With the quantification of energy density guidelines, can the trend of lithium iron phosphate "counterattack" ternary lithium continue?
Med hensyn til det elektriske lithium-ionbatteri til nye energikøretøjer har der været en debat om den tekniske vej for ternære lithium-ionbatterier og lithiumjernphosphatbatterier på markedet. Førstnævnte har høje omkostninger, men lang batterilevetid, mens sidstnævnte har lidt dårligere batterilevetid, men lav pris og høj sikkerhed.
Tidligere, på grund af nye energipolitiske subsidier, fra 2017 til 2019, blev ternære lithium-ionbatterier med høj energitæthed markedsleder. Men efter at tilskuddet gradvist faldt i 2019, har lithiumjernfosfatbatterier vundet markedets gunst med omkostningsfordele og teknologiske gennembrud. Den installerede kapacitet af lithiumjernfosfat i 2021 forventes at overgå den for ternært lithium.
On November 18, the Ministry of Industry and Information Technology's opinion draft once again raised the requirements for the energy density of lithium-ion batteries. The market expects that the cost advantage will expand the share of lithium iron phosphate cathode materials in the mid-to-low end, and the mid-to-high-end passenger cars are dominated by ternary cathode materials, and the ternary cathode will develop towards the trend of high nickel. Among the ternary material manufacturers such as Rongbai Technology and Long-term Lithium, who can stand out under the trend of high nickelization?
01. Politikker favoriserer ternære lithiummaterialer for at dominere markedet
The rapid development and popularization of new energy vehicles is inseparable from the breakthrough of power lithium-ion battery performance and the reduction of cost. As the "heart" of new energy vehicles, the cost of power lithium-ion batteries accounts for about 40 percent of the entire vehicle, and its performance directly determines the safety and cruising range of the entire vehicle.
Udviklingen af nye lithium-ionbatterier til energikøretøjer har tekniske veje såsom lithium-ionbatterier, brændstof-drevne lithiumbatterier og natrium-ionbatterier. På nuværende tidspunkt er lithium-ion-batterier de mest udbredte. Lithium-ion-batterier er hovedsageligt sammensat af positive elektrodematerialer, negative elektrodematerialer, separatorer, elektrolytter og batteriskaller. Det positive elektrodemateriale bestemmer hovedsageligt batteriets energitæthed og sikkerhed, hvilket igen påvirker batteriets samlede ydeevne. Derudover tegner katodematerialet sig for omkring 40 procent af prisen på lithium-ion-batterier, og dets omkostninger påvirker også batteriets samlede omkostninger, hvilket igen påvirker prisen på hele køretøjet.
According to the different cathode materials, lithium ion batteries can be divided into lithium manganate batteries, lithium cobalt oxide batteries, lithium iron phosphate batteries, ternary lithium ion batteries and other types. Among them, ternary lithium-ion batteries and lithium iron phosphate batteries are the absolute main force. According to the data of my country's Automobile Power Li-ion Battery Industry Innovation Alliance, in the first 10 months of 2021, the cumulative installed capacity of my country's power lithium-ion batteries is 107.5GWh, of which the loading of ternary batteries and lithium iron phosphate batteries accounts for the proportion of the total installed capacity. 99.8 percent .
Ternære lithium-ionbatterier og lithiumjernphosphatbatterier har deres egne fordele. Ternære lithium-ionbatterier er sammensat af nikkel, kobolt, mangan (aluminium) elementer i forskellige proportioner og har egenskaberne ved lav temperaturbestandighed og høj energitæthed, men høj pris og brændbarhed. Det er let at eksplodere; Fordelene ved lithiumjernfosfatbatterier er lave omkostninger, høj cykluslevetid, god termisk stabilitet og høj sikkerhedsydelse, men manglerne er lav temperaturmodstand, lav energitæthed og dårlig batterilevetid.
I de seneste par år har markedsandelene for ternære lithium-ionbatterier og lithiumjernphosphatbatterier svinget på grund af politiske subsidier, omkostninger og andre faktorer. I den tidlige fase af udviklingen af nye energikøretøjer, i betragtning af emission og brændstoføkonomi, blev politikken vippet mod erhvervskøretøjer. Fordelene ved lithiumjernphosphat, såsom sikkerhed og cykluslevetid, gjorde det til det første valg for katoder, og dets markedsandel var langt foran. I 2016 tegnede lithiumjernphosphatbatterier sig for 69 procent af det indenlandske marked for lithium-ionbatterier.
