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鋰電新材料行業(yè)專題報告:新一代鋰電材料,產(chǎn)業(yè)化放量在即

作者:未來智庫 來源: 頭條號 79201/23

(報告出品方/作者:渤海證券,袁藝博、張珂)1. LMFP:快速發(fā)展前期,2023 年或量產(chǎn)應(yīng)用 1.1 磷酸錳鐵鋰正極綜合優(yōu)勢顯著 正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵因素。鋰電池的能量 E 等于平均工作電壓 與 質(zhì)量(體積)比容量 的乘積,即

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(報告出品方/作者:渤海證券,袁藝博、張珂)

1. LMFP:快速發(fā)展前期,2023 年或量產(chǎn)應(yīng)用

1.1 磷酸錳鐵鋰正極綜合優(yōu)勢顯著

正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵因素。鋰電池的能量 E 等于平均工作電壓 與 質(zhì)量(體積)比容量 的乘積,即 = ×Q 。因此,提高平均工作電壓或者提 高材料的質(zhì)量(體積)比容量,是提高電池的能量密度兩條根本途徑。當(dāng)前規(guī)?;?應(yīng)用的正極和負(fù)極材料均為插層型(Intercalation),石墨負(fù)極的容量已接近 370mAh/g,而正極材料容量均小于 300mAh/g,故正極材料是當(dāng)前鋰電池能量密 度提升的瓶頸,是影響電池性能的關(guān)鍵因素。

目前主流的正極材料是磷酸鐵鋰和三元。目前廣泛應(yīng)用的正極材料主要有層狀、 尖晶石和橄欖石三大體系,層狀正極材料有鈷酸鋰、三元材料;尖晶石正極材料 有錳酸鋰;橄欖石正極材料有磷酸鐵鋰,其中,鈷酸鋰和錳酸鋰主要應(yīng)用于消費(fèi) 電子領(lǐng)域,磷酸鐵鋰和三元材料應(yīng)用于電動車領(lǐng)域。從產(chǎn)量上看,磷酸鐵鋰具有 安全性能高、成本低和循環(huán)壽命長等優(yōu)勢,但受制于低能量密度主要應(yīng)用于中低 端電車市場,占總產(chǎn)量比重約 60%;而三元材料憑借高能量密度最高,但安全性 遜于磷酸鐵鋰,且價格較高,故主要應(yīng)用于高端電車市場,占總產(chǎn)量比重約 30%。


磷酸錳鐵鋰(LMFP)兼顧磷酸鐵鋰和三元材料優(yōu)點(diǎn)。目前磷酸鐵鋰和三元正極 材料無法同時兼顧低成本、高安全性、長循環(huán)壽命和高能量密度,行業(yè)也在不停 地探索新正極材料以期能同時兼顧這些優(yōu)點(diǎn)。磷酸鐵鋰能量密度較低的主要原因 是較低的電壓平臺(約 3.4V,而三元約 3.8V),摻雜過渡金屬錳來改善磷酸鐵鋰的 電壓平臺,以提高能量密度,同時保留低成本、高安全性、長循環(huán)壽命優(yōu)勢,是 目前的較優(yōu)選擇:

(1)高穩(wěn)定性和安全性。磷酸錳鐵鋰用錳元素取代部分鐵元素,而這兩種離子 半徑相差不大(Fe2+的半徑為 0.092nm,Mn2+的半徑為 0.097nm),故兩種材料的結(jié)構(gòu)基本相同,相同的六方密堆結(jié)構(gòu)決定了其具有很好的穩(wěn)定性和安全性。

(2)較高的能量密度。能量密度主要由克容量、壓實(shí)密度、電壓平臺三個因素 決定,磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰的壓實(shí)密度和克容量基本相同,而磷酸錳鐵鋰的電 壓平臺為 4.1V,高于磷酸鐵鋰,故其可將電池能量密度理論提升約 20%。


