鉅大LARGE | 點擊量：2511次 | 2018年04月27日
三巨頭如何稱霸動力電池界：松下/LG化學/三星SDI
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當前，國際汽車巨頭加速推進新能源汽車戰(zhàn)略，進而將間接推動動力電池的爆發(fā)式發(fā)展，這已成為市場和行業(yè)共識。
全球動力電池企業(yè)經歷了10多年的發(fā)展，進入了快速發(fā)展和技術沉淀時期，其中以日本松下、韓國LG化學和三星SDI企業(yè)的行業(yè)影響力最大，他們是如何做到全球頂尖的呢？筆者將從發(fā)展歷程、產業(yè)布局、產品技術、整車客戶關系及市場配套、供應商鏈等維度分析，希望能夠給予國內汽車動力電池一些參考。
觀點一：研發(fā)實力?正確的合作伙伴→成功的關鍵
從發(fā)展歷程來看，國際動力電池企業(yè)大都從20世紀初開始加速動力電池的研發(fā)和積累。那時候動力電池行業(yè)尚處于初級發(fā)展階段，其投資、研發(fā)、技術攻關都是高壁壘產物，導致動力電池供應商較少，動力電池研發(fā)和動力電池產能均相對集中。
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后來，受制于能源、環(huán)境等多重因素的影響，新能源汽車產業(yè)開始迅速發(fā)展。，動力電池企業(yè)于是紛紛加大同整車企業(yè)、科技企業(yè)、零部件企業(yè)的多元合作，如松下與特斯拉、LG化學與韓國現代、三星SDI收購MBSS并同寶馬建立了穩(wěn)定、長久的合作關系。正是因為整車企業(yè)給予的持續(xù)信任和采購支持，起步階段的動力電池企業(yè)才成功奠定了厚實的基礎。
觀點二：產業(yè)布局?新能源汽車大市場→尋找釋放產能需求空間
從產業(yè)布局角度來看，動力電池的發(fā)展需要有新能源汽車大市場的支撐，才能有效釋放產能需求，實現研發(fā)-生產-銷售的閉環(huán)循環(huán)。
目前，松下、LG化學、三星SDI均在中美日韓等國家實現了基地布局，而正是因為特斯拉、雪佛蘭Volt等新能源汽車在美國擁有良好的市場環(huán)境和需求，才釋放了松下電池產能需求，為松下電池贏得了發(fā)展先機。
觀點三：技術路線?產品性能→形成核心競爭力
從技術角度來看，目前動力電池三元技術路線已得到確認，三元正極材料、石墨負極為國際主流路線。技術路線的選擇至關重要，動力電池知名企業(yè)AESC因為正極路線的選擇錯誤，走到了被淘汰的邊緣。
松下電池通過使用NCA正極材料，18650向21700轉變，提升了動力電池的能量密度，依靠持續(xù)的技術革新與產品創(chuàng)新及，贏得了強大的市場競爭力；而LG化學利用大量化學材料的產品線協同開發(fā)鋰電池，通過規(guī)模化生產有效降低成本，具有品質和價格雙重優(yōu)勢；三星SDI電池領域涉足面廣，雖然積極跟進但未專注于汽車動力電池項目，公司NCM和NCA產品與LG化學均存在一定差距。據蘋果公司創(chuàng)始人喬布斯的觀點，創(chuàng)立經久不衰的公司需要偉大的產品，這也說明動力電池的核心競爭力在于產品本身品質與性能。請加工業(yè)智能化公眾微信號：robotinfo馬云都在關注
觀點四：整車關系?市場配套?市場規(guī)模→搶占未來市場制高點
整車企業(yè)的產量和采購量決定著動力電池的搭載量，但由于動力電池是新能源汽車最核心的零部件，成本占比超過40%，且動力電池投資大、研發(fā)和技術壁壘高、認證時間長，這就促成了動力電池企業(yè)和整車廠商捆綁式合作的潮流。
目前，動力電池企業(yè)主要存在戰(zhàn)略客戶和合作客戶兩大類型，如松下與特斯拉，三星SDI與寶馬形成長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作伙伴關系，而LG化學因為產品品質優(yōu)秀、產量充足、價格相對低廉而成為大多車企的合作伙伴。顯然，建立“整車-動力電池”的整零關系舉足輕重。
