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2019全球动力电池行业报告:发展现状与竞争格局

2020-04-15 07:21新能源 人已围观

简介小米要闻 2019全球动力电池行业报告:发展现状与竞争格局如何?未来中国能否胜出? 2019年12月19日 06:42:10 任泽平 动力电池是新能源电动汽车的心脏,占整车成本的30%-40%,是潜在市场达数...

  要闻 2019全球动力电池行业报告:发展现状与竞争格局如何?未来中国能否胜出? 2019年12月19日 06:42:10 任泽平

  动力电池是新能源电动汽车的“心脏”,占整车成本的30%-40%,是潜在市场达数千亿的新兴产业。对动力电池核心技术与供应链的争夺,将成为大国制造业竞争的另一制高点,且很大程度上影响着未来全球新能源汽车的行业格局。当前行业发展现状与竞争格局如何?未来中国能否在这场竞赛中胜出?

  受益于下游新能源汽车发展,全球动力电池出货量8年增长近百倍。2011年开始新能源车步入高速发展期,2018年全球新能源乘用车销售达200万辆。作为主要中游产业,动力电池也随之进入爆发期,全球动力电池出货量从2011年的1.08GWh上升至2018年的106GWh,八年增长近百倍。

  从政策层面来看,各国发展电池技术的侧重点有所不同。从主要国家和地区最新的规划来看,动力电池方面中国和欧盟侧重发展锂离子电池、日韩和美国侧重固态电池。从电池能量密度来看,各国和地区普遍计划到2030年单体能量密度达500Wh/kg。

  从企业层面来看,龙头企业优势突出,市占率不断提高。装机量TOP5的企业市占率不断提升,由2016年的56.7%上升到2018年65.9%。其中,宁德时代、松下与LG化学市场份额占比最高、提升最快,总装机量增幅最大。2018年宁德时代装机量21.3GWh,市占率22%;松下装机量20.7GWh,市占率21.4%;LG化学装机量7.4GWh,市占率7.6%。前三大企业在技术、工艺等领域各具竞争优势。松下是全球最先实现NCA18650+硅碳负极圆柱电池量产的企业,在电化学体系、生产良率与一致性方面居于领先地位;宁德时代率先实现了NCM811方形电芯的量产,并成功运用于广汽与宝马,技术路线的过渡;LG化学的优势在于其对化学材料的理解,技术路线为软包电池,是国际上最先掌握层压叠片式软包的企业,而在NCM811的应用上,则落后于宁德时代。

  全球动力电池最终将寡头化。“油电平价”与行业学习曲线带来的价格压力、动力电池需要巨额资本投入、产品研发周期缩短都将加速这一进程。1)“油电平价”和动力电池行业“学习曲线年动力电池价格将在目前水平下降一半至100美元/KWh。IEA(国际能源署)预计,电池包年产量由1万上升至5万可以降低9%的成本,由10万上升至50万则可以降低12%的成本。扩大生产规模是电池企业取得成本优势的重要手段。

  2)与集成电路类似,动力电池也是一个重度资本密集行业。全球最大的汽车零部件企业博世曾一度进入动力电池领域,但发现要达到100GWh的生产规模需要200亿欧元的投资,权衡风险收益之后最终选择退出。这说明巨额的资本开支阻碍了潜在对手的进入,使得现有的头部企业能够有机会提高自身的设备利用率。

  3)电池企业的产品研发周期正在缩短。1991年锂离子电池商用以来基本延续了以钴酸锂/锰酸锂/磷酸铁锂为正极、石墨为负极的电池体系,但近几年来出于对能量密度的要求,正极材料由NCM111向NCM523/NCM622/NCM811过渡,未来进一步升级到NCA/富锂锰基正极、硅碳负极甚至固态电池,对于电池企业来说研发压力陡增,小企业更加难以竞争。此外,出于对动力电池安全性的考量,整车厂选择动力电池供应商需要经过长时间(一般长达2-3年)的测试、验证和筛选,一旦纳入供应链后不会轻易更换供应商,这将进一步巩固和扩大行业领先者优势,促使行业形成寡头竞争。