(3)具有低成本優(yōu)勢。錳金屬產(chǎn)量豐富,價格低廉,其材料成本也較低,而主 流三元正極材料所需要的鎳、鈷等金屬價格較高,導(dǎo)致三元材料成本較高。對比 磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰來看,我們根據(jù)德方納米公告的數(shù)據(jù)進(jìn)行測算,磷酸錳鐵 鋰的單噸原料成本比磷酸鐵鋰高約 21%,但考慮到磷酸錳鐵鋰的能量密度較高, 磷酸錳鐵鋰的單 Wh 材料成本與磷酸鐵鋰基本一致,且遠(yuǎn)低于三元材料的單 Wh 材料成本。

1.2 磷酸錳鐵鋰的制備工藝及性能優(yōu)化路徑

錳鐵比對材料性能影響較大。根據(jù)研究顯示,隨著錳鐵比的提升,材料的放電中 壓逐漸提高,但比容量在下降,目前來看,當(dāng)錳鐵比為 4:6 時,實(shí)際能量密度相 對最高。而對于循環(huán)壽命而言,在錳鐵比為 5:5 時循環(huán)壽命最高。目前業(yè)內(nèi)對錳 鐵比的最佳值尚未有定論,可根據(jù)需求改變比例。

制備方法與磷酸鐵鋰類似,主要有固相法和液相。磷酸錳鐵鋰的制備方法可分為 固相法和液相法兩大類,其中,高溫固相法、共沉淀法、噴霧干燥法工藝簡單, 適用于大規(guī)模生產(chǎn),但高溫固相法相比于共沉淀法、噴霧干燥法,其產(chǎn)品質(zhì)量稍 差。磷酸錳鐵鋰與磷酸鐵鋰均屬于磷酸鹽系材料,因此制備工藝和使用設(shè)備類似, 主要區(qū)別是磷酸錳鐵鋰需補(bǔ)充錳源,燒結(jié)的溫度和工藝稍有改變。

磷酸錳鐵鋰材料尚有不足,須通過改性技術(shù)改善。材料主要存在以下問題:(1) 較低的電導(dǎo)率及離子擴(kuò)散系數(shù),影響充放電倍率特性;(2)存在 Mn 和 Fe 的雙電 壓問題,可能出現(xiàn)功率輸出不穩(wěn)定的情況,需重新設(shè)計電池管理系統(tǒng);(3)循環(huán)性 能較差,主因姜泰勒(John-Teller)效應(yīng)使正極 Mn 離子析出,導(dǎo)致晶格畸變和 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,影響穩(wěn)定性和循環(huán)性;(4)溶解到電解液中的錳會沉積在負(fù)極表 面,破壞 SEI 層結(jié)構(gòu),導(dǎo)致消耗大量活性鋰來修復(fù) SEI 膜,降低循環(huán)性。現(xiàn)有改 善性能的技術(shù)主要包括碳包覆、納米化、離子摻雜以及與其他材料混合等。


1、碳包覆:有效提升材料導(dǎo)電性能和循環(huán)性能。(1)將導(dǎo)電材料包覆在磷酸鐵 鋰材料表面,形成有效的鋰離子擴(kuò)散通道,提高導(dǎo)電率;(2)防止磷酸錳鐵鋰顆 粒團(tuán)聚,提升均一性,提高電導(dǎo)率、穩(wěn)定性。(3)抑制一部分錳離子的析出,提 高電池循環(huán)壽命。在實(shí)際應(yīng)用中,碳材料是進(jìn)行包覆時的首選材料。

2、納米化:改善倍率性能和低溫性能。納米化主要通過機(jī)械球磨、控制煅燒溫度等方法來減小材料晶體粒徑。(1)減小材料顆粒的尺寸可以縮短離子的擴(kuò)散路 徑,提高電導(dǎo)率從而提升倍率放電性能;(2)減小晶體粒徑提升了材料的比表面 積,增大與電解液的接觸界面,降低電極界面阻抗,改善循環(huán)壽命、低溫性能等 電化學(xué)性能。

3、離子摻雜:有效改善電化學(xué)性能。摻雜原子可選擇不同的半徑,小半徑原子 摻入晶體后晶格間距會變小,鋰離子的擴(kuò)散通道會變短,提升鋰離子傳遞效率; 大半徑原子經(jīng)過原位摻雜替代晶體中的原子,使晶格間距變大,利于更多的鋰離 子通過,也會提升鋰離子的傳遞效率。以重慶長安新能源汽車科技有限公司發(fā)布 的專利為例,摻雜鎂、鎳金屬離子,可以提高磷酸錳鐵鋰正極的導(dǎo)電性,從而提 升倍率性能;同時獲得更高的比容量,循環(huán)性能更好。