近年來，日韓動力電池廠商出貨量大幅增長，2016年松下、LG化學、三星SDI出貨量占國外市場的76%。當前，新能源汽車尚未形成規(guī)模化市場，動力電池企業(yè)多采用低價策略以占領市場，競爭日趨白熱化。
由于動力電池品類繁多，各電池企業(yè)產品形式及種類豐富，為加大市場配套份額使出了“十八般武藝”。以LG化學為典型，根據市場需求設計出首例階梯式軟包電池和六角形軟包電池，滿足不同車型對動力電池形狀大小的要求，積攢了眾多客戶。因此，提高市場配套和占領市場份額是企業(yè)的當務之急，這樣才利于動力電池企業(yè)搶占未來更大的市場“蛋糕”。
觀點五：零部件供應?核心件自制兼全球采購→保障質量和產能供給
隨著動力電池產業(yè)的發(fā)展，零部件供應全球化將成為趨勢，產品同質化特征或將越來越明顯。
松下、LG化學、三星SDI等企業(yè)一方面強化國際化材料供應鏈的培育，以不斷降低成本，另一方面加強核心件的自制能力，以差異化競爭來提升產品利潤空間，同時進一步提升產能供給能力和實現產品質量保障。
綜合上述分析，頂尖動力電池企業(yè)的發(fā)展大抵講究“持久戰(zhàn)”，在把握趨勢的大前提下，始終堅持合作共贏的理念、謀劃合理的戰(zhàn)略布局、持續(xù)推進技術研發(fā)與創(chuàng)新、精耕細作行業(yè)市場、持續(xù)優(yōu)化供應鏈，通過充分的大投資，才贏得了今天的行業(yè)影響力，成功經驗值得學習借鑒。
他山之石可以攻玉。隨著我國新能源汽車產業(yè)政策激勵力度逐步下降，且本土動力電池企業(yè)將參與到國際競爭，結合我國實際情況，相關電池企業(yè)可以參考如下建議：
·加強與整車企業(yè)的研發(fā)協作與技術攻關，在創(chuàng)新方面進行深度合作，前提要保障合作目標的一致性，合作時間的持久性，比如松下與特斯拉近10年的戰(zhàn)略合作關系。
·加快提升動力電池行業(yè)集中度，優(yōu)化產品結構并積極調控需求與供給之間的動態(tài)平衡。在此基礎上，集中行業(yè)資源實現三元鋰電池和全固態(tài)鋰電池的全新突破。
·保持企業(yè)差異化產品競爭能力，既要提升動力電池核心材料的自制能力，同時要整合全球化資源，走“質、量、價格、品牌”的效益型發(fā)展道路。
動力電池正極材料之爭誰將笑到最后？
新能源汽車是汽車發(fā)展的方向，動力電池是新能源汽車的心臟，其技術水平及產業(yè)發(fā)展對電動汽車的規(guī)模化應用意義重大。隨著動力電池產業(yè)集中度的提升，以及技術路線的逐漸成熟，未來的動力電池將向著更安全、更長壽、充電速度更快的方向發(fā)展。請加工業(yè)智能化公眾微信號：robotinfo馬云都在關注
目前動力電池正極材料技術路線有很多，主要圍繞著磷酸鐵鋰、三元材料、鈷酸鋰、錳酸鋰這四種，那么隨著技術的不斷進步，哪一種正極材料技術路線在動力電池領域更具有競爭力呢？
動力電池正極材料產業(yè)化現狀
磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰由于安全性好，循環(huán)壽命長，原材料資源豐富，不造成環(huán)境污染而在中國得到了以BYD為首的眾多動力電池廠家的追捧。我國磷酸鐵鋰技術路線的成功是國外主流動力電池廠家始料未及的。
磷酸鐵鋰優(yōu)點有很多，但缺點也很明顯，除了低溫下循環(huán)性能極差以外，最主要的缺陷是其導電率和振實密度低，其能量密度只有120-150wh/kg。2016年底國家出臺按能量密度進行動力電池的補貼，這可能會阻礙磷酸鐵鋰動力電池的發(fā)展，但磷酸鐵鋰在電動大巴上的使用具有不可替代性，未來市場空間依舊廣闊。
目前采用磷酸鐵鋰的電池廠家有比亞迪、北大先行、深圳沃特碼、合肥國軒等。未來磷酸鐵鋰會朝著提高能量密度的方向發(fā)展，可以考慮采用石墨烯、碳納米管等添加劑來提高倍率容量，或者采用磷酸錳鐵鋰提高電壓，進而提高15-20%的能量密度。
酸鋰與鎳酸鋰
鈷酸鋰是最早進行商業(yè)化應用的鋰電池正極材料，第一代商業(yè)化應用的鋰離子電池就是SONY在1990年推向市場的鈷酸鋰鋰離子電池，隨后在消費類產品中得到大規(guī)模應用。
