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【独家】全球锂离子电池产业格局发展变化分析

来源:中国电池杂志-中国电池网作者:真锂研究/墨柯  2013-10-21 15:15点击: 二维码
全球经济的发展已经进入到了“创新驱动”的阶段,这在锂电产业链上体现得更为明显。这种创新,包括技术创新、生产方式创新、营销模式创新等各方面。创新的目的在于为消费者提供性价比

全球经济的发展已经进入到了“创新驱动”的阶段,这在锂电产业链上体现得更为明显。这种创新,包括技术创新、生产方式创新、营销模式创新等各方面。创新的目的在于为消费者提供性价比更高的产品,或是让消费者更快地接受。谁实施了创新,走在了其他企业的前面,谁就能获得比别人更大的发展机会。

全球锂电产业格局现阶段主要是中日韩三国之间的竞争,因其在未来电动汽车和智能电网领域的重要性,美欧也欲全力挤入。目前,各自均在“创新驱动”方面狠下功夫:日本企业希望保持技术领先一步的同时在市场创新方面努力;韩国企业将成本战略运用得游刃有余的同时跟踪日本的新技术开发;中国企业在努力开拓替代市场以转移韩国企业的成本竞争压力;欧洲企业寄希望于锂硫电池等下一代二次锂电池;美国寄希望于锂硫电池的同时,希望在下一代锂离子电池领域取得某个点的突破。下面是本期部分内容摘要:

日本企业的优势在于技术领先,这是中韩企业短期内难以赶超的,需要继续利用好这一优势。经过这几年的状况,日本企业已经痛苦地得出结论:要想维持生存和发展,就只能通过持续不断的技术创新走在韩国企业的前面,在每一项具体技术发散之前就赚取到足够的利润,然后才有资本与韩国企业打价格战。

就锂离子电池技术而言,目前正处于向下一代锂离子电池技术过渡的阶段,二者的区分主要就是看电池能量密度是否超过250Wh/kg。鉴于锂离子电池能量密度的提高,关键在于材料技术,因此,下一代锂离子电池技术开发的核心工作是材料,特别是正极材料负极材料、电解质材料和隔膜材料这四大关键材料,其中正极材料是重中之重。在正极材料技术的开发上,日本已经形成了一个较为完整的体系,见图1,研发热点是那些能量密度在200mAh/g以上的正极材料技术。目前在产业领域,正极材料技术开发的热点是NCA材料和富锂锰基材料(OLO,亦即固溶体类正极材料)。特别是后者,因其能量密度在250mAh/g以上而更受关注。

从图1可以看到,理论能量密度比OLO更高的正极材料还有很多,如Li2MPO4F、LiMSiO4、有机化合物等,特别是有机化合物,理论容量最大可达到近1,000mAh/g。而且不使用重金属。因此具备重量轻,资源限制少的优势。不过,有机化合物正极材料的理论能量密度虽然很高,但是锂电位却比较低,大多只有2~3.5V。因此,要想实现与目前的锂离子电池相同的能量密度,至少要找到具备400~600mAh/g容量的有机化合物。目前也有很多日本企业在这方面努力,其中就包括松下、本田、村田制作所(Murata,电子零件专业制造商,已深入锂电领域)等知名企业。

要坚持在技术方面领先一步,当然就不能局限在锂离子电池领域,而应该放眼整个二次锂电池。二次锂电池主要有两大类,一类是正极材料采用含锂的氧化物的电池,就是现在的锂离子电池;另一类是负极材料采用金属锂的电池,这一类电池主要包括锂硫电池和锂空气电池,以及目前尚未统一名称的一些新型二次锂电池。现阶段市场占据绝对统治地位的是锂离子电池。中国电池杂志-中国电池网战略合作机构——真锂研究认为,二次锂电池的发展方向总体上沿着“锂离子电池→锂硫电池→锂空气电池”的道路前进。