4、磷酸錳鐵鋰與其它材料混合改善性能。磷酸鐵錳鐵鋰和其他材料復(fù)合,有望 取長補(bǔ)短,綜合不同材料的優(yōu)勢。(1)與三元材料復(fù)合,改善倍率性能、循環(huán)壽 命和安全性。(2)添加導(dǎo)電劑(碳納米管、炭黑、Super P-Li 及導(dǎo)電石墨等), 提高電子電導(dǎo)率、提高鋰離子遷移速率以提高充放電效率和循環(huán)壽命、改善低溫 特性等;(3)添加補(bǔ)鋰劑,通過過量的鋰元素來提升電化學(xué)性能。


1.3 產(chǎn)業(yè)化前夕,多企業(yè)布局

磷酸錳鐵鋰綜合了磷酸鐵鋰和三元材料的優(yōu)點(diǎn),且生產(chǎn)工藝與磷酸鐵鋰相似,生 產(chǎn)企業(yè)學(xué)習(xí)成本低,隨著產(chǎn)能釋放、工藝優(yōu)化以及改性技術(shù)的發(fā)展,磷酸錳鐵鋰 競爭優(yōu)勢不斷強(qiáng)化,通過替代部分磷酸鐵鋰需求以及通過與三元材料形成復(fù)合材 料而不斷提高滲透率,我們認(rèn)為磷酸錳鐵鋰的需求領(lǐng)域主要來自于電動兩輪車、 中低端電動車以及儲能領(lǐng)域。

磷酸錳鐵鋰需求空間廣闊。根據(jù)德方納米公告,1GWh 電池需要磷酸鐵鋰正極材 料 2200-2500 噸左右,由于 Mn 和 Fe 的原子量十分接近,假設(shè)磷酸錳鐵鋰正極 材料的單 Gwh 消耗量為 2350 噸,我們預(yù)計 2025 年電動車+儲能+小動力領(lǐng)域鋰 電池需求量為 1694.7GWh,在樂觀/中性/悲觀滲透率預(yù)期下,需求量分別達(dá)到 51.8/35.8/19.9 噸。

多企業(yè)重點(diǎn)布局,2023 年或是產(chǎn)業(yè)化節(jié)點(diǎn)。磷酸錳鐵鋰是磷酸鐵鋰的重要升級 方向,許多電池廠和正極廠均積極進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的研發(fā)和相關(guān)專利申請,同 時建設(shè)相關(guān)產(chǎn)線;同時,得益于磷酸錳鐵鋰良好前景,一些其他領(lǐng)域的公司跨界 進(jìn)入此賽道。目前整體來看,隨著產(chǎn)品驗(yàn)證以及項目的建設(shè),2023 年或是磷酸錳 鐵鋰批量化生產(chǎn)和應(yīng)用節(jié)點(diǎn)。

1.4 投資分析

1、德方納米

磷酸鐵鋰正極龍頭。德方納米深耕鋰電材料產(chǎn)業(yè) 15 年,是全球技術(shù)領(lǐng)先的液相 法磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)企業(yè),主要產(chǎn)品納米磷酸鐵鋰市場占有率位居行業(yè)前列。受 益于新能源汽車需求爆發(fā),公司業(yè)績快速增長,2022 年 Q1-Q3 實(shí)現(xiàn)營收 144.16 億元,同比高增 519.79%,創(chuàng)歷史新高。


技術(shù)儲備充足。公司研發(fā)自熱蒸發(fā)液相合成技術(shù),有效改善磷酸錳鐵鋰材料的錳 離子的溶出問題,提升電池循環(huán)壽命;同時,公司也研發(fā)了非連續(xù)石墨烯包覆、 納米化技術(shù)、離子摻雜技術(shù)等材料改性技術(shù),有效提升電化學(xué)性能。