Men i 2017, da staten justerede tilskudspolitikken for nye energikøretøjer, efter at batteriets energitæthed for første gang blev inkluderet i tilskudsreferenceindekset, ændrede markedspositionen sig for lithiumjernfosfatbatterier og ternære lithiumionbatterier.
At that time, the energy density of lithium iron phosphate batteries was mainly concentrated in 70-80Wh/Kg, which could not meet the "mass energy density of pure electric passenger vehicle power lithium-ion battery system not less than 90Wh/kg. 1.1 times the "subsidy" standard, which has led to a gradual shift in the market to ternary lithium-ion batteries with higher energy density. In 2018, the market share of lithium iron phosphate batteries was surpassed by ternary lithium ion batteries for the first time. According to data from the Power Li-ion Battery Alliance, in 2018, the cumulative output of domestic power lithium-ion batteries reached 70.6GWh, of which ternary batteries accounted for 55.5 percent , and the proportion of lithium iron phosphate batteries dropped to 39.7 percent .
I første kvartal af 2020 steg markedsandelen for ternære lithium-ion-batterier til 76 procent. Der er en dominerende tendens. Selv nogle mæglerselskaber mener, at ternære materialer vil dominere katodemarkedet. Ingen forventede dog, at lithium-ionbatteriets konkurrencemønster ville vende igen.
02. Lithiumjernfosfatbatterier gør comeback efter tilskudsfaldet
Almindelige ternære katodematerialer er sammensat af nikkelkoboltmangan, den kemiske formel er LiNixCoyMn1-x-yO2, og modellerne er NCM333, NCM523, NCM622 og NCM811. Blandt dem refererer tal som 333 og 811 til det molære koefficientforhold mellem Ni/Co/Mn i NCM-materialet. Når man sammenligner NCM333 med NCM811, er NCM811 et ternært katodemateriale med højt nikkelindhold og lavt koboltindhold.
Da kobolt er et relativt sjældent metal, og markedsprisen på kobolt er høj, vil prisen på kraftlithium-ion-batterier stige, jo højere koboltindholdet er. Ved at øge indholdet af nikkelmetal med lavere pris og reducere indholdet af koboltmetal med højere pris, kan det ikke kun forbedre energitætheden, men også reducere omkostningerne ved ternært katodemateriale, så ternært katodemateriale gradvist udvikler sig til højt nikkel eller endda kobolt-fri. , NCM622, NCM811 og NCA (nikkel-kobolt-aluminium) og andre høj-nikkelmaterialer er blevet mainstream.
The rapid development of ternary cathode materials after 2017 cannot be without the help of subsidies. Since 2019, with the gradual decline of subsidies for new energy vehicles, the cost has become something that various vehicle manufacturers have to consider. With the launch of CATL's CTP technology and BYD's blade battery technology, lithium iron phosphate batteries with lower cost and improved performance have been favored by OEMs.
Ifølge forskningsrapporten fra Huaan Securities i begyndelsen af 2021 er brugsomkostningerne for lithiumjernphosphat omkring 0.08 yuan/Wh, hvilket kan spare 0,15-0,21 yuan/Wh sammenlignet med ternær katodematerialer, svarende til en omkostningsreduktion på 65 procent til 72 procent . Under den nuværende tilskudspolitik erstattes for eksempel et ternært batteri med en ladning på 55 kWh og en batterilevetid på 405 kilometer af et lithiumjernfosfatbatteri, og omkostningerne kan reduceres med 4.600 yuan til 5.600 yuan.
Som et resultat heraf gør fordelen ved omkostningssiden væksthastigheden af lithiumjernphosphatmaterialer meget højere end for ternære materialer igen. Ifølge offentlige data vil den indenlandske strømproduktion af lithium-ion-batterier i 2020 nå op på 83,4 GWh, et år-til-fald på 2,3 procent. Produktionen af lithiumjernphosphat-batterier steg dog med 24,7 procent fra-år-til 34,6 GWh, og produktionen af ternære batterier faldt med 12 procent-efter{{16 }}år til 48,5GWh.
Siden anden halvdel af 2020 er priserne på opstrøms bulkvarer steget i vejret, og presset på OEM'ers omkostningsside vil blive mere fremtrædende i 2021. Mange OEM'er har fremskyndet skiftet fra ternære batterier til lithiumjernfosfatbatterier.
I april 2021 annoncerede BYD, at alle rene elektriske passagermodeller vil være udstyret med lithiumjernfosfatbladsbatterier. I juli sagde Musk, at Tesla i fremtiden vil bruge 2/3 lithiumjernfosfatbatterier og 1/3 ternære batterier. I oktober meddelte Tesla, at standardbatterilevetiden for Model 3 og Model Y rundt om i verden vil blive skiftet til lithiumjernfosfatbatterier. Derudover har Volkswagen, Ford og Mercedes-Benz alle gjort det klart, at de vil bruge lithiumjernfosfatbatterier i indgangsmodeller-.
