1-9 月,公司在全球动力锂电池市场市占率达 35.1%,位居行业第一。2018 至2021 年,宁德时代研发投入从 19.91 亿元增长到 76.91 亿元,年均复合增长率达56.91%,其中2021年同比增长 115.5%;2022 年 1-9 月,公司研发投入为105.77 亿元,同比增长 130%,研发规模超过 2021 年全年水平。2018 至2021 年,宁德时代研发投入始终保持占营业收入的比例为 6%左右。
 
动力锂电池行业下游客户粘性强,品牌壁垒较高。下游整车企业一般采用合格供应商定点采购模式。该模式下整车企业通过对供应商进行严格评估,评估通过后才会与供应商建立定点供应关系,之后不会轻易替换供应商。因此动力锂电池行业具有较强的客户粘性。客户在选择动力锂电池时一般比较看重产品的能量密度、安全性、一致性、快速响应能力等,具有较强综合实力和良好品牌效应的供应商才能更好地获得下游客户的信任。 动力锂电池行业规模壁垒主要体现在规模经济、投产周期和议价能力。规模经济方面,生产规模较大、资金实力雄厚的企业在原材料采购和生产运营方面具有相当高的规模经济优势。建设投产周期方面,动力电池生产企业从建立新产能到产能稳定释放通常需要经历较长的时间,规模较小的企业抗风险能力较差,面临各方面的挑战也较多。议价能力方面,动力锂电池处于产业链中游,其生产厂商上下游议价能力对企业的生产经营至关重要,小规模企业缺乏议价能力。
 
动力锂电池认证壁垒主要体现在电池供应商的研发及生产实力。作为新能源汽车的核心部件,动力锂电池在研发、生产、销售环节需围绕车厂客户特定车型的具体需求,随整车共同开发。所以整车企业对电池厂商的研发能力、行业应用积累、产品设计及工艺水平有着较高的要求。动力锂电池生产商的生产设备、工艺流程、管理能力、产品品质等各方面通过整车企业的认证之后,才能进入其供应链体系。
 
2.供给:企业加速布局、行业格局优化
 
2.1.出货增长提速、行业集中度高
 
2021 年全球锂电池出货量大幅增长。2017-2020 年全球锂电池出货量稳步增长,从 143.5GWh 增长到 294.5GWh,年均复合增长率为40.7%。受新能源汽车行业高景气影响,2021 年全球锂电池出货量创历史新高,达562.4GWh,同比增长 90.97%。其中 2021 年我国锂电池出货量为327GWh,同比增长 128.7%。