產(chǎn)能建設(shè)領(lǐng)先行業(yè)。2022 年 9 月,德方納米年產(chǎn) 11 萬噸新型磷酸鹽系正極材料 生產(chǎn)基地項目順利建成投產(chǎn),根據(jù)公司測算,項目滿產(chǎn)后,預(yù)計年均營業(yè)收入為 62.48 億元,年均稅后利潤為 5.11 億元,項目稅后內(nèi)部收益率為 16.30%,投資 回收期為 7.30 年。另外,公司將繼續(xù)在曲靖投資 75 億元建設(shè)“年產(chǎn) 33 萬噸新 型磷酸鹽系正極材料生產(chǎn)基地項目”,未來總產(chǎn)能有望達(dá)到 44 萬噸。

2、容百科技

容百科技是國內(nèi)外領(lǐng)先的三元正極材料供應(yīng)商。容百科技是我國三元正極供應(yīng)龍 頭,公司依托三元正極材料供應(yīng),繼續(xù)布局磷酸錳鐵鋰材料和鈉電材料等新板塊。 受益于新能源汽車需求爆發(fā),公司業(yè)績快速增長,2022 年 Q1-Q3 實(shí)現(xiàn)營收 192.80 億元,同比高增 208.41%,創(chuàng)歷史新高。

收購天津斯科蘭德入局磷酸錳鐵鋰。2022 年 7 月,公司收購整合天津斯科蘭德 及其旗下主體,目前斯科蘭德具備 6200 噸/年磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能,其中,斯科蘭德 控股子公司臨汾中貝擁有 5000 噸/年磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能;斯科蘭德與四川新國榮簽署了 3 年獨(dú)家排他的《產(chǎn)品委托加工協(xié)議》,四川新國榮現(xiàn)有 1200 噸/年磷酸錳 鐵鋰產(chǎn)能,同時,斯科蘭德正在擴(kuò)建產(chǎn)能至萬噸級以上。 下游需求旺盛,推動產(chǎn)品放量。公司在 10 月 14 日接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時表示,磷酸錳 鐵鋰 9 月出貨超 200 噸,正進(jìn)行產(chǎn)能爬坡,目前下游需求比較旺盛,現(xiàn)有 6000 多噸產(chǎn)線無法滿足市場需求,公司將開發(fā)萬噸級的磷酸錳鐵鋰產(chǎn)線建設(shè),以滿足 下游需求,公司磷酸錳鐵鋰的出貨量和開發(fā)進(jìn)度均在行業(yè)前列,計劃于 2025 年 磷酸錳鐵鋰產(chǎn)能達(dá)到 30 萬噸。

3、當(dāng)升科技

鋰電正極優(yōu)質(zhì)企業(yè)。公司是鋰電正極材料的供給商,主要從事鈷酸鋰、多元材料 及錳酸鋰等小型鋰電、動力鋰電正極材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2022 年 Q1-Q3 實(shí)現(xiàn)營收 192.80 億元,同比高增 208.41%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利 14.78 億元,同比高 增 103.18%。


通過合作建設(shè)產(chǎn)能。公司擬與四川蜀道新材料、攀枝花釩鈦高新區(qū)管委會簽訂合 作協(xié)議,首期擬投資 70 億元建設(shè)年產(chǎn) 30 萬噸磷酸(錳)鐵鋰項目預(yù)計于 2028 年底前全部建成達(dá)產(chǎn),遠(yuǎn)期再規(guī)劃 20 萬噸產(chǎn)能視市場情況投建。通過與其他公 司合作,有利于結(jié)合雙方在技術(shù)、礦產(chǎn)資源、磷化工產(chǎn)業(yè)等方面的優(yōu)勢,推動磷 酸錳鐵鋰產(chǎn)品落地。