不过,日本企业总体上还是将工作重心放在了下一代锂离子电池技术的开发上,通过前面的介绍也可以看到,日本企业认为,开发出能量密度达600mAh/g的有机化合物正极材料(目前能量密度较高的钴酸锂材料也不过150 mAh/g左右)技术,还是不难办到的。如果能开发出离子电导率达10-2S/cm的固态电解质技术,也可以使锂离子电池的能量密度大幅度提高。

在降低制造成本方面,日本也一直在努力。在锂电产业链中,之前只有日本的锂离子电池企业为了降低制造成本而不断将产能转移到中国大陆,在材料的采购上页经历了一个由采购日本材料企业的产品到采购中国材料企业产品的过程,这些都是为了与韩国企业竞争而被迫采取的策略。基于此,日本的一些有识之士不断呼吁日本企业要具有更大的冒险精神,鼓励日本的材料企业甚至设备企业到中国去生产,以支持本国锂离子电池企业的发展。目前已有不少日本材料企业前往中国沿海地区设厂,如三菱化学(MCC)、旭硝子清美化学(AGC Seimi Chemical)、宇部兴产(UBE)、三井化学(Mitsui Chem.)、JFE化学、日立化成(Hitachi Chem.)等等;不过,锂离子电池制造设备方面目前尚无相关消息,以日本人普遍保守的心态加上近期糟糕的中日关系,估计近几年也不会有相关消息传出。

日本材料企业向中国转移产能,在一定程度上可以降低制造成本,但要看成本降低的幅度是否足够对韩国企业形成一定的竞争力才行。日立化成仅仅把负极材料生产的后工序放在烟台,它认为只有这样才不会造成技术外泄,但是,这么保守的做法并不能降低多少成本。因此,松下和索尼是否会买账,还是个问题。三菱化学的态度相对开放一些,它的发展前景也可能更好一些。不过,不管持有什么态度,这些日本材料企业目前基本上都是将产能迁往中国沿海地区,而现阶段中国沿海地区的制造成本日益高涨,就连中国企业都受不了成本的压力而在考虑将工厂内迁。中国电池杂志-中国电池网战略合作机构——真锂研究认为,日本企业的这些努力并不足够。

2012年中国锂离子电池电芯企业前10强(以产销量计)     单位:万kWh

对于现有这一代锂离子电池及其材料,日本企业之前确定主攻高端市场,但为扩充产能而投入的庞大资金,因市场惨淡而在短期内很难回收。市场惨淡的主要原因就在于电池性能难以满足需求。现在,很多日本企业正在考虑转移目标市场,向那些侧重价格的中低端市场进军。日本锂离子电池和材料企业都正在努力降低制造成本,就是为了这个目标而去的。不过,在降低目标市场的要求的同时,日本企业还是侧重这些市场中的高端产品需求,以避免与韩中企业直面竞争,因为日本锂离子电池产品在价格方面无论怎么做都无法与韩中企业竞争。目前在电动三轮车和低速电动汽车市场,日本就是这么在做的。

目前,低速电动车辆的发展在日本形成了一股潮流。在日本这股电动车辆小型化的潮流中,锂离子电池企业密切关注并参与其中。2012年全球最大的车用动力锂离子电池企业日本AESC(Automotive Energy Supply Corp.,日产与NEC的合资企业)就在积极开拓电动三轮车和低速电动汽车市场。目前,日本ElecTrike Japan公司开发的三轮电动汽车产品ElecTrike,就确定量产后将采用AESC的4kWh电池模组。

开拓新市场也是属于一种创新,上面提到的低速电动车辆市场对日本企业来说其实也属于开拓新市场,但其他国家的企业也都在开拓这个市场。本部分所述的新市场是指目前锂离子电池企业很少涉及的市场,为汽车燃效提高而服务的市场之前大家仅停留在HEV的概念上,现在在日本企业的努力下,这个市场的范畴正在扩大。

