電池電芯材料關鍵技術介紹！

正極、負極、電解液、鋰電銅箔、隔膜是鋰電池主要直接材料。

2015-2021年中國五大關鍵電池材料市場占比變化

數(shù)據(jù)來源：EVTank

正極材料是最主要的材料成本，占比約55%。鋰離子電池主要以正極材料不同分為磷酸鐵鋰電池和三元電池，動力電池二者均有，儲能電池目前國內(nèi)幾乎均為磷酸鐵鋰電池。

負極材料占總成本約14%，包括人造石墨和天然石墨。人造石墨可用于動力電池和儲能電池，而天然石墨多用于消費電池。

電解液占總成本約13%，其主要成分為溶質(zhì)、溶劑和添加劑。溶質(zhì)包括LiPF6和新型鋰鹽LiFSI，是主要成本來源。溶劑以環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯為主，包括PC、EC、DMC、DEC和EMC等，添加劑主要用于成膜、過充保護、耐低溫、阻燃、提升倍率等，常見產(chǎn)品包括VC、FEC、PS、LiBOB、DTD、LiDFOB等。

鋰電銅箔為電解銅箔，成本占比約8%。鋰電銅箔用于鋰電負極集流體。

隔膜占總材料成本的4%，分為濕法隔膜和干法隔膜。濕法隔膜的主要成本為PE、干法隔膜主成分為PP。

2021年鋰離子電池材料市場結(jié)構(gòu)估算

數(shù)據(jù)來源：EVTank

鋰電池的上游原材料主要包括各類礦產(chǎn)，包括鋰礦，鎳礦，鈷礦，錳礦，鐵礦等金屬資源以及石墨礦、硅、磷酸鹽等非金屬礦產(chǎn)資源，冶煉出來電池原材料，主要包括正極材料，負極材料，隔膜、電解液、鋰電銅箔等。

電池材料產(chǎn)業(yè)鏈全景圖

電池材料上游礦產(chǎn)資源中鈷、鎳、鋰依賴海外進口。中國正極/負極/電解液/隔膜等電池材料的全球市占率分別為55%/92%/86%/73%，但中國的關鍵基礎材料鈷、鎳、鋰僅占全球儲量的1.95%/1.57%/6.31%，鈷/鎳/鋰依賴進口。隨著新能源汽車需求快速增長，鈷/鎳/鋰市場景氣度較高。

磷酸鐵鋰2021-2022年供應偏緊，產(chǎn)能擴張速度加快，2023-2025年存在結(jié)構(gòu)性過剩風險。預計2022年國內(nèi)磷酸鐵鋰出貨約為95萬噸，而年初產(chǎn)能分別為94萬噸，產(chǎn)品供給偏緊張。隨著2023年磷酸鐵鋰產(chǎn)能快速釋放，產(chǎn)能存在結(jié)構(gòu)性過剩風險。

2021-2025年中國磷酸鐵鋰材料企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃及需求量預測（萬噸，不完全統(tǒng)計）

三元材料2022年-2025年供應均偏緊，三元材料企業(yè)產(chǎn)能擴張謹慎。預計2022-2025年國內(nèi)三元材料出貨量分別預測為62/88/123/170萬噸，而各年年初產(chǎn)能分別為62/100/125/155萬噸，產(chǎn)能供給均較為緊張。

2021-2025中國三元材料產(chǎn)能規(guī)劃及需求量預測（萬噸，不完全統(tǒng)計）

磷酸鐵鋰朝著高壓實、低溫性能、高能量密度方向發(fā)展。

磷酸鐵鋰材料性能已接近理論瓶頸，材料本身性能難以大幅提升；目前正在發(fā)展低成本長循環(huán)的磷酸鐵鋰正極材料。目前正在開發(fā)材料包括高壓實密度、快充、高能量密度材料（如磷酸錳鐵鋰)。

三元材料向著高鎳、低鈷（無鈷）、單晶、四元等方向發(fā)展，還向著包覆和摻雜，固態(tài)鋰電材料、富鋰錳基正極材料等技術發(fā)展探索方向，以期進一步提升電池的能量密度和快充性能。

2021-205年石墨負極產(chǎn)能均相對緊張。2021-2025年石墨負極需求量分別預計為78/109/146/196/270萬噸，而當年年初產(chǎn)能分別為53/81/133/213/259萬噸。

2020-2025年中國負極材料企業(yè)產(chǎn)能規(guī)劃及需求量預測（萬噸，不完全統(tǒng)計）

人造石墨負極是主流負極材料，占據(jù)總體市場80%以上市場份額，且市場占比仍在提升。

負極材料細分產(chǎn)品占有率

硅基材料結(jié)合了碳材料高電導率、穩(wěn)定性及硅材料高容量優(yōu)點，成為當前動力電池提容最佳之選。在動力領域?qū)?%-10%的氧化亞硅和石墨復合，3C領域?qū)⒓{米硅與石墨復合，可使電池能量密度提升5%-10%。

目前硅基材料主要以添加劑形式與人造石墨摻雜，主要應用于圓柱動力電池，產(chǎn)品出口較多。由于硅基材料技術不成熟，硅體積膨脹問題未解決，制備工藝難度大非標準，價格貴，目前主要應用于高端圓柱動力電池。

