リチウム電池産業の発展状況と今後の動向
November 13, 2022
まず、私の国のリチウム電池の開発状況
数十年にわたる開発と革新の後、私の国のリチウム電池産業は、量と質の両方で大きな進歩を遂げ、政策と補助金に後押しされて、世界的に競争力のある多くの企業がリチウム電池業界に出現しました。2021 年には、わが国のリチウム電池の出荷量は 229GW に達し、2025 年には 610GW に達し、年平均成長率は 25% 以上になると予想されています。
近年の市場分析によると、主な特徴は次のとおりです。
(1) 市場規模は引き続き拡大。2015年から2020年にかけて、中国のリチウムイオン電池市場の規模は拡大を続け、985億元から1980億元、2021年には3126億元に達しました。しかし、価格などの要因により、成長率は鈍化し、 2020 年の前年比成長率は 37.76% から 13.14% に低下しました。容量で計算すると、私の国の 2020 年のリチウムイオン電池の出力は 148GWh で、前年比で 19.2% 増加していますが、2021 年までには、出力は324GWhに達し、前年比118.9%増加し、出力は急速に成長しています。この数によると、生産量は近年増加し続けています。2016 年から 2021 年にかけて、わが国のリチウムイオン電池の生産量は 84.7 億から 232.6 億に増加しましたが、前年比の成長率は 51.3% から 23.4% に低下しました。
(2) 動力用電池が大きな割合を占め、急速に成長する。新エネルギー車の急速な成長により、動力用バッテリーの継続的な成長が促進されています。2021年、消費、電力、エネルギー貯蔵リチウム電池の出力はそれぞれ72GWh、220GWh、32GWhとなり、それぞれ前年比18%、165%、146%増加し、それぞれ22.22%、67.9%、9.88%を占める。 .最も急速に成長しています。動力用電池では、リン酸鉄リチウム電池が高い割合を占めています。2021年、リン酸鉄リチウム電池の総出力は125.4GWhで、総出力の57.1%を占め、前年比で累計262.9%増加した。
(3) 角形電池が次第に優勢な位置を占める。角型電池は最も費用対効果が高く、現在中国市場の主流を占めています。2021 年には、角型リチウム電池の市場シェアは約 80.8% になります。ソフトパック バッテリー セルは最高のエネルギー密度を持っていますが、アルミニウム プラスチック フィルムは簡単に損傷するため、バッテリー パックにはより多くの保護層を装備する必要があり、結果として全体的なエネルギー密度が不足します。約9.5%。丸型バッテリーはコストが最も低くなりますが、エネルギー密度は低くなります。このタイプのバッテリーを選択する企業は少ないため、市場シェアは約 9.7% です。
(4) 上流の原材料のコストは大きく変動します。産業サイクル、疫病、国際的な緊張などの複数の要因の影響を受けて、動力電池の上流の原材料のコストは 2022 年も上昇し続けるでしょう。たとえば、電池グレードの炭酸リチウムの価格は 41,600 から急騰しています。 2013年の元/トンから2022年6月の474,900元/トン、特に2022年は価格上昇率が高く、2022年6月の価格上昇率は425.3%と高い。ただ、7月に入ってからは、正極、負極などの材料価格がある程度下落。
2. リチウム電池材料産業の市場状況
一般にリチウムイオン電池は、正極材料にリチウム合金金属酸化物、負極材料に黒鉛を使用し、非水電解液を使用します。具体的には、正極材、負極材、電解液、隔膜、アルミプラスチックフィルムなどに分けられます。
(1) 正極材料