但是鈷酸鋰最大的缺點就是質量比容量低，理論極限是274mAh/g，出于結構的穩(wěn)定性考慮，實際應用中只能達到137mAh/g。同時由于地球上鈷元素的儲量比較低，因此導致鈷酸鋰的成本偏高，難以在動力電池領域大規(guī)模普及。
與鈷酸鋰相似，理想的鎳酸鋰為α-NaFeO2型六方層狀結構，鎳酸鋰正極材料理論容量為275mAh/g，實際可達180-200mAh/g，平均嵌鋰電位約為3.8V。相對于鈷酸鋰來說，鎳的儲量比鈷大，價格也相對便宜，但是鎳酸鋰合成困難，循環(huán)性能差，純相鎳酸鋰實用性不大。
部分動力電池電極材料六大指標對比圖
錳酸鋰
錳酸鋰由于與目前普遍使用的鈷酸鋰、三元材料性質非常接近，其電池生產工藝非常成熟，動力電池生產線與現有生產線基本兼容，特別日韓擬采用18650型電池組合成動力電池模塊的技術思路，使錳酸鋰動力電池生產更容易實現。
錳酸鋰最大的缺點就是高溫循環(huán)性能較差，但相較于磷酸鐵鋰，它也有著自己獨特的優(yōu)勢。
（1）錳酸鋰的體積比能量優(yōu)于磷酸鐵鋰
錳酸鋰的容量比磷酸鐵鋰低約25%，但其電壓比磷酸鐵鋰高15%，且錳酸鋰的壓實密度高約40%，因此錳酸鋰的體積比能量高于磷酸鐵鋰25-30%。
（2）錳酸鋰的一致性優(yōu)于磷酸鐵鋰
由于錳酸鋰產品不含碳，因此產品的性能參數穩(wěn)定，一致性好對動力電池生產十分有利。
錳酸鋰的尖晶石結構
目前日本桑尼，我國中信國安、蘇州星恒等企業(yè)都在研發(fā)生產錳酸鋰動力電池，未來在低速電動車以及續(xù)航里程不高的電動車等領域將有不錯的市場。
三元材料
三元材料主要有鎳鈷鋁酸鋰（NCA）和鎳鈷錳酸鋰（NCM）兩種，其中NCA是目前商業(yè)化正極材料中比容量最高的材料。
鎳鈷鋁酸鋰（NCA）
因為Co和Ni具有相似的電子構型，相似的化學性質，離子尺寸差異也很小，鎳酸鋰和鈷酸鋰可以發(fā)生等價置換形成連續(xù)固溶體并保持層狀的α-NaFeO2結構，為了得到更加穩(wěn)定的高鎳固溶體材料，除了加入鈷以外，添加Al可以進一步提高材料的穩(wěn)定性和安全性，這樣就形成了鎳鈷鋁酸鋰三元材料。
盡管NCA具有很高的比容量，但其缺點也很明顯，未來發(fā)展趨勢是開發(fā)高鎳低鈷NCA來降低成本提高容量；以及研發(fā)高壓實NCA來提高體積比；另外采用包覆工藝降低NCA對濕度的敏感性。
目前美國特斯拉采用的是NCA正極材料動力電池，技術處于領跑地位，日本松下采用NCA和硅碳負極組合制成的18650型電池容量高達3500mAh,循環(huán)壽命2000次以上；種種跡象表明，NCA正極材料在動力電池應用中具有很大的競爭力。
鎳鈷錳酸鋰（NCM）
鎳鈷錳酸鋰（NCM）三元材料的比容量高、循環(huán)壽命長、安全性好、價格低廉的優(yōu)點是毋庸置疑的，但它同樣具有平臺相對較低，首次充放電效率低的缺點。
目前采用鎳鈷錳酸鋰（NCM）的主要有韓國LG、浙江微宏動力以及珠海銀隆，在未來，NCM發(fā)展趨勢主要是制造低鈷層狀三元材料，主要原因是鈷是稀缺資源，減少用量可降低成本；另一個方向就是發(fā)展高鎳層狀三元材料，雖然高鎳體系合成難度大，易發(fā)生鋰鎳混排，但是鎳含量的增加可以顯著提高克容量，高鎳體系是動力電池的理想材料之一。除此之外，NCM同樣要注意材料吸水的問題。
現階段，國內有些廠家采用三元NCM/鈦酸鋰負極組合的技術路線，避免了碳負極可能存在的鋰枝晶生成所造成安全性和循環(huán)性差的問題。采用此模塊生產的動力電池具有安全性好，充放電倍率高，循環(huán)壽命長（可達5000-10000次）的特點，因而在動力電池領域備受關注。
總結
政策所趨，未來動力電池行業(yè)市場廣闊，三年內新能源汽車用動力電池市場年平均增長率可達50%左右，但是整個電池行業(yè)競爭激烈，行業(yè)的整合正在持續(xù)進行，動力電池市場需求將進一步向優(yōu)勢企業(yè)集中。
而在技術路線方面，目前商用鋰離子動力電池正極材料主要有錳酸鋰(LMO)、磷酸鐵鋰(LFP)、三元材料(NMC)，每種材料都有自己的優(yōu)勢和缺陷，有自身的應用領域和市場需求。其中電動工具、HEV和電動自行車是LMO的主要應用領域，新能源公共交通大巴、出租車將仍以LFP為主。在未來，動力電池領域最有可能出現的局面將是磷酸鐵鋰和三元材料并駕齊驅。
