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负极是电池放电时流出电子的一极。锂电池主要采用石墨类材料作为负极。石墨负极材料又分为人造石墨和天然石墨,其中动力锂电池多用人造石墨作负极材料。新能源汽车产业带动了动力电池行业高景气,拉动石墨负极材料需求快速攀升。
锂电池负极材料主要分为碳基材料和非碳基材料。碳基材料中的石墨类材料应用较广,如人造石墨、天然石墨和中间相炭微球。
碳基材料中的软碳,例如石油焦和针状焦,直接用作负极材料的比较少,更多是用作制造人造石墨或改性石墨的原材料。非碳基材料中,钛基材料和硅基材料较为常见。
人造石墨、天然石墨、中间相炭微球以及钛酸锂等负极材料已大规模量产。石墨类负极材料各方面综合性能较好,性价比高。钛酸锂材料虽然比容量低,但是首次效率和循环寿命较高,快充性能好,在使用上较为便利。
石墨烯的比容量较高,但是在其他性能上暂时还没有技术突破。硅碳复合材料循环寿命和安全性较差,但是比容量远高于其他材料,快充性能好,是未来负极材料研发的重点。
▌动力锂电池行业高景气,负极材料需求快速增长
锂电池的主要下游应用领域为消费电池、动力电池和储能电池。消费电池主要用于手机、笔记本电脑和相机等消费电子产品;动力电池应用主要为电动自行车和新能源汽车;储能电池主要用于电动工具(也可划分到消费电子市场)、移动基站电源、家庭储能和电网储能等。
▌消费锂电池增长趋于平稳 主要消费电子产品需求接近饱和
手机、智能手机和笔记本电脑是消费锂电池装机的主要产品。据真锂研究统计,2016年这三类产品的电池装机量占消费电池的85%。消费电子产品需求经历了快速上涨的阶段,现已接近饱和。
2017年,国内手机和智能手机的出货量为491万台和461万台,相比2016年下降约12%;笔记本电脑方面,2016年国内笔记本电脑销量继续回落,为165万台。
▌消费锂电池增速趋于平稳
受益于消费电子市场需求快速增长,2014/2015年消费锂电池装机量同比增速达38%/47%。2016年之后装机量增速有所回落,2017年的消费电子锂电池装机量同比增速已经降到10%以下,为8%。
消费电子锂电池装机量在总装机量中的占比也逐年下降,由2013年的56%下降至2017年的29%。我们预计,2018/2019/2020年消费电子电池装机量将达到24.4/25.9/27.5GWh。
▌储能锂电池规模较小,梯次利用潜力巨大
储能领域主要包括电动工具、移动基站电源、家庭储能和电网储能等细分市场。
2017年工业储能领域锂电池装机量为13.11GWh,规模远小于消费电子电池和动力电池。
储能锂电池装机量在锂电池总装机量中的占比也逐年下降,2013年至2017年下降了10个百分点。
工业储能领域锂电池的同比增速逐年下降,已经由2014年的56%,下降至2017年的7%。我们预计,2018/2019/2020年储能锂电池装机量将达到13.8/14.5/15.2GWh。
▌锂电池梯次利用潜力巨大
电网升级提升储能电池需求。随着我国工业化水平提升,电力系统发电装机容量和电网输配电容量不断提高、现代电力系统的峰谷负荷差加大。
与此同时,风电和太阳能等新能源的并网,提升了电力系统的复杂程度。电网的升级发展和新能源的并网使用,都带动储能电池需求提升。
电池储能技术建设周期短、运营成本低、对环境无影响,已经成为电网应用储能技术的首选方案。目前主流的储能电池类型有:钠硫电池、钒电池、锂电池、铅酸电池等。
锂电池在工业储能电池占比进一步提高。锂电池比能量和能量密度高、自放电率低、无记忆效应且对环境无污染,各方面性能优于其他储能电池类型。据锂电大数据统计数据显示,
2016年锂离子电池装机份额占储能电池的62%。但是,电化学储能装机量体量还很小,2016/2017年总装机量为0.1/0.12GWh,储能锂电池装机量为0.063/0.086GWh。
动力电池的梯次利用潜能巨大。当新能源汽车动力电池剩余容量降低到初始容量的70%-80%时便无法满足车载适用的要求。
但是,退役的动力电池经过测试、筛选和重组等环节,仍然有能力用于备用电源、电力储能等运行工况相对良好、对电池性能要求较低的领域。储能电池市场有望借动力电池梯次利用的机会,迎来高速增长。
从2018年起,国内首批进入市场的汽车动力电池将迎来“报废潮”。据该盖世汽车报道,业内预计2018年动力电池“报废”量为14.03GWh,以锂电池回收价值0.3元/Wh计算,动力锂电池回收市场规模接近50亿元。
到2020年,这一市场规模将突破100亿元,报废量约是2016年的20倍。
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