リチウム電池の正極材料は、その電気化学的性能の決定要因であり、電池のエネルギー密度と安全性能において主導的な役割を果たし、正極材料のコストも比較的高く、30%-40% を占めています。リチウム電池材料のコストの%。材料は、リチウム電池にとって最も重要な材料です。リチウム電池は、カソード材料システムに従って分類され、主にコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、および三元材料などの技術ルートに分けられます。コバルト酸リチウムはコストが高く、寿命が短く、主に3C製品に使用されています。マンガン酸リチウムはエネルギー密度が低く、寿命が短いが低コストであり、主に特殊車両に使用されています。リン酸鉄リチウムは、主に商用車に使用され、長寿命、優れた安全性、低コストを備えています。三元材料、特に NCM は、エネルギー密度が高く、サイクル性能が高く、寿命が長く、主に乗用車に使用されています。現在、三元系リチウム電池とリン酸鉄リチウム電池が業界の主流ルートです。電気自動車とエネルギー貯蔵市場の成長の恩恵を受けて、リン酸鉄リチウムは今後 5 年間で最も急速に成長する正極材料になるでしょう。
競争環境の観点から、コバルト酸リチウムの市場濃度は近年継続的に改善されており、ヘッド集中の傾向が徐々に現れています。2021 年には、厦門タングステン新能源、山山能源、蒙古里新材料、厦門科技、GEM (002340) がコバルト酸リチウム市場シェアの上位 5 位を占め、市場シェアは 42%、14%、10%、9% となります。それぞれ。、6％、累積割合は82％と高い。コバルト酸リチウムの濃度が高いことは、ハイエンド製品とローエンド製品の大幅な階層化、ハイエンド製品の障壁の増加、および市場全体の成熟度と密接に関係しています。今後、高電圧のコバルト酸リチウムなどの製品は、製品障壁をさらに高める可能性があります。三元材料の市場集中度は比較的低いです。Rongbai Technology が 11% の市場シェアで 1 位にランクされ、Bamo Technology、Dangsheng Technology (300073)、および Long-term Lithium が 10% の市場シェアで続きます。、メーカー間のギャップは比較的小さく、業界パターンは比較的散らばっています。リン酸鉄リチウム正極材料の濃度は比較的高く、湖南雲能とDefang Nano（300769）が優勢です。その中で、湖南雲能は22%の市場シェアを持ち、主導的な地位にあります。続いてドイツのナノで、20%を占めています。
データによると、私の国のリチウム電池正極材料の市場規模は、2016 年の 213.8 億元から 2020 年には 751.9 億元に増加し、年平均複合成長率は 36.9% です。2021年の市場規模は877.1億元に達する。わが国の陰極材料の市場規模は、2022年に1002億3000万元に達すると予測されています。
(2) 負極材料
負極材料は、リチウム イオン電池の重要な部分です。主にリチウム電池の容量、初回効率、サイクル性能に影響します。負極材は、負極活物質、結着剤、添加剤をペースト状に混ぜ合わせ、銅箔の両面に均一に広げたもので、乾燥、圧延により形成されます。アノード材料は、動力電池のコストの約 5% から 15% を占めます。
現在、リチウム電池のアノード材料は主に人造黒鉛と天然黒鉛であり、開発の傾向は、シリコンをグラファイトアノードにドープして、より高いエネルギー密度のシリコンベースのアノードを形成することです。現段階では、人造黒鉛が負極の主流です。シリコンベースの材料には大きな応用の可能性があり、将来の市場空間は広いです。
2021年、中国のリチウム電池アノード市場出荷量は72万トンで、前年比97%増となる。人造黒鉛の一貫性とサイクル性能は天然黒鉛よりも優れており、電力およびエネルギー貯蔵電池のニーズにより適しているため、人造黒鉛の生産と出荷の割合は84％に増加し続けています。天然黒鉛の市場シェアは 14% に低下しました。私の国における陽極材料の市場集中度は比較的高く、業界の競争パターンは比較的良好で、CR3 は 56% に達しています。その中で、Betterray、Putaailai (603659) (Jiangxi Zichen)、Shanshan (600884) は常にトップの座にあり、それぞれ 26%、15%、15% を占めています。近年、東莞海神は市場シェアを獲得しています。増加し、13％を占めています。