2.硅基負(fù)極:4680+快充加速新一代負(fù)極產(chǎn)業(yè)化

2.1 硅基負(fù)極是負(fù)極升級新方向

快充是電車行業(yè)發(fā)展趨勢,負(fù)極是決定快充性能的關(guān)鍵材料。隨著電池技術(shù)的發(fā) 展,新能源汽車的續(xù)航里程不斷提升,與油車差距縮短,續(xù)航焦慮逐步緩解,但 充電焦慮仍是行業(yè)需要解決的另一大痛點(diǎn),故發(fā)展快充技術(shù)是當(dāng)前行業(yè)趨勢之一。 快充的目的是提高電動車充電效率,其本質(zhì)是提高充電功率,目前有增大充電電 流和提高充電電壓兩種方法。從電池端來看,據(jù)中南大學(xué)《盤點(diǎn)五類快充負(fù)極材 料》,快充電池需要在電池材料上做出改變和升級,電池的快充性能短板在負(fù)極, 它是電池充電倍率的決定因素,負(fù)極對快充的影響強(qiáng)于正極。

當(dāng)前主流石墨負(fù)極比容量接近極限,且快充性能差。目前鋰離子電池負(fù)極材料以 石墨類為主,現(xiàn)階段市場上的石墨負(fù)極產(chǎn)品比容量基本均在 350mAh/g 以上,接 近理論比容量上限 372mAh/g,為順應(yīng)電池提升能量密度的發(fā)展趨勢,需要研發(fā) 更高比容量的負(fù)極材料。另外,石墨材料較慢的嵌鋰過程阻礙了鋰離子電池的快 充應(yīng)用,主因石墨負(fù)極存在析鋰問題,會影響動力電池的使用壽命,同時析出的 鋰金屬會以枝晶的形式生長,容易刺穿隔膜,引發(fā)電池內(nèi)部短路,造成嚴(yán)重的安 全問題。


硅基材料比容量極高,快充性能好,有望成為新一代負(fù)極。硅基材料相較石墨材 料優(yōu)勢顯著:(1)硅材料擁有的理論質(zhì)量比容量高達(dá) 4200mAh/g,是石墨材料的 10 倍以上;(2)硅能從各個方向提供鋰離子嵌入和脫出的通道,快充性能優(yōu)異; (3)硅的對鋰電位高于石墨,充電時析鋰的可能性不大,安全性更高。硅基材 料的這些優(yōu)勢滿足了新一代負(fù)極材料的發(fā)展需求。

硅基材料存在首次庫倫效率低、倍率性能和循環(huán)性能差等問題。(1)硅在嵌鋰過 程中將會出現(xiàn)嚴(yán)重的體積膨脹和結(jié)構(gòu)變化,體積膨脹產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力不斷破壞硅 顆粒表面的 SEI 膜,多次循環(huán)最終導(dǎo)致鋰離子消耗殆盡,循環(huán)性能變差;(2)電 解液 6 分解產(chǎn)生的微量 ,會對硅造成腐蝕導(dǎo)致硅負(fù)極的容量發(fā)生衰減,使 得電池的首次庫倫效率偏低;(3)由于硅是半導(dǎo)體材料,電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo) 率低影響其電級反應(yīng)速率,使得倍率性能變低。

2.2 硅基負(fù)極的制備工藝及性能優(yōu)化路徑

主流硅基負(fù)極為硅碳復(fù)合材料與硅氧復(fù)合材料。由于硅有體積膨脹的問題,目前 主要通過硅與其他材料混合制成復(fù)合材料來抑制體積膨脹,碳材料在充放電過程 中體積變化較小,具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性能,且硅與碳化學(xué)性質(zhì)相近,二者能緊 密結(jié)合,因此碳常用作與硅復(fù)合的首選基質(zhì)。目前,主流硅基材料有硅碳復(fù)合材 料與硅氧復(fù)合材料,其中硅碳負(fù)極是指納米硅與石墨材料混合,其克容量更高, 首次效率高,但體積膨脹較大導(dǎo)致循環(huán)性能相對較差;硅氧負(fù)極則采用氧化亞硅 與石墨材料復(fù)合,其體積膨脹大大減小,故循環(huán)性能更好,但首次效率較低。

目前國內(nèi)的主流制備工藝為機(jī)械球磨法。從制備工藝上看,制備工藝主要有機(jī)械 球磨法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、高溫?zé)峤夥?,其中機(jī)械球磨法對設(shè)備要 求較為簡單,制造成本較低,在國內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)中更為主流。