  未来在技术、产能、客户等方面拥有卡位优势的企业将巩固全球一线地位,行业二线年全球出货量排名前十的电池企业中,具有全球竞争力的只有松下、LG化学、宁德时代、三星SDI四家。客户卡位看,LG化学和宁德时代客户群布局较全面,LG化学基本覆盖海外高端车企,宁德时代在国内市占率超过50%,并成功进入大众、宝马等高端供应链;产能情况看,宁德时代和LG化学产能规划最为积极,三星SDI及松下均比较保守;技术路线看,宁德时代的方形、LG化学的软包是行业主流发展方向,而松下圆柱路线相对小众;在业务定位方面,三星和松下动力电池业务定位均为大集团、小业务,存在一定程度管理体系臃肿、战略重视程度不够的问题。而宁德时代主业为动力电池、管理相对灵活,LG化学动力电池板块资本开支占总开支40%以上,战略重视程度高。对于行业二线电池企业来说,车企出于供应链安全的考虑往往会扶持二供、三供,这可能给部分具有技术、成本等差异化优势的二线企业带来机会。

  2 主要国家和地区的电池技术路线 中国:各阶段目标明确2.2 日本:推动全固态电池和新型电池发展

  4.1 客户对比:CATL和LGChem卡位高端客户群4.2 产能情况:CATL和LGChem扩产积极,松下产能规划保守

  4.3 技术路线:CATL方形、LGChem软包是主流,松下圆柱相对小众

  4.4 业务重心:CATL、LGChem集中动力电池,松下、三星SDI大集团小业务

  受益于新能源汽车不断普及,动力电池出货量8年增长近百倍。自2011年后,以特斯拉(、比亚迪(01211)等为代表的新能源汽车高速发展,动力电池也进入爆发期。2018年全球新能源乘用车共销售200.1万辆,全球锂电池2018年出货量达189GWh,其中动力电池出货量从2011年的1.08GWh上升至2018年的106GWh,占整体锂电池行业的比例超过达到56.1%。

  2018年全球新能源汽车销量占全部汽车销量比例仅为2.3%,其中中国占比4.4%。根据各国政策规划,中国要求2025年新能源汽车占汽车产销达到25%,欧洲各国则制定了燃油车禁售时间表,例如挪威要求到2025年实现燃油车禁售,丹麦、荷兰、爱尔兰要求到2030年实现燃油车禁售,法国、西班牙、英国、葡萄牙要求到2040年实现燃油车禁售。英国还要求到2030年新能源乘用车销量占比50%-70%。欧盟2019年4月通过新的碳排放规定:到2025、2030年,新登记乘用车碳排放量在2021年基础上分别减少15%、37.5%;但是,据欧洲环保署数据,节能技术改进仅能实现年均1.5%-2%左右的碳排放降幅。不达标将面临高额罚款,

  大众、宝马、沃尔沃提出,到2025年新能源汽车销量占比25%、30%、50%;本田提出,到2030年新能源汽车销量占比65%。根据Marklines预测,未来5年全球动力电池行业将持续高速增长,2025年全球装机量可达850GWh、市场空间可达5800亿元。

  中国、日本、韩国是全球动力电池市场主力军,三个国家全球出货量占比连续5年保持90%以上。其中,中国发展最为迅猛,2015年赶超日本成为全球最大的动力电池生产国,2018年中国动力电池出货量约65GWh,全球占比61.3%。

  自2015年以来,全球动力电池企业前十均被中日韩企业包揽,整体销量占比于2016年到达顶峰为84.2%。2018年前十企业动力电池出货量约86.7GWh,中国、日本、韩国企业数量分别为6家、2家、2家,其中宁德时代以约24.9GWh出货量保持第一。