データによると、わが国のリチウム電池負極材料の市場規模は2016年の64.6億元から2020年には140.2億元に増加し、年平均複合成長率は21.4%で、2021年の市場規模は159.1億元に達する。 .中国商務研究所によると、2022 年には私の国の陽極材料の市場規模は 178 億元に達する見込みです。
(3) 電解質
電解質は、電池内のイオン輸送の担体であり、具体的には、リチウム電池の正極と負極の間でイオンを伝導する役割を果たし、リチウムイオン電池が高電圧と高の利点を得ることを保証します特定のエネルギー。リチウム電池の電解液は、一般に、高純度の有機溶媒、電解液リチウム塩、必要な添加剤、およびその他の原材料から、特定の条件下および特定の割合で調製されます。その中で、有機溶媒は、それらの異なる構造に応じて、六フッ化リン酸リチウム、炭酸エチレン、五フッ化リンなどの主成分に分けることができます。
現在、私の国のリチウム電池電解液産業の集中度は比較的高く、業界の事業規模のトップ3の集中度は60％を超えています。同時に、近年、我が国の主要なリチウムイオン電池電解液企業は、工場の建設と生産の拡大への投資を続けています。業界の競争パターンは安定しており、集中力はさらに向上しています。関連データによると、国内のリチウムイオン電池電解液のトップ 3 は、Tianci Materials (002709)、Xinzhoubang (300037)、および Cathay Huarong です。2021年、上記3社の市場シェアは合計67.1%。その中で、Tinci Materialsは市場シェアが最も高く、業界の絶対的なリーダーであり、33.1%を占めています。
データによると、2021 年には私の国のリチウム電池の電解液は 2017 年の 110,000 トンから 507,000 トンに増加します。私の国のリチウム電池電解液の出荷量は、2022 年には 626,000 トンに達すると推定されています。
(4) ダイヤフラム
リチウム電池セパレーターは、リチウム電池の原材料の 1 つです。電池内の正極と負極の間に位置し、リチウムイオンの通過を保証し、電子の伝達を妨げます。セパレーターの性能は、バッテリーの容量、サイクル、および安全性能に直接影響する、バッテリーのインターフェース構造と内部抵抗を決定します。優れた性能を持つセパレーターは、バッテリーの全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。
リチウムフィルムの製造工程は、乾式法と湿式法に分けられます。ダイアフラムの製品構造の観点から見ると、私の国のダイアフラム市場の出荷量は依然として湿式ダイアフラムに支配されています。湿式セパレーターは高性能で厚みが薄いため、リチウム電池のエネルギー密度を向上させることができます。乾式ダイアフラムの主な利点は、低コスト、生産ラインへの低投資、低単位エネルギー消費にあります。それらは、エネルギー貯蔵市場など、非常にコストに敏感で低エネルギー密度を必要とするアプリケーション シナリオにより適しています。
湿式ダイヤフラムに関しては、「1 つのスーパー、多くの強力」という業界パターンが提示されています。Enjie Co., Ltd. (002812) は 2021 年の生産能力の大規模なリリースにより、30 億平方メートルを超えるダイアフラムを生産し、湿式プロセス ダイアフラム市場における主導的地位をさらに強化します。、湿式ダイヤフラムの市場シェアは50％を超えています。Xingyuan Materials (300568) と Sinoma Technology (002080) が 2 位にランクされました。
乾式膜については、「3本柱」の全体的な市場パターンを提示。生産能力の解放と下流の主要顧客の大規模な需要の場合、Zhongxing New Materials は一挙に主要な乾式プロセス ダイアフラム企業になりました。Xingyuan Materials は 21% の市場シェアで 2 位になりました。他のプレーヤーには、Huiqiang New Materials と Sinoma Technology が含まれます。