三元鋰正極材料的發(fā)展現狀
隨著新建產能的陸續(xù)完工投產，今年以來以三元鋰材料為正極的動力電池已經大范圍取代了過去以磷酸鐵鋰材料為正極的動力電池。作為這樣一個變化的結果，三元鋰材料中需求彈性最大的原材料鈷就如我年初文章中所提及的那樣價格一路上揚。但是三元鋰材料究竟是什么，什么是NCM、NCA，什么又是111、532、622和811，其未來又會如何發(fā)展，就請聽我慢慢道來。
根據定義所謂三元材料是指由三種化學成分(元素)，組分(單質及化合物)或部分(零件)組成的材料整體。在鋰電池的正極材料中其一般均指的是化學組成為LiNixXyCozO2的材料。其中X為Mn時就是NCM，而X為Al時指的就是NCA。而所謂111、523、622和811則均指的是NCM材料中x、y、z三個數字的比例，比如622中的x：y：z就等于6：2：2，其化學組成就是LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2。其實從材料的微觀結構來看，NCA和NCM非常類似，所以其與NCM類似也有很多不同元素比例的亞種，但是由于其中真正走向產業(yè)化規(guī)模制造的目前只有松下為首在使用的LiNi0.8Al0.05Co0.15O2，因而最后NCA就演變成了對它的特指。
由此可見所謂三元材料其實指的是一大類材料，那么問題也就來了，究竟其中的哪一種才是未來的發(fā)展方向呢?從目前流行的幾篇賣方報告來看，大家對于NCM的發(fā)展預期是比較一致的，最早是111，隨后是532，而接下來是不少電芯龍頭企業(yè)要上的622，未來則會變成811。這樣的發(fā)展趨勢是因為在NCM材料中Ni和Co是主要的活性材料，而Mn只是為了在充放電過程中維持材料的穩(wěn)定性而添加的，其中鋰離子的遷移活性很弱，而Ni相比Co電壓更高，且容量更大，因此為了不斷提升材料的比容量，其發(fā)展趨勢必然是向著Ni越來越多，Mn越來越少的方向進步，因此自然而然是由111到523再到622最后到811(如表一)。
表一、各類NCM材料的比容量
來源：《高能量密度鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢》
但對于未來是NCM還是NCA，這些報告中的觀點卻大相徑庭。然而究竟孰是孰非，即便是產業(yè)界也難以得出一致的結論。事實上，NCA和NCM是非常相似的兩種鋰電正極材料，均是由鈷酸鋰發(fā)展而來——其中Ni和Co是主要的電活性原子Al和Mn起的只是穩(wěn)定材料結構的作用。因此無論是NCM還是NCA，未來是誰關鍵還是得看產業(yè)化應用后誰的Ni含量更高，兩條技術路線本身并沒有什么高下之分，甚至NCM由于Mn的穩(wěn)定性更好還可能有著安全性上的優(yōu)勢。
來源：高工鋰電
但就目前的情況看，已經產業(yè)化應用的Tesla電池中的正極材料NCA中Ni含量已經達到了80%，日本住友最新的實驗品種甚至已經超過了85%，而NCM中可與NCA一較高下的811還遠未能實現產業(yè)化應用，可見在一段時間內，最高端容量型鋰電的市場還將主要是NCA路線。而我國由于NCA制造技術和供應鏈的落后，短期內難以出現大規(guī)模的NCA電池產能，要想與日韓一較高下，恐怕只能寄托于國內技術領先企業(yè)在811上的后來居上了。
幸運的是622的技術難關已被突破，當升、杉杉等正極材料企業(yè)都有了成規(guī)模的622材料供應能力，而國軒、CATL等電芯企業(yè)也已經實現了622電池的產業(yè)化應用，那么在一兩年后的未來，讓811走進汽車里也并非完全不可能。因此對于深耕這一領域的投資者而言，在產能結構性過剩和2020年實現300Wh/kg能量密度的目標背景下，尋找到這樣一個具有實現811產業(yè)化技術潛力的投資標的就顯得尤為重要了。
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