  全球电池企业工厂规划从2015年的3座扩张至2019年1月的68座,规划产能也升至2028年的1.45TWh。

  目前,全球动力电池技术发展尚未获得共识,各国和地区各个技术路线均有涉及,包括锂离子电池、全固态电池等。

  对比其他国家,日本更侧重发展氢能和燃料电池,并发布例如《氢能与燃料电池战略路线图》、《能源基本计划》等规划,但并不表示日本放松对动力锂电池的发展。

  动力电池方面,侧重固态电池的研发,分为两个阶段,至2025年普及第一代全固态电池、至2030年普及第二代全固态电池,并将成本从3万日元/kWh降至1万日元/kWh、将能量密度从约150Wh/kg提升至约500Wh/kg。

  动力电池是欧盟为发展去碳化和可再生能源社会其中的一部分。欧盟十年经济发展规划的最新框架“地平线”计划(Horizon 2020)计划从2014年至2020年向工业、科研、商业等领域共计投入经费770.28亿欧元,其中电池专项拨款共计1.14亿欧元,包括锂离子电池材料与传输模型、先进锂离子电池的研究与创新等7个课题。在欧盟委员会的号召下,欧洲于2017年成立电池联盟。为应对强势的亚洲地区动力电池行业发展,欧洲电池联盟制定了《电池战略行动计划》,包含电池原材料到电池回收全流程,

  3)加快对例如锂电池、固态电池等先进技术研发创新;4)加强培养相关技术人才,包括人才教育、技术训练、全球专家吸引等;5)强化电池产业链的安全和可持续性,包括事先产品设计到事后产品回收,确保电池全流程安全可靠;6)与监管框架和政策保持一致,例如《绿色车辆指令》、《二氧化碳排放标准》等。2.4 美国:明确中长期目标,投入力度降低美国是最早对动力电池进行研发投入的国家之一,规划主要由美国能源部下属的汽车技术办公室(Vehicle Technologies Office)执行,研发主要由阿贡国家实验室进行,包括电池的成本控制、循环回收、电池表面改性剂、新型材料等各种前沿技术。影响美国动力电池发展的主要有两个政策规划,一为2013年美国能源部能源效率与可再生能源办公室颁布的《电动汽车普及大挑战蓝图》,提出到2022年,电池成本要求降低到125 美元/kWh、能量密度达到250Wh/kg、体积能量密度400Wh/L、功率密度达到2000W/kg。二为2016年奥巴马政府发起的“电池500”计划(Battery 500),目标是开发金属锂电池(金属锂代替石墨),能量密度达500Wh/kg,循环次数1000次,连续5年共计超5000万美元投入。

  美国更新规划明确将在2028年前将电池成本降低至80美元/kWh、续航里程提升至300英里以上(约483公里)

  电池和电气预算3940万美元,较2019年降低1.24亿美元。其中减少了创新型电池的性能测试、先进电池材料和电化学优化研究两个项目的资金,取消了电池安全性和热性测试的项目资金。此外,还将电池正极研究小组数量缩减为一组。3 全球动力电池巨头情况

  市场集中度不断提高,龙头优势凸显。装机量TOP5的企业市占率不断提升,由2016年的56.7%上升到2018年65.9%。其中,宁德时代、松下与LGChem市占率提升最快,总装机量增幅最大。2016-2018年宁德时代装机量21.3GWh,累计增长233%,市占率22%,提升7.2%;松下装机量20.7GWh,累计增长171%,市占率21.4%,提升3.8%;LG化学装机量7.4GWh,累计增长300%,市占率7.6%,提升3.4%。

  配套车企主要为国内上汽、北汽、奇瑞等厂商,并逐步进入海外高端车企供应链,2018年全年配套新能源汽车超过1000余款。产业链布局方面,宁德时代已经实现上中下游全方位布局。上游方面,宁德时代除了大规模储备镍、钴、铜等重要材料,还收购了邦普66.72%股权强化自身对正极材料的回收。中游方面,

  下游方面,宁德时代参股整车公司,例如芬兰Valmet,参与开发20年以上的超长寿命储能系统,增加公司储能技术储备、扩大业务范围。技术路线规划方面,

  产能规划方面,宁德时代规划整体产能于2020年达54GWh左右,目前工厂主要在宁德和青海,正在江苏溧阳建设10GWh的动力电池项目、湖西 24GWh 项目,及上汽时代合资的 8GWh项目。为扩大影响力,宁德时代将在德国建设基地,预计2021年投产约14Gwh产能,供应宝马、大众、戴姆勒、捷豹路虎等海外车企。