セパレーターの製造工程は複雑で、設備投資が大きく、長期にわたる研究開発と製造経験の蓄積が必要です。近年、リチウム電池の需要拡大に伴い、リチウム電池セパレーターも急速に出荷を伸ばしています。データによると、2021 年に中国のリチウム電池ダイアフラムの出荷量は 78 億平方メートルになり、前年比で 100% 以上増加します。2022 年には、わが国でのリチウム電池セパレーターの出荷量は 150 億平方メートルを超え、市場規模は 36.7 億元に達すると推定されています。
(5) 銅箔
リチウム電池の銅箔は、リチウムイオン電池の負極集電体として使用され、負極活物質のキャリアとして機能します。リチウム電池のコストは高くなく、約 5 ～ 10% ですが、電池の全体的なパフォーマンスに重要な影響を与えます。したがって、リチウム銅箔は無視できないリチウム電池の重要な部分です。異なる厚さに従って、リチウム電池の銅箔は、薄い銅箔（12〜18ミクロン）、極薄銅箔（6〜12ミクロン）、極薄銅箔（6ミクロン以下）に分けることができます。新エネルギー車はエネルギー密度の要求が高くなるため、パワーバッテリーには極薄および極薄の銅箔が使用される傾向があります。
中国の新エネルギー車とリチウム電池産業の急速な発展の恩恵を受けて、中国のリチウム電池用銅箔の開発は世界で主導的な地位にあり、その製品は薄銅箔、極薄銅箔、極薄銅箔をカバーしています。現在、私の国の6ナノメートルのリチウム電池銅箔市場は比較的広いですが、伝統的な7-8ナノメートルの銅箔市場は非常に競争が激しいです。
2020年、わが国でのリチウム電池銅箔の出荷トップ5は、龍電華信北股有限公司（600110）、嘉源科技通関銅箔（301217）、龍電華信九江徳福で、市場シェアは一時的に18.4%にランクされた最初。
現在、中国はリチウム電池用銅箔の世界最大の生産国になっています。2015年から2021年まで、中国のリチウム電池銅箔産業の平均成長率は80%に達しています。2020年、中国の年間リチウム電池銅箔出荷量は125,000トンで、国内企業が出荷した105,000トンと外国企業が出荷した20,000トンを含め、前年比13.9%増加した。今後数年間、新エネルギー車産業が引き続き国家政策と業界の調整によって牽引された後、市場は再び急速な発展段階に入ることが予想され、動力用バッテリーが中国のリチウム電池銅箔市場を牽引し、急速な成長傾向。リチウム電池用銅箔の出荷量は2021年に15.4万トン、2022年には18万トンに増加する見込みです。
(6) アルミプラスチックフィルム
アルミプラスチックフィルムは、バッテリーの軽量化に重要な役割を果たしているソフトパックバッテリーのコア材料です。スチール シェル、アルミニウム シェル、プラスチック シェルなどの包装材料と比較して、アルミニウム プラスチック フィルムは、軽量、薄い厚さ、柔軟な形状設計などの利点があり、徐々に市場の主流になりつつあります。全体として、私の国のアルミニウムプラスチックフィルム産業の市場規模は拡大しています。2016 年の 30 億元から 2020 年の 41 億元まで、複合年間成長率は 8.1% に達し、2021 年には 48 億元に達するでしょう。アルミプラスチックフィルム産業は2022年に57億元に達する。
(7) 設備
電池の製造工程では、正極材料と負極材料を分離し、均一に攪拌してスラリーにし、攪拌した正極材料をアルミニウム箔に塗り、負極材料を銅箔に塗ります。正と負の材料はセパレーターによって分離され、コーティングされたポールピースはさらに圧縮されてエネルギー密度が増加します。次に、さまざまなタイプに応じて、スライス、ベーキング、巻き取り、殻むき、電解液注入などが行われ、最後にパッケージングテストが行われます。