制備不同硅基負(fù)極的前端工序有所不用,而后端工序基本相同。由于硅碳負(fù)極和 硅氧負(fù)極分別采用納米硅和氧化亞硅與石墨混合,故兩種負(fù)極材料的前端程序不 同,而后端工序(前驅(qū)體的表面處理、篩分、除磁包裝、成品)基本相同。硅碳 負(fù)極方面,其生產(chǎn)工藝的核心難點(diǎn)在于納米硅粉的制備,納米化可以緩沖硅在脫 嵌鋰離子過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和形變。硅氧負(fù)極方面,其氧化亞硅前驅(qū)體制備更加 復(fù)雜,需利用二氧化硅和單質(zhì)硅作為原料制備,然后進(jìn)行后續(xù)工藝。


成本較石墨更高,規(guī)模化下成本有望降低。由于硅料的價格高于石墨,故硅基負(fù) 極的材料成本高于石墨負(fù)極,當(dāng)前硅料價格較高的原因主要是光伏行業(yè)需求旺盛 所致,考慮到當(dāng)前上游硅料端的企業(yè)正在積極布局?jǐn)U產(chǎn),未來隨著產(chǎn)能的逐步釋 放,硅料價格有望理性回歸。另外,由于硅基負(fù)極對生產(chǎn)設(shè)備的要求較高,也導(dǎo) 致其單噸投資額(約 4-5 億元/噸)高于石墨負(fù)極(約 3-4 億元/噸),根據(jù)產(chǎn)業(yè)反 饋,規(guī)?;懂a(chǎn)后,硅基負(fù)極投資額會逐步下降。

考慮到兩大硅基負(fù)極材料的不足,當(dāng)前行業(yè)的優(yōu)化方向主要是解決硅碳負(fù)極的低 循環(huán)壽命問題和硅氧負(fù)極的低首次效率問題:

1、硅碳負(fù)極優(yōu)化:通過縮小硅粉的硅粒尺寸提升循環(huán)壽命。硅碳負(fù)極循環(huán)壽命 低的原因是由于其體積變化率大,致使負(fù)極材料粉化、脫落,使電池失效。目前 行業(yè)主要通過縮小硅粒尺寸來解決,研究表明,隨著粒徑減小,循環(huán)性能相應(yīng)提 升,其核心在于硅粉制備工藝的升級改進(jìn)。

國內(nèi)納米硅粉制備以球磨法為主,海外制備技術(shù)領(lǐng)先。目前,納米硅粉的制備方 法主要有機(jī)械球磨法、化學(xué)氣相沉積法、等離子蒸發(fā)冷凝法三種。西方國家工業(yè) 生產(chǎn)納米硅粉的起步較早,日本帝人、美國杜邦、德國 H.C.Stark、加拿大泰克 納等均能夠應(yīng)用等離子蒸發(fā)冷凝法生產(chǎn)多種不同粒度的高純納米硅粉,生產(chǎn)技術(shù) 方面處于世界地位。國內(nèi)對納米硅粉的研制起步較晚,制造水平相對落后,通常 采用機(jī)械球磨法合成納米硅粉,化學(xué)氣相沉積法和等離子蒸發(fā)冷凝法僅處于實(shí)驗(yàn) 水平,無法達(dá)到批量化生產(chǎn),未來隨著對新工藝的不斷探索,有望實(shí)現(xiàn)高性能納 米硅粉的國產(chǎn)化突破。

2、硅氧負(fù)極優(yōu)化:通過預(yù)鋰化工藝提升首效。硅氧負(fù)極首效低其嵌鋰機(jī)制密切 相關(guān),硅氧材料在首次嵌鋰過程生成的不可逆的 Li4SiO4 和 Li2O,消耗了大量的 鋰,導(dǎo)致了其首效低。另外,SEI 的形成和界面副反應(yīng)、材料體積膨脹效應(yīng)大和 固有電導(dǎo)率低也導(dǎo)致了收效降低。業(yè)內(nèi)主要通過預(yù)鋰化,在電池組裝之前對材料 進(jìn)行補(bǔ)鋰,以彌補(bǔ)首次充放電的不可逆損耗。