全球主要国家和地区的政府对汽车燃效要求日益严格。在此大背景下,汽车的电动化已势在必行,同时,混合动力车(HEV)中的强混、中混和弱混也都需要考虑加强对所配备电池的使用效果。现在,电源电压为48V的弱混电池组呈现出迅速普及的态势。而在传统汽车方面,也有越来越多的车用系统开始考虑用电池电力驱动,如汽车的怠速停止系统(ISS)就可以配备12V电池组等,这样,汽柴油就可以更专注地用来驱动车辆前进,同样可以达到提高燃效的目的,据观测可将燃效提高10~15%。

HEV和ISS虽然每辆车使用的电池不多,但市场规模非常大。统计数据显示,2012年全球新登记车辆为6,800万辆,如果平均每辆车能够用上100Wh的锂离子电池,那就会新造出一个规模高达680万kWh的巨大市场。因此,日本锂离子电池企业目前纷纷把目光瞄准了这个新市场。

韩国企业的锂离子电池产品在持续大幅度降低,不仅日本企业深受其苦,中国企业也越来越难以忍受。中国企业不想关门的话,就得把电池价格降得比韩国企业还低。要做到这一点,目前来看似乎只有两个办法:一是通过持续压低材料采购成本来实现;二是通过改变材料的应用来实现,如将正极材料由100%的钴酸锂变为“50%钴酸锂+50%锰酸锂”等。当然,扩大规模也是一个办法,只是中国企业无论怎么扩大规模,也不可能取得三星SDI那样的规模优势。中国电池杂志-中国电池网战略合作机构——真锂研究的统计显示,2012年三星SDI的销量几乎与中国前10强相当。

尽管如此,还是有很多中国企业致力于扩大规模。扩大规模需要大量资金,这对以民营企业为主体的中国企业来说,是个不小的压力。特别是现在资金为王的时代,银行惜贷,中国的投资者又偏偏喜欢锦上添花而不是雪中送炭,因此,扩规模很容易造成企业的资金链断裂,最后企业会被一根稻草压垮。深圳邦凯就差一点出现了这种情况,所以有了2013年08月的“债务门”,一家年营收5亿元的企业差点被区区280万元债务问题难倒。

像邦凯这样遭遇资金链断裂风险的中国锂离子电池知名企业并非个案,而是几乎成了行业的普遍现象,比亚迪(BYD,002594.SZ,01211.HK)、比克(Nasdaq:CBAK)等行业的龙头企业亦未能幸免。中国规模最大锂离子电池企业天津力神,虽然有央企中海油这个大股东支持,不愁资金,但今年的运营也出现了一点问题。2013年上半年天津力神实现营收15.61亿元,净利润则为亏损9,566.68万元。

解决问题的办法其实也有,如集体应对韩国企业、将生产基地迁往中西部地区、企业兼并以建立规模优势、开拓新的市场等等。其中有一些已经在做,如迁移生产基地到成本洼地、开拓新市场等,这两年移动电源市场的兴起就挽救了不少中国锂离子电池企业。有一些办法就比较难操作,如集体应对韩国企业,不仅需要电池企业参与,更需要材料企业参与,这就需要有机构居中组织和协调。行业协会做这种事其实最合适,但由于历史原因,中国的行业协会实际上难以起到这方面的作用。中国企业长期呈现一盘散沙的局面。而在企业并购以抱团取暖提高竞争力方面,目前也没有相关的案例出现。

为了求生存图发展,善于单打独斗的中国企业恐怕还是得将精力侧重在创新能力的提高上。上面提到的开拓移动电源新市场就是一种创新。创造新市场是创新,改造老市场也是创新,如何想办法加快锂离子电池替代铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池的速度也是一种创新。除此之外,也还可以找到其他的创新办法。迁移生产基地到成本洼地以降低制造成本当然是一种办法,但不是只有这一条路可以考虑,其实,通过生产方式的再创新,同样也可以达到降低制造成本的目的。