  松下电器2008年并购三洋电机,2009年与特斯拉合资建厂,是动力电池领域领跑者。2018年松下动力电池出货量约22.3GWh,排名全球第二、市场份额21%

  横向来看,当竞争对手2013年做磷酸铁锂电池与NCM111时,特斯拉和松下已经着手使用NCA三元电池;当竞争对手2017年开始由低镍材料过渡到NCM622/NCM811高镍正极材料时,特斯拉和松下探索更高能量密度的硅碳负极应用。纵向来看

  ,特斯拉和松下一直坚持使用NCA作为电芯正极材料,并不断提高镍含量、降低钴含量。对比最新Model 3与Roadster两款汽车,特斯拉平均每款车钴含量降低约60%。根据特斯拉2018年一季度报告,Model 3的电芯能量密度超过其他任何一款竞品所使用的电芯,其钴含量低于主流电芯制造厂即将量产的下一代NCM811电芯产品。

  为降低客户集中度过高的风险,松下开始尝试扩展技术路线和合作对象。技术路线方面

  产能规划方面,为保持竞争优势、稳固行业地位,松下不断增加规划产能,预计2020年达72GWh。

  3.2.3 比亚迪比亚迪动力电池主要用于自供,产品类型有方形高镍三元和磷酸铁锂电池两种,2018年出货量13.8GWh,全球占比13%、排为第三。

  产业链一体化与电池技术的积累虽然使得比亚迪新能源汽车具备一定先发优势,但封闭的供应体系却制约了动力电池部门的快速发展。

  上游方面,除资产正极、电解液、隔膜等原材料,比亚迪主要通过合资形式进行锂资源、前驱体等资源开发。中游方面,

  下游方面,比亚迪积极寻求其他整车企业合作。技术路线规划方面,比亚迪产品目前以NCM523、NCM811为主,单体能量密度分别约在240Wh/kg、260Wh/kg左右,为实现2020年单体能量密度达300Wh/kg的目标,比亚迪开始研究使用硅基为负极材料。产能规划方面,

  2018年比亚迪实际产能约28GWh,其中三元电池18GWh、磷酸铁锂电池10GWh。工厂集中内地,分别为惠州(2GWh)、深圳(14GWh)、青海(12GWh)三地。根据目前披露的规划,未来产能扩充包括青海工厂二期12GWh、2018年7月与长安汽车合资签订10GWh、2018年8月重庆20GWh、2018年9月西安30GWh,此外2019年5月签订的长沙宁乡工厂还在规划中。

  根据规划,小米预计2020年达到续航里程500公里、快充时间30分钟、能量密度700Wh/L。

  LGChem投入力度大且规划激进。研发方面,作为软包电池的领导者,LGChem一直保持高额的投资和规划,研发投入金额从2015年的5939亿韩元(约35.9亿人民币)提高至2018年的10618亿韩元(约64.2亿人民币),研发人员从2015年的3388人增长至2018年的5458人,根据LGChem规划,至2023年还将保持约5%-12%年增速继续增加技术人员和投入资金。产能方面

  LGChem作为特斯拉中国工厂的电池合作方,承接来自特斯拉的大量订单,发展速度和全球地位将进一步提高。

  产业链布局方面,2018年LGChem与华友钴业合资成立两家材料公司,分别是投资10亿元位于浙江衢州的华金新能源,主营三元前躯体;投资30亿元位于江苏无锡的乐友新能源,主营正极材料。此外,LGChem参股硫酸镍供应商Kemco公司、与锂矿企业Pilbara Minerals在韩国共建锂加工厂。3.2.5 三星SDI三星SDI于1999年进入电池领域,2008年与博世合作,正式开发动力电池业务,2018年出货量占全球份额约4.2%、排为第五