穩(wěn)定金屬鋰粉預(yù)鋰化應(yīng)用較多,規(guī)?;蟪杀居型陆?。預(yù)鋰化方式主要包含鋰 化添加劑法、自放電預(yù)鋰化法、電化學(xué)預(yù)鋰化法和化學(xué)預(yù)鋰化法。采用穩(wěn)定的金屬鋰粉進(jìn)行預(yù)鋰化是目前商業(yè)化最有效、最直接的方法,但對環(huán)境的生產(chǎn)環(huán)境的 水分、氧氣要求苛刻,需要研發(fā)密閉的混漿設(shè)備,因此成本也較高,但規(guī)?;?成本有望下降。

2.3 4680+快充帶動需求,行業(yè)正處產(chǎn)業(yè)化初期

新一代 4680 電池推出,有望成為動力電池主流之一。2020 年 9 月特斯拉在電池 日上公布 4680 電池,相比上一代 2170 電池,4680 電池直徑增加到 46mm,pack 系統(tǒng)管理難度減小,降低電池材料成本,每 kWh 成本下降約 14%;同時,4680 采用激光雕刻的無極耳技術(shù),縮短電子運(yùn)動距離,電池內(nèi)阻減少,電芯容量提高 且更加安全,續(xù)航里程增加 16%,單體能量密度提高 5 倍,能量密度可達(dá) 300Wh/kg。優(yōu)異的性能有望使 4680 電池成為未來動力電池主流之一。

4680 布局迅速推進(jìn),2023 年或?yàn)榉帕吭?。特斯拉發(fā)布 4680 電池以來,國內(nèi) 外各廠商迅速推進(jìn)布局,從各個廠商公告來看,目前海外的特斯拉、松下、LG 布局進(jìn)度較為領(lǐng)先,國內(nèi)億緯鋰能也明確表示有 4680 電池的產(chǎn)能布局。從各廠 商產(chǎn)能規(guī)劃進(jìn)度來看,預(yù)計 2023 年有望成為 4680 電池放量元年。

硅基負(fù)極更適配圓柱電池,4680 電池有望推動硅基負(fù)極量產(chǎn)。硅基負(fù)極膨脹系 數(shù)較大,圓柱電芯相比方形電芯內(nèi)應(yīng)力分布更均勻,不易造成內(nèi)部材料損毀,故 硅基負(fù)極更適合圓柱電池,早在特斯拉 Model3 的 2170 電池負(fù)極中,就有采用硅 基材料。同時,圓柱電池的成組效率較低,為了達(dá)到和方形電池相同的能量密度, 需要使用比容量更高的硅基負(fù)極。特斯拉推出的 4680 圓柱電池已明確搭配硅基 負(fù)極,4680 電池的量產(chǎn)有望推動硅基負(fù)極的應(yīng)用。

2022 年后快充電車陸續(xù)推出,快充性更好的硅基負(fù)極有望受益。早在 2019 年保 時捷的 Taycan 全球首次推出 800V 高電壓電氣架構(gòu),搭載 800V 直流快充系統(tǒng)并 支持 350kw 大功率快充。進(jìn)入 2021 年后更多車企加入高壓快充路線,先后有 現(xiàn)代、起亞、比亞迪、長城、廣汽、小鵬等車企布局高壓快充,且蔚來和廣汽埃 安等車企在電池技術(shù)上均提及硅負(fù)極,高壓快充車型的量產(chǎn)有望帶動快充性能更 加優(yōu)秀的硅基負(fù)極需求。