如何清楚地认识自身并做好定位,也是中国企业需要加强的一方面。锂离子电池的应用,也在因不同细分市场的不同需求有着越来越显著的不同,总的来说可从性能(能量密度、功率密度等)、价格来区分,也就是性价比。现阶段,有的细分市场对价格很敏感,如笔记本电脑、移动电源、便携代步车、电动自行车、电动三轮车、低速电动汽车、电动工具、移动基站电源等市场。这些细分市场除了前两者之外,其他基本上都是锂离子电池替代铅酸电池等其他二次电池的替代市场。而且这些下游应用市场的产能基本上集中在中国,是最适合中国锂离子电池技术水平也是最适合中国企业去开拓的市场。

目前中国的这些细分市场每一个的容量都很大,发展前景也都非常光明。以电动自行车市场为例,真锂研究预测2015年全球电动自行车用锂离子电池需求量就将超过1,352.66万kWh,这已经比2012年中国锂离子电池企业(包括日资属性的ATL在内)的全部销量还要多(中国电池杂志-中国电池网战略合作机构——真锂研究的统计显示,2012年中国企业锂离子电池销量为895.02万kWh,较2011年的665.89万kWh增长了34.41%)。鉴于全球电动自行车产能90%以上集中在中国,因此采购中国企业锂离子电池产品的电动自行车自然不会少。就是中国电动自行车市场2015年的锂离子电池需求量也将达到651.17万kWh。

现在这些市场已经被韩国企业盯上,所以三星SDI才会挑起价格战。在对电池的需求已经到了一个细分阶段的情况下,中国企业首先需要全面、准确评估自身实力,再确定好自己要主攻的细分市场,然后集中精力搞创新,这种创新更多体现在生产方式的创新、市场营销的创新等方面。只有这样中国企业才能应对韩国企业的挑战。

锂离子电池技术发展也正在向能量密度超过250Wh/ kg的下一代锂离子电池前进。而现有这一代锂离子电池产业链,基本上为中日韩三国垄断,其他国家和地区根本没有机会。鉴于交通工具电动化不可逆转的发展态势,动力电池技术的重要性已经毋庸置疑。真锂研究认为,欧洲各国政府及其企业已基本达成一致意见:基本放弃现有这一代锂离子电池技术,只是在通过与亚洲企业的合作取得一些电池制造经验,把全部的放在了下一代二次锂电池技术的开发上。

德国政府已经明确表态侧重开发锂硫电池等下一代二次锂电池技术,提出了2020年要达到500Wh/kg的锂硫电池能量密度目标。而德国企业和科研机构更是雄心勃勃,为此制定了1,000Wh/kg的目标。虽然目标定得比较高,但科研工作的成果一般是循序渐进的,很难出现跳跃性的发展。因此,在产业化技术开发上,现阶段欧洲出现了一些介于锂离子电池和锂硫电池之间的新形态电池技术,如法国BatScap开发的、自称为锂金属聚合物电池(LMP锂电池,实际上就是钒锂电池)的产品、由德国DBM Energy公司和Lekker Energie公司联合研制的蜂鸟阿尔法聚合物技术——KOLIBRI锂电池技术等等。这些新形态电池技术虽然不一定能在市场上取得成功,但一定会促进锂硫电池和锂空气电池的研发进程,是欧洲国家迈进二次锂电池产业的有效过渡。而且,在这个过程中,欧洲的二次锂电池配套产业也会慢慢发展起来。

奥巴马上台之初,雄心勃勃地要在锂离子电池产业领域打破中日韩三国垄断的格局,以配合其电动汽车发展战略,但因为配套产业很不完整,跟不上步伐,拥有领先技术的美国并没有将锂离子电池产业发展起来。奥巴马的第二任期开始之后,美国政府不得不谋求改变。相关信息显示,美国的做法目前已基本确定,不再重点扶持现有这一代锂离子电池技术,而是争取在下一代锂离子电池技术方面实现产业化突破,另外,重点开发锂硫电池、锂空气电池等下一代二次锂电池技术并在产业化方面取得领先。

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[责任编辑:赵卓然]

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