  技术路线规划方面,目前三星主要有NCM111和NCM622电池,根据规划,技术朝着“NCM111-NCM622-NCM811-NCM811提升-全固态电池”的路线图升级。从能量密度来看,三星SDI计划第五代产品于2020年达300Wh/kg以上。与此同时,还将改良产品尺寸,引入快充材质和新型材料,向轻量化发展。

  松下是全球最先实现NCA18650+硅碳负极圆柱电池量产的企业,在电化学体系、生产良率与一致性方面居于领先地位;CATL率先实现了NCM811方形电芯的量产,并成功运用于广汽与宝马,技术路线的过渡;LG Chem的优势在于其对化学原料的理解,技术路线为软包电池,是国际上最先掌握层压叠片式软包的企业,而在NCM811的应用上,则落后于宁德时代。

  全球动力电池未来注定走向寡头化。“油电平价”与行业学习曲线带来的价格压力、动力电池需要巨额资本投入、产品研发周期缩短都将加速这一进程。

  1)“油电平价”和动力电池行业“学习曲线年动力电池价格将在目前水平下降一半至$100/KWh。IEA(国际能源署)预计,电池包年产量由1万上升至5万可以降低9%的成本,由10万上升至50万则可以降低12%的成本。因此,扩大生产规模是电池企业取得成本优势的重要手段,这也造成行业现有产能与产能规划远远超出实际需求;2)与集成电路类似,动力电池也是一个重度资本密集行业。全球最大的汽车零部件企业博世曾一度进入动力电池领域,但发现要达到100GWh的生产规模需要200亿欧元的投资,权衡风险收益之后最终选择退出。这说明巨额的资本开支阻碍了潜在对手的进入,使得现有的头部企业能够有机会提高自身的设备利用率;3)电池企业的产品研发周期正在缩短。1991年锂离子电池商用以来基本延续了以钴酸锂/锰酸锂/磷酸铁锂为正极、石墨为负极的电池体系,但近几年来出于对能量密度的要求,正极材料由NCM111向NCM523/NCM622过渡,未来进一步升级到NCM811/NCA/富锂锰基正极、硅碳负极甚至固态电池,对于电池企业来说研发压力陡增,小企业更加难以竞争。此外,出于对动力电池安全性的考量,整车厂选择动力电池供应商需要经过长时间(一般长达2-3年)的测试、验证和筛选,一旦纳入供应链后不会轻易更换供应商,这将进一步巩固和扩大行业领先者优势,促使行业形成寡头竞争。

  目前一线电池厂呈四强争霸格局,未来在技术、产能、客户等方面拥有卡位优势的企业将巩固全球一线地位,行业二线年全球出货量排名前十的电池企业中,具有全球竞争力的只有松下、LG Chem、CATL、三星SDI四家。以中长期视角,从客户卡位、产能规划、技术与管理等角度分析,CATL与LG Chem客户布局全面、产能规划积极、技术路线符合主流趋势、工艺水平领先、高度战略上重视动力电池业务,未来可能进一步巩固行业地位。对于行业二线电池企业来说,车企出于供应链安全的考虑往往会扶持二供、三供,这可能给部分具有技术、成本等差异化优势的二线 客户对比:CATL和LG Chem卡位高端客户群

  。LG Chem基本囊括了所有国际主流车企,而CATL的已配套客户主要为国内车企与合资企业,并逐步打入海外高端供应链,松下的主要客户为特斯拉,三星的主要客户为宝马和大众。

  宁德时代国内客户包括北汽、上汽、吉利、广汽等主流车企,本土市占率可达50%以上;海外客户卡位宝马、大众、本田、丰田等高端车企,成为宝马的主要供应商,软包电池也打入奔驰供应链。LGChem基本囊括国际主流车企,客户布局完善。LGChem目前已经占据了除特斯拉、日系车企以外的绝大部分车企供应链,在国内也与吉利汽车设立了合资企业。

  松下对特斯拉依赖度极高,其他客户方面2019年与丰田合资成立电池厂,客户拓展相对落后其他电池企业。另外,特斯拉2019年开放其电池供应链,未来宁德、LG均有机会进入,预计对松下会有较大冲击。