預(yù)計 2025 年硅基負(fù)極的需求量有望達(dá)到 26 萬噸。假設(shè):(1)據(jù)特斯拉公告,其 2022 年銷售目標(biāo)為 150 萬輛,到 2030 年銷售目標(biāo)為 2000 萬輛,考慮到特斯拉產(chǎn)能建設(shè)規(guī)劃,我們預(yù)計 2025 年特斯拉銷量有望達(dá)到 422 萬輛;(2)考慮到硅 基負(fù)極高比容量、快充性能的優(yōu)勢,以及規(guī)?;a(chǎn)后成本降低,預(yù)計其他車企 也有望在高鎳三元電池技術(shù)中加入硅基負(fù)極來應(yīng)用于中高端車型,假設(shè)高鎳三元 正的裝車占比為 40%,到 2025 年硅基負(fù)極在高鎳三元電池的滲透率為 30%;(3) 在高端消費(fèi)電子領(lǐng)域以及小動力電池領(lǐng)域(包括電動工具等),高端領(lǐng)域?qū)Τ杀久?感性不高,對電池的能量密度和快充性能要求較高,有望推動硅基負(fù)極的滲透, 我們假設(shè) 2025 年硅基負(fù)極的滲透率為 25%;(4)根據(jù)石大勝華 2021 年 11 月會 議紀(jì)要,按添加量 10%的硅計算,1GWh 的 4680 電池大概需要消耗 750 噸左右 的硅碳負(fù)極材料。綜上,我們預(yù)計 2025 年硅基負(fù)極的需求量有望達(dá)到 26 萬噸。

企業(yè)積極布局,有望逐步放量。硅基負(fù)極前景較好,從布局企業(yè)來看,傳統(tǒng)石墨 類負(fù)極企業(yè)如貝特瑞、璞泰來等企業(yè)布局較早;同時也有電池和其他領(lǐng)域的公司 如寧德時代、國軒高科等企業(yè)跨界進(jìn)入。從進(jìn)度上看,已有少量產(chǎn)能釋放,多數(shù)項目推進(jìn)順利,正在進(jìn)行中試,有望逐步放量滿足下游需求。

2.4 投資分析

杉杉股份

公司主要從事鋰離子電池正極材料、負(fù)極材料和電解液、LCD 偏光片的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。主要產(chǎn)品包括鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、錳酸鋰、鎳鈷鋁三元材料、 三元正極材料前驅(qū)體、人造石墨、天然石墨、硅基負(fù)極、復(fù)合石墨、電解液等。 2022 年 Q1-Q3 實(shí)現(xiàn)營收 158.41 億元,同比增長 0.82%,營收增速放緩主因出 售正極業(yè)務(wù)子公司杉杉能源的部分股權(quán),以及與之配套的上游鋰鹽制造子公司湖 南永杉的 100%股權(quán),上述業(yè)務(wù)于 2021 年 9 月 1 日起不再納入公司合并報表。


硅氧負(fù)極產(chǎn)品性能優(yōu)秀,處于行業(yè)領(lǐng)先水平。公司硅氧亞硅負(fù)極材料的性能和產(chǎn) 業(yè)化處于領(lǐng)先位置,產(chǎn)品具有可逆容量高、循環(huán)性能和倍率性能優(yōu)秀等性能,與 其他公司的相關(guān)產(chǎn)品相比,公司硅氧負(fù)極顆粒更小,首次容量性能好、首次效率 優(yōu)異。此外公司已掌握硅基負(fù)極材料前驅(qū)體批量化合成核心技術(shù),相關(guān)材料已經(jīng) 通過下游核心客戶測試。下游應(yīng)用上,目前公司硅基負(fù)極產(chǎn)品已批量應(yīng)用于數(shù)碼 等消費(fèi)電池領(lǐng)域,進(jìn)入全球知名電動工具企業(yè)的供應(yīng)鏈;在動力電池領(lǐng)域,公司 硅基產(chǎn)品通過了全球優(yōu)質(zhì)動力客戶的產(chǎn)品認(rèn)證,已實(shí)現(xiàn)裝車。

進(jìn)入全球供應(yīng)鏈,下游客戶資源優(yōu)質(zhì)。公司已經(jīng)與全球主流鋰電池制造商建立緊 密合作,客戶包括 ATL、LG ES、CATL、比亞迪、力神、蜂巢能源、孚能科技、 國軒高科、億緯鋰能、SDI 等國內(nèi)外主流的電芯企業(yè)。2022 年 4 月 20 日公告,寧德時代、比亞迪、ATL、中國石油集團(tuán)昆侖資本等對上海杉杉鋰電增資,有望 加強(qiáng)公司與上下游的合作關(guān)系。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。「鏈接」

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來源:頭條號 作者:未來智庫01/26 00:02

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