需要更理想的电解液进行匹配
高镍三元吸水性强、稳定性低,在高温条件下镍元素会加速电解液分解,使电解液氧化、产气并溶出锰、钴等过渡金属离子,并破坏负极上的SEI膜;(2)正极材料表面的残碱LiOH、Li2CO3在高温条件下易与电解液反应,在HF的腐蚀下造成Co、Ni离子的溶解,降低材料的存储和循环寿命。因此,在高镍趋势下必须要寻找与之匹配的电解液。
对烧结温度、湿度、金属异物等提出了更高的要求
其中烧结温度是最重要的工艺参数,可以影响材料的大部分性能,高镍三元对窑炉温度的稳定性和精度要求尤其甚高,温控系统对材料的烧结也至关重要。而金属异物过高会导致电池自放电率变大,影响电池安全性能,高镍三元对除铁设备也提出了更高的要求。
高镍三元的未来发趋势
高镍三元增长进入快车道 2020年市场规模有望达到210亿元
判断高镍三元材料在未来两三年有望进入快速增长阶段,主要基于两大趋势:第一、全球来看(包括中国)三元材料对磷酸铁锂及其他正极材料的替代还在不断进行,2016年全球三元材料销量占比为46%,2017年超过半壁江山进一步提升至53%,由于海外基本摈弃磷酸铁锂路线,中国除了大巴外三元趋势也较为明显,因此未来三元材料市场比重还有望进一步提高;第二,从中国来看,由于补贴退坡、技术不断突破以及海外企业留下窗口期,国内高镍三元有望不断加速,2016年NCM622在三元材料中占比仅为5%,而到2018年一季度,NCM622占比提升至14%,NCM811/NCA也基本实现从零到有突破,占比提升至8%,其中NCM811产量大幅激增,结合下游电芯企业布局,我们判断未来这种趋势将进一步加强,这也将支持高镍三元进入快车道。
保守估计下到2020年国内NCM622及NCM811出货量合计将达10.9万吨,市场规模有望接近210亿元。
受全球新能源车快速发展影响,根据当升科技可研报告,预计到2022年全球正极材料出货量将突破60万吨,到2025年将接近100万吨,其中三元材料仍将是大头,高镍三元也将迎来水涨船高的机遇。从国内来看,未来三年三元材料出货量复合增速有望维持在30%以上,而到2020年出货量将突破20万吨大关。我们保守假设从2018年到2020年NCM622在三元材料中市占率分别为14%、20%、30%,NCM811在三元材料中的份额分别为10%、15%、20%进行测算,则18至20年高镍三元(NCM622和NCM811)的合计出货量有望达到2.8万吨、5.4万吨和10.9万吨,如果2020年NCM622按含税价格18.96万元/吨、NCM811按含税价格20.54万元/吨测算,则两者合计市场规模将达到210亿元左右。
高镍三元企业发展情况
补贴退坡、海外竞争下国内电芯企业有望率先使用高镍三元
2018年2月13日,财政部、工信部等四部门联合发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,对我国新能源汽车财政补贴作出调整,其中续航里程在300公里以下的乘用车补贴出现明显下滑,最高降幅达2.1万元,而续航在300公里以上的乘用车补贴不降反增,这也将促使更多车企使用高能量密度如NCM622、811电池材料。而展望未来,一方面补贴进一步退坡不可避免,国内主机厂和电芯厂都将加速进行产品的换代升级,为将来补贴完全退出之后与燃油车展开竞争提前准备;另一方面在缺乏补贴政策保护下国内新能源车产业链势必将受到国外电芯企业冲击,市场竞争包括成本、价格、质量、性能、体系的竞争也将不断加剧,这也将倒逼国内电芯、材料企业先行先试、突破创新,而我们认为高镍三元即将成为重点竞争领域。
海外电芯企业811进度推迟预留窗口期,国内电芯企业有望先行先试
从海外来看,韩国SKI在2017年9月宣布将于2018年三季度将第一代NCM811用于新能源车;而韩国LGChem也宣称按计划将于2018年二季度开始为电动汽车提供NCM811电池,然而在今年两家公司又不约而同宣布推迟NCM811进程,其中LG证实今年将只生产用于电动公交车的圆柱形NCM811电池。我们认为从历史来看,国内由于动力电池技术源于磷酸铁锂(主要以比亚迪为主),其次才导入三元电池并开始以之为主流,而海外尤其是日韩电芯企业最初就选择跳过磷酸铁锂而直接切入三元电池,不同的技术路径选择导致国内电芯企业在高能量密度领域与日韩企业相比始终落后一节,且需要依靠国家补贴。而在财政补贴不断下滑甚至取消的趋势下,如果中国与日韩企业维持这种代差,则日韩电芯企业的进入最终将对国内市场形成极大的冲击力,也将使得前期的财政补贴缺乏战略意义。
而此次海外电芯企业推迟NCM811进程,一方面可以看出811作为接近三元天花板的高性能材料,海外企业在这方面的研发积累、产业化也缺乏较大领先性,国内头部企业具备赶超的希望;另一方面海外进度的推迟也给了国内企业一定的窗口期,在通往更高性能材料道路上的这种代差劣势将逐步得到修正与弥补。
国内电芯两强宁德时代和比亚迪均计划于明年推出电动车用NCM811电池
目前宁德时代用于电动汽车的电池主要是NCM523,但宁德时代在高能量密度电池技术和工艺上有丰富的技术储备,目前已经开始批量生产NCM622动力电池,同时也在积极推进NCM811、锂金属电池、硅炭负极等技术以期在未来获得足够的竞争优势。根据其电池技术路线图,宁德时代在2019年电池能量密度要达到250-280Wh/kg,主要依靠镍80系列,而到2020年电池能量密度要达到300-350Wh/kg,将同时采用更高镍技术和硅炭复合技术。此外比亚迪也表示目前三元高镍811电池研发进展顺利,预计将于2019年下半年开始应用。
小结
高镍动力电池已经得到了国际市场认可,随着我国新能源汽车补贴的退坡到退出,新能源汽车市场化将正式来临,国内高镍动力电池必将迎来爆发。正极材料做为电池最核心的材料,未来将持续受益,并且正极材料的技术仍处于不断演变阶段,具有巨大挖掘潜力。正极材料企业既要有技术开发、产品更新能力,又要有产能保驾护航;既要有稳定的上游资源供给,又要得到下游客户的认可。
而对于高镍三元企业来说,未来正是重塑正极材料散而乱格局的时候,龙头企业有望胜出。
一方面由于技术难度高(NCM811远高于NCM333、NCM523)、产品附加值高、高镍三元产品生命周期相比低镍三元也将更为长久,属于中周期产业趋势,对正极材料企业而言有着更高的价值意义,符合正极材料产业发展趋势。
另一方面要解决高镍三元发展的难题必须通过掺杂、包覆等手段对高镍材料进行改性加工,同时烧结的设备精度及工艺要求也将大幅提升,整体加工难度显著增加,因此高镍正极的技术门槛也将大幅提高进而重塑产业格局,正极材料企业有可能出现分化,市场集中度有望进一步提升,这其中具备高镍技术优势、率先突破高镍三元产业化的企业有望主导行业格局,从而获得可持续的长远的发展。