必要なリチウム電池設備には、真空ミキサー、コーティング機、ローラープレス、ワインディング機、液体注入機、試験機などがあります。リチウム電池設備は、主に前部、中部、後部に分けられます。フロントエンド機器は最も価値が高く、主に日本と韓国の企業によって管理されています。わが国の後工程のリチウム電池設備の製造と生産技術はすでに国際先進レベルに達しており、価格面での優位性は明らかです。収益規模では、Pioneer Intelligence (300450) が機器分野で絶対的なリーダーであり、2021 年の関連事業収益は 69 億 5600 万です。次は Yinghe Technology (300457) で、関連収益は 49 億 7000 万で、その他の企業には Keheng が含まれます。 (300340)、Putalai、Hangke テクノロジー、Huazi テクノロジー (300490) など。
XWELL バッテリー機器:
3. 2022年のリチウム電池産業の発展予測
現在、生産側への流行の影響は徐々に緩和されています。下流の販売と上流の稼働率によると、リチウム電池は依然として不足しており、企業は生産能力を拡大しています。原材料に関しては、国内の新エネルギー車はコストに敏感であり、リン酸鉄リチウムの需要は三元前駆体の需要よりも強く、価格は依然として高い.現在、電池セルの価格は上昇しており、電池メーカーの粗利益率は改善しています。リチウム電池部門の評価額が近年底を打っており、エネルギー貯蔵の需要が増加し続けていることを考慮すると、一部の地域では自動車消費への補助金を出し始めており、リチウム電池産業チェーンは引き続き急速に発展するでしょう。後の段階。
(1) エネルギー貯蔵アプリケーションの爆発的な増加は、EV との同時成長の傾向を形成しています。2021年、世界のエネルギー貯蔵バッテリーの出荷量は203.5GWで、私の国の出荷量は43.44GWで、21.3%を占めます。「デュアルカーボン」の進歩とグリーン電力の急速な発展に伴い、エネルギー貯蔵の需要はますます緊急になっています。第三者の予測によると、リチウム電池の世界出荷量は 2025 年に 1,218GW に達し、エネルギー貯蔵の割合は 36% に達するでしょう。
②角形電池の比率は引き続き上昇。パワータイプの角型電池の割合がさらに増加し、エネルギー貯蔵電池は角型の鉄リチウムが支配的になり、円筒型4680の生産進歩が加速しています。
(3) EV 電池市場の集中度は高まり続けている。CATL (300750) と BYD (002594) は第 1 段階として 70% 以上の市場シェアを持ち、国軒ハイテク (002074) と AVIC リチウム電池は約 5% の市場シェアを持ち、第 3 段階は市場シェアは 3% 未満、貧弱 (5) エネルギー貯蔵アプリケーションは成長を続けており、EV の需要は依然として旺盛です。まだまだ伸びる傾向にあります。
(4) 動力用電池の価格は上昇を続けた。原材料の高騰、停電による生産能力の低下、エネルギー消費の二重管理、人件費の増加などの影響を受けて、動力用電池セルの価格は一時的に下がりにくくなっています。
(5) 上流原料の需給ギャップは依然存在する。最大の割合を占めるリン酸鉄リチウムは、不十分な生産能力、限られた新しい生産能力、およびタイトな需要によるものです。電解質格差はさらに拡大し、予想価格帯は10万～15万元/トンと最大の上昇。
(6) ナトリウムイオン電池や全固体電池などのコア技術はブレークスルーを続けている。原料資源やコストの影響を受け、高い注目を集めていますが、短期間での大量生産は難しく、リチウム電池には太刀打ちできません。
第四に、リチウム電池業界の今後の動向
(1) 電池産業の新技術は徐々に成熟しつつある。リチウム電池、ブレード電池、クリップ電池などのモジュールフリー設計やシステム構造の革新により、大規模な適用が実現し、ハイニッケルコバルトフリー電池や全固体電池などの最先端技術でブレイクスルーが起きています。半固体電池。同時に、技術の進歩に伴い、動力用バッテリーのエネルギーレベルは上昇し続けています。三元角形電池のエネルギー密度は 300Wh/kg に近く、ソフトパック電池は 330Wh/kg に達しています。半固体電池のエネルギー密度も 360Wh/kg を超えており、2025 年までに 400Wh/kg を達成する予定です。将来的には、リチウム硫黄電池のエネルギー密度は 600Wh/kg に達すると予想されています。