硅基材料優(yōu)劣勢總結(jié)

新建電解液產(chǎn)能規(guī)模較大，短期內(nèi)存在結(jié)構(gòu)性過剩風險。2022-2023年產(chǎn)能快速擴張，電解液供應緩解。2024-2025年企業(yè)產(chǎn)能存在結(jié)構(gòu)性過剩風險。

2020-2025中國電解液產(chǎn)能及需求量（萬噸）

（不完全統(tǒng)計）

新型鋰鹽未來具有穩(wěn)步提升可能性。目前應用較多的新型鋰鹽為雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）。

新型鋰鹽和添加劑能有效改善電池循環(huán)和高低溫性能，是電解液產(chǎn)品差異化發(fā)展的主要策略。

LiPF6短期內(nèi)仍是最主要鋰鹽，但LiFSI等新型鋰鹽滲透率有望逐步提升。LiPF6存在熱穩(wěn)定性差，對水分敏感，易生成HF等問題，因此開發(fā)新型鋰鹽成為電解液研發(fā)重要方向，LiFSI具有高低溫性能好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，目前正在快速發(fā)展中。

新型鋰鹽分析

新型添加劑開發(fā)和配方將成為企業(yè)核心競爭力和持續(xù)盈利能力的關鍵。隨著鋰電池往高電壓、高鎳化等方向發(fā)展，所需電解液配方，尤其是添加劑使用將越來越復雜，添加劑少量使用即可顯著提升電解液性能，因此性價比很高，未來將是進一步提升企業(yè)競爭力、提高產(chǎn)品附加值的關鍵所在。

新型添加劑分析

鋰電銅箔需求未來年均復合增長超過25%，2022-2024年存在結(jié)構(gòu)性過剩風險。隨著動力電池需求量的快速增長，鋰電銅箔總出貨量將大幅增長。

2020-2025中國鋰電銅箔出貨量及預測（萬噸）（不完全統(tǒng)計）

鋰電銅箔極薄化方向明確，即通過壓縮體積的方式提升電池的能量密度。目前6um占據(jù)市場主流，諾德股份、德?？萍嫉壬贁?shù)企業(yè)已向頭部電池企業(yè)小批量供貨4.5um銅箔產(chǎn)品，其他如龍電華鑫、嘉元科技、中一科技、銅冠銅箔等也加快4.5um銅箔研發(fā)量產(chǎn)化步伐。

極薄銅箔的占比呈上升態(tài)勢

PET銅箔生產(chǎn)工藝是在厚度3.5-6μm的PET塑料薄膜表面采用磁控濺射或真空蒸鍍的方式，制作一層50-80nm的金屬層，然后通過水電鍍的方式，將金屬層加厚到1μm，制作總厚度在5.5-8μm的復合金屬箔，來替代6-8μm的傳統(tǒng)金屬箔。其優(yōu)勢是能提升能量密度（5%-10%）、提高安全性（阻燃結(jié)構(gòu)），劣勢是制造成本升高（70%成品率、制程增加真空磁控濺射或真空蒸鍍）、內(nèi)阻增大（限制高倍率充放電）。

PET銅箔與傳統(tǒng)銅箔對比

隔膜分為濕法隔膜和干法隔膜，濕法隔膜憑借輕薄、低自放電等優(yōu)勢占據(jù)市場主體地位。濕法隔膜厚度低于干法隔膜，有利于提升電池能量密度。干法隔膜主要優(yōu)點是低成本、耐過充和高安全性。

2021年濕法隔膜市場集中度上升，TOP3占比78%，主要系濕法隔膜企業(yè)下半年頭部企業(yè)新產(chǎn)線投產(chǎn)，帶動出貨量上升。

2020-2022年中國濕法隔膜和干法隔膜產(chǎn)能及需求量（億平方米，不完全統(tǒng)計）

隔膜因其基材、涂布漿料及工藝難度較高而具有高進入壁壘，其難度主要來自原料選擇和配比、隔膜設備及精確控制技術，其中新型隔膜基材和涂覆隔膜成為重點研發(fā)方向。

新型隔膜基材，提高電池倍率和安全性。聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）是隔膜的主要基體材料，但在接近熔點時均會因熔化而收縮變形，導致正負極接觸短路，存在電池燃燒或爆炸危險。正在發(fā)展以聚酰亞胺（PI）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、間位芳綸（PMIA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚對苯撐苯并二唑（PBO）等合成材料制備無紡布新型隔膜基材。

濕法涂覆提質(zhì)增效，涂覆能提高電池耐溫性、安全性，縱向一體化是隔膜企業(yè)發(fā)展大趨勢，基膜可發(fā)揮規(guī)模優(yōu)勢，涂覆膜可發(fā)揮差異化優(yōu)勢。濕法隔膜涂覆材料以氧化鋁涂層為主，同時并存著PVDF涂層、PVDF/氧化鋁混合涂層、氧化鋁+PVDF疊加復合涂層、勃姆石、芳綸、納米復合材料等涂層品類。

中國主要隔膜廠商主要技術發(fā)展進展

來源：能源電力說