动力电池四大材料发展情况及技术应用走势分析

动力电池产业发展新周期下，锂电供应链生态正在不断演进，伴随着新材料、新技术、新工艺的突破，新的产业链生态也将酝酿而成。尤其是锂电关键四大主材：正极、负极、电解液、隔膜的发展，其革新技术的产业化落地关系着锂电产业的前进速度。近期，高工咨询董事长张小飞博士在题为“锂电关键材料应用进展分析”的演讲中指出，动力电池行业处于调整期，各环节龙头企业继续扩产，外资企业扩产凶猛，海外OEM电动化加速，外资主机厂、锂电池企业抓紧开发中国材料供应链。同时，各细分领域市场的崛起也在带动锂电核心材料需求边界的增长。“对于材料企业而言，未来仅具备产能优势的企业或被具有新材料新技术/工艺的企业所取代。”张小飞表示。上半年受疫情影响，新能源汽车及动力电池产销量遭受冲击，四大材料出货量同样发生连锁反应。值得注意的是，新能源汽车发展定势下，新材料、新技术的成熟演进及发展也让四大材料面临着更多的机会与挑战。以下为GGII对动力电池四大材料上半年发展情况及技术应用走势的研判：正极材料上半年概况：2020年H1中国正极材料出货量17.3万吨，同比下滑6.9%，受疫情影响，下游终端客户需求下降。三元电池上半年动力领域出货量14.08GWh。新能源乘用车市场中三元电池仍为主流，进而带动三元正极材料出货量提升。磷酸铁锂电池上半年动力领域出货量7.7GWh，动力电池出货量占比出现明显回升。这与乘用车主机厂部分中低续航里程车型切换磷酸铁锂电池有关。锰酸锂电池上半年动力领域0.22GWh，主要受三元材料、磷酸铁锂材料价格下滑，导致其市场被侵蚀抢占。趋势机遇：三元材料中高镍是未来2-3年主流，长期看好高镍。5系、6系在方形、软包上已批量使用，且还有改进空间。高镍只在圆柱及少数方形上量产，且出于安全考虑，其高能量密度优势还不能很好发挥；高镍在动力电池上普遍应用还需要2-3年时间积累。从技术路径看，中高镍提高克容量的重要手段。提高电压是另一种提高三元材料克容量的方法，目前三元材料平台为4.25V，未来高电压（4.3V、4.35V、4.4V等）也将实现量产。磷酸铁锂电池市场应用的推进，一方面依托于“刀片”电池技术、软包大模组及 CTP 技术等新技术的推进进展；另一方面通过磷酸铁锂正极材料纳米化、提高正极压实密度等技术手段，逐步提高能量密度。负极材料上半年概况：2020年H1国内负极材料出货量为12.6万吨，同比增长0.3%，环比下滑1.1%；其中人造石墨出货量10.16万吨，同比增长7.8%，增长主要受海外动力电池市场与国内市场双向需求带动。天然石墨受市场产品定位变化（如快充性）导致出货量有所减少，天然石墨上半年出货量为2.35万吨，同比下降10.8%。趋势机遇：负极的主要技术发展趋势是复合型负极材料、高克容硅基负极和快充型负极材料。复合型负极材料方面，不同类型负极材料具有不同特点，硅/硅氧负极克容量高、MCMB和软碳倍率性好，通过将其与人造石墨进行复合可以有效发挥两种材料的性能优势。高克容硅基负极方面，目前石墨类负极材料克容量提升空间有限，通过使用硅基负极材料可以提升克容量，从而提升能量密度，目前主流硅基负极容量为420mAh/g，正在加大450mAh/g及以上克容产品开发。快充型负极材料方面，负极材料对锂电池快充性能影响较大，目前以MCMB、LTO为代表的负极材料快充性能好，但克容量低。通过对人造石墨进行整形，一次颗粒小型化（4-7um）、球形化，提升倍率性能；通过新型二次造粒技术，各向同性化，提升倍率。电解液上半年概况：2020年H1动力型电解液出货量为4.16万吨，同比下降16.7%，动力电解液的减少主要受疫情影响，下游新能源车需求减少，导致动力产量下降。趋势机遇：一方面，通过提升电池电压平台，可以提升电池能量密度，因此开发高电压型电解液为目前电解液及电池企业的研发重点。另一方面，应用特种添加剂、新型锂盐、羧酸酯类溶剂成趋势。隔膜上半年概况：2020年H1中国锂电池隔膜出货量为10.72亿平米，同比下滑11.6%，主要受国内动力电池市场复苏缓慢，及疫情开始在海外扩散，导致海外动力电池市场需求下降。其中，干法隔膜出货量3.35亿平方米，同比下滑9.5%，主要是因为主流动力电池以湿法隔膜为主，对干法隔膜的需求相对较低，叠加疫情影响，下游终端市场需求减少。湿法隔膜出货量7.37亿平米，同比下滑12.6%，主要受动力电池市场需求下降及出口市场需求放缓。趋势机遇：动力电池往高能量密度方向发展，无论是基膜还是涂层厚度将往轻薄化方向发展；湿法基膜从最初16um到12um、9um，目前7um动力基膜已在开发认证中；数码电池已批量使用国产5um隔膜。随着应用成本降低，未来无论是动力电池还是数码电池，“陶瓷（勃姆石）+PVDF”的涂覆工艺凭借其优异的安全性、硬度提升性能和优异的循环性能，将成为主流技术路线。油性涂覆粘接性更好、芳纶涂覆可耐400℃高温安全性更优，未来随着技术逐步成熟及价格下降，应用开发将提速。
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