特に、液体電解質のリチウムイオン電池は熱暴走の危険性があり、酸化物電解質は高性能電池の重要な選択肢になると期待されています。将来のバッテリーはより高い比エネルギーに向かって発展し、セル全体が液体からより安全なハイブリッド固体液体および全固体バッテリーに進化します。同時に、航続距離1000kmの乗用車の要件と電気航空機の要件を満たすために、より高い比エネルギーを持つ高ニッケルおよびリチウムリッチのマンガンベースのカソードが主要な開発方向になります。さらに、修飾されたマンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウムをベースに、ニッケル マンガン スピネルの正極材料を大容量の負極材料と組み合わせて、純粋な電気自動車の 600 キロメートルのバッテリー寿命のためのソリューションを形成します。
(2) 「デュアルカーボン」の実現に向けて、電池リサイクルの推進を加速する。バッテリーには高いリサイクル価値があり、使用済みのバッテリーはリサイクル、アップグレード、使用することができます。電池が廃棄されても、リチウム・コバルト・ニッケル資源はリサイクルできます。カソード材料の金属のリサイクルとバッテリーのアルミニウムと銅のリサイクルは、サプライ チェーンのセキュリティにとって重要であるだけでなく、炭素排出目標の達成にとっても非常に重要です。現在、バッテリーのリサイクル方法は主に、フィジカルリサイクル、ファイアーリサイクル、ウェットリサイクルの3つがあります。(1) 物理的リサイクルは、リサイクルを通じてバッテリー生産チェーン全体で炭素排出量を削減できます。(2) ファイヤーリサイクル法は炭素排出量を削減し、比較的大量のエネルギーを消費します。(3) 湿式リサイクルはエネルギー使用量を削減しますが、液体溶剤汚染物質の排出などの問題があります。関連機関の推定によると、バッテリー材料のリサイクルは2030年に規模を形成します。2050年頃には、オリジナルの鉱物資源とリサイクル資源の供給がかなりのレベルに達するでしょう。長期的には、リサイクルされた資源が元の資源の需要を徐々に完全に置き換えます。
(3) 軽量、高エネルギー密度、高い安全性、急速充電は、将来の業界の重要な発展方向です。近年、家電製品は、ファッションと薄型化、人間工学に基づいた形状設計、モバイル相互接続の方向に発展しています。無線周波数帯域の拡大、ピクセル密度の向上、家電製品のプロセッサ性能の向上に関連して、家電製品のエネルギー消費と発熱の問題もますます顕著になり、リチウムイオン電池の需要が高まっています軽量、小型、大容量、高エネルギー密度、カスタマイズ可能なサイズ、優れた安全性能、急速充電を備えたデバイスが増えています。同時に、電気自動車とエネルギー貯蔵市場の急速な発展に直面して、高い安全性、高い比エネルギー、長寿命、急速充電の観点から、パワーバッテリーの性能が消費者の注目を集めています。
(4) 技術の進歩は、産業の発展をさらに促進します。電動自転車と低速電気自動車は、従来の鉛蓄電池に取って代わるリチウムイオン電池をますます使用するようになります。消費者向けバッテリー アプリケーションの分野では、5G テクノロジの成熟と大規模な商用アプリケーションにより、スマート モバイル デバイスの置き換えの需要が生まれます。さらに、ウェアラブル デバイス、ドローン、ワイヤレス Bluetooth スピーカーなどの新しい電子製品の台頭により、消費者向けバッテリーにも新しい市場がもたらされます。エネルギー貯蔵バッテリー アプリケーション、グリッド エネルギー貯蔵、基地局のバックアップ電源、家庭用光ストレージ システムの分野では、電気自動車の光貯蔵充電ステーションには多くの成長の余地があります。リチウムイオン電池産業の発展空間は広いと予想されます。