  三星SDI的客户群体主要集中于宝马和大众,占比分别为44%和56%。但宝马和大众的供应链同时也向其他电池企业开放,目前宁德已经成为宝马动力电池主要供应商,LG和松下也为大众提供动力电池。

  松下先有产能规模较高约为50Gwh,CATL和LG Chem较为接近均为30GWh左右,三星SDI产能规模较小不足10GWh;从产能利用率看,CATL松下三星SDILG Chem。2018年宁德时代产能利用率达到105%,而同时国内整体产能处于过剩状态,2019年一季度整体产能利用率不足30%,也体现了宁德时代优质产能的稀缺性;松下由于特斯拉Model 3的爆发产能利用率也较高达到63%;三星SDI与LG Chem产能利用率分别为35%与30%,其中LG Chem中国、韩国电池基地处于满产状态,美国、波兰由于达产较晚,目前出货量较大拉低了整体水平。

  ,CATL与LG Chem产能规划积极远期超过100Gwh,松下与三星SDI相对保守,远期分别为70Gwh和50Gwh。CATL在福建、青海、溧阳以及德国均有产能基地,与上汽、广汽及东风也合资成立电池厂,预计2022年项目陆续达产之后产能总规模可达148.9Gwh。LG在韩国、美国、波兰、中国南京均有电池基地投资,预计2020年产能规模可达97Gwh,与通用合资电池厂产能规划30Gwh,2022年达产之后可达127Gwh。松下与特斯拉合资工厂专供产能35Gwh,2020年大连、日本(含消费)电池厂达产之后产能分别为9Gwh和30Gwh,预计2020年后产能为74Gwh。三星预计2020年中国、韩国、匈牙利、美国产能分别为38.4Gwh、12Gwh、12Gwh、1Gwh,合计产能49.4Gwh。

  方形和软包是当前以及未来主流封装方式,圆柱电池较为小众。国内情况来看,宁德时代、比亚迪等国内电池巨头均选择方形技术路线年国内装机的市场份额方形电池达到74%。

  由于特斯拉Model 3销量大增,圆柱电池占比较高达到了53%。但方形和软包仍然是车企主流的选择。2019年一季度海外销量靠前的十四款车中,除特斯拉采用圆柱方案外,其余6款采用软包电池、5款采用圆柱电池。

  从技术路线选择来看,全球前六大电池巨头中,方形是最主流的选择,中日韩电池企业均有布局,其中中国宁德时代是方形领域的龙头,比亚迪、韩国三星SDI均以方形产能为主,松下也有意对方形布局;软包电池领域LG具有较强的技术积累,韩国LG和SKI是软包电池的主导供应商,其中SKI是奔驰北美地区动力电池供应商,LG客户涵盖了沃尔沃、雷诺日产、通用、现代、奥迪等多家主流车企,同时LG也是下一代日产Leaf的供应商。

  4.4 业务重心:CATL、LG集中动力电池领域,松下与三星SDI大集团小业务宁德时代脱胎于ATL,主营业务即动力电池,收入占比超过80%。对比其他电池企业为大集团中的某一个业务板块,宁德时代在管理上相对灵活,整体效率最优。

  LGChem为LG电子集团子公司,公司以化学和材料业务起家,1998年开始进入锂电池领域,对于化学材料具有深刻的理解,在正极、隔膜、电解液方面具有雄厚的技术积累。公司积极布局动力电池业务,电池业务资本开支逐年提高,2018年超过100亿,总开支占比超过40%,动力电池带来的收入占比为23%。

  松下动力电池业务属于AIS板块下的能源部门,2018年能源部门收入419亿元,仅占集团业务收入8%,业务利润率为2%。动力电池业务占集团收入比重较小,集团难以聚焦动力电池业务。在管理上由于集团体系过于庞大,难以灵活调整。

  三星SDI是三星集团电子领域的附属产业,目前主要包含半导体显示材料和二次电池业务两个业务板块,其中二次电池包括消费电池、动力电池和储能电池三个板块。2018年二次电池业务收入431亿人民币,在集团中占比不足3%,在集团内部地位不高。(编辑:唐梦婕)

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