对于锂离子电池而言,正极材料对其能量密度有着决定性的影响。目前,提升正极材料能量密度的方面主要有两种,一种是提高材料克容量,对应高镍化路线,另一种是提升材料电压,对应单晶化路线。近几年来,高镍化一直是三元材料最为主流的发展方向。然而,随着上半年国内新能源汽车自燃问题的频繁出现,高镍三元材料体系颇受市场争议。受此影响,安全性表现更好的单晶中镍三元材料近期迎来复苏行情。
1、什么是单晶三元材料？
与NCM523、NCM622、NCM811等型号根据镍钴锰比例定义不同,单晶三元材料是根据材料本身的形貌来命名的。从形貌上看,单晶为单个分散颗粒,而与之对应的多晶三元材料则是一次颗粒团聚的二次颗粒。
对比单晶与多晶三元材料性能,单晶三元材料体系在安全性能与循环性能方面表现更为优异,压实也相对较好；在镍钴锰比例相同的情况下,单晶三元材料的克容量要稍逊色于多晶三元材料,但由于单晶三元材料的电压更高,因此材料整体的能量密度会高于多晶三元材料。就笔者的了解,目前国内部分单晶高电压5系材料的能量密度与多晶高镍三元体系相差不大。
单晶三元材料的缺点则在于倍率性能表现不佳,且生产工艺更为复杂,材料价格相对较高。
2、单晶三元材料规模增长动力市场应用广泛
虽然国内外一直有对单晶三元材料的研究,但只有国内进入大规模应用阶段,这在一定程度上是由电池包外形决定的。
2015年前,国内单晶三元材料仅少量应用于消费类市场,用于掺杂或者替代部分高价的钴酸锂正极,比如苹果的部分IPAD平板中,就有使用掺杂了单晶三元材料的钴酸锂电池。国内单晶三元材料真正大规模上量的时间点在2017年下半年,因宁德时代等国内龙头电池企业开始在动力电池上使用单晶三元材料作为正极。
据鑫椤资讯调研数据显示,2017年国内单晶三元正极材料产量不足万吨,进入2018年以后,国内单晶三元材料产量迅速增长,年产量跃升至4.9万吨左右,90%以上的单晶三元材料应用在动力电池领域。在此轮放量行情中,贵州振华、长远锂科、容百科技、厦门钨业等企业凭借着技术研发上的先入优势,占尽先机,产量增长情况明显好于行业平均水平。
2019年,国内单晶三元材料市场规模继续攀升,总产量达到7.9万吨,但在动力电池市场的应用比例有所下降,因动力电池市场出现供过于求,单晶三元材料的市场库存有所提高。
3、单晶三元材料市占率回升5系占比过半
2017年-2019年期间,国产单晶三元材料市占率一直在迅速提升,在2019年一季度前后达到峰值,在45%上下。2019年二季度后,随着多晶高镍三元材料的兴起以及国内动力电池市场整体的大幅滑坡,单晶三元材料的市占率出现回落,市占率最低时一度跌破30%。
不过就鑫椤资讯近期从市场上了解到的情况来看,随着新能源汽车自燃事件的频繁出现,国内单晶高电压三元材料体系的需求已经开始出现回暖势头,8月国内单晶三元材料市占率约为35.5%,为年内新高。
分型号来看,国内的单晶三元材料以5系占比最高,6系次之,3系与高镍三元材料的占比微乎其微。
不过与传统的NCM523、NCM622等材料不同,国内单晶三元材料的型号多为Ni55,Ni58以及NCM613等偏组分的三元材料,这一方面是处于降本因素考虑,另一方面也是由于提升镍、锰的占比能够有效提升材料的克容量与电压,从而使得材料总体的能量密度得到提升。
4、单晶三元材料市场集中度极高
国内三元材料市场的龙头集中度不高,CR5集中度仅为48.4%。但是单晶三元材料市场的情况完全不同。由于单晶三元材料具有一定的准入门槛,国内能够大规模生产单晶三元材料的企业并不多,彼此之间的竞争也较为激烈。
据鑫椤资讯统计,2019年国内单晶三元材料产量约为7.9万吨,CR5集中度高达79.0%,贵州振华、长远锂科、厦门钨业等企业领先优势明显,CR3集中度已经超过60%。
总结
对于三元材料体系的发展而言,国内一直以来并不是单单押宝在高镍化路线上,单晶化也是各材料与电池企业的重要研发方向。只不过高镍化路线影响面更广而被市场大量关注,成为国内三元体系发展的明线,而单晶化则成为一条暗线。随着国内对于动力电池安全性能关注度的不断提高,国内单晶三元材料体系有望迎来复苏,预计下半年单晶三元材料的市占率将重新回升至40%以上。而就更长远的预期来看,我们认为三元材料的单晶化与高镍化路线将殊途同归,高镍低钴乃至高镍无钴的单晶三元材料体系将会成为国内动力电池市场的主流应用品种。