I de første 10 måneder af 2021 er vækstraten for lithiumjernphosphatbelastning 316,4 procent, og vækstraten for ternær materialebelastning er 100,1 procent. Selvom ladevolumenet af ternært lithium i de første 10 måneder var 54,1 GWh, hvilket var lidt højere end ladningsvolumenet for phosphat-stick lithium-ion-batterier på 53,2 WH, siden juli 2021, mængden af lithiumjernfosfat er fortsat med at overstige tre måneder i tre måneder. Ifølge denne tendens forventes markedsandelen for lithiumjernphosphatmaterialer at overgå den for ternære materialer i 2021.
In just 4 or 5 years, the market competition pattern of cathode materials for power lithium-ion batteries has reversed twice. On November 18, the Electronic Information Department of the Ministry of Industry and Information Technology announced the "Lithium-ion Battery Industry Standard Conditions (2021 Edition)" (draft for comments), which further improved the energy density requirements for lithium-ion batteries and the competition between ternary lithium and lithium iron phosphate. will continue.
03. Hvem vil tage føringen inden for ternære materialeproducenter under tendensen med høj nikkelisering?
After the release of the Ministry of Industry and Information Technology's consultation draft, the research report of CITIC Securities believes that "in the context of vehicle electrification and intelligence, the pursuit of high-energy-density battery materials for power lithium-ion batteries will not stop. Such advantages will make it continue to be an important choice as a cathode material for passenger vehicle power lithium-ion batteries."
CITIC Securities udtalte dog også i forskningsrapporten, at det forventes, at indførelsen af fremtidige dokumenter ikke vil forårsage praktisk undertrykkelse af udviklingen af lithiumjernfosfatindustrien, og lithiumjernfosfat vil stadig nyde godt af den hurtige udvikling af nye energikøretøjer og energilagringsindustrier.
Den 19. november sagde Wang Chuanfu, formand og præsident for BYD, at problemet med batteriinvestering ligger i den tekniske rute. Det ternære er stadig jernfosfat, cylinderen er stadig firkantet, og at gå i den forkerte retning kan føre til, at 10 milliarder yuan går tabt, og det vil spilde tre år. tid. Ikke kun batteriproducenter skal stå over for udfordringerne og presset ved valg af rute, men producenter af opstrøms katodemateriale skal også stå over for problemet med at vælge ternær lithium- eller lithiumjernfosfat.
Set fra lithium-ion batteri katodematerialer steg andelen af ternære materialer fra 33,8 procent i 2016 til 47,1 procent i 2018, og andelen er faldet år for år siden 2019, fra 45,9 procent i 2019 til 2021 39,2 procent . Andelen af lithiumjernfosfat faldt fra 35,8 procent i 2016 til 21,9 procent i 2018. Siden 2019 er andelen steget år for år, fra 22,6 procent i 2019 til 35,6 procent i første halvår af 2021.
Sammenlignet med den negative elektrode, elektrolyt, separator og andre industrier er markedsstrukturen for den positive elektrodeindustri mere fragmenteret, og markedsandelen for CR5 er faldet en smule fra 38 procent i 2019 til 37 procent i 2020.
At present, important companies producing ternary materials include Rongbai Technology, Dangsheng Technology, Long-term Lithium, Zhenhua New Materials, Xiamen Tungsten Industry, etc. Among them, Dangsheng Technology and Long-term Lithium are mainly based on conventional ternary materials NCM523 and NCM622, and the proportion of high-nickel ternary materials is relatively low. In the first three quarters of 2021, Dangsheng Technology's revenue was 5.171 billion, a year-on-year increase of 155 percent ; Long-term Lithium's revenue was 4.536 billion, a year-on-year increase of 322.95 percent .
Ud fra markedsandelsperspektivet domineres ternære materialer stadig af NCM523. I 2020 tegnede NCM523 sig for 53 procent af markedsandelen for ternære materialer, og NCM811 tegnede sig for 22 procent. Ud fra perspektivet om at reducere omkostningerne og forbedre batterilevetiden for elektriske køretøjer er udviklingen af ternære katodematerialer til power lithium-ion-batterier til høj nikkel imidlertid den generelle tendens. I 2020 faldt andelen af konventionel ternær NCM523 med 9 procentpoint år-til-år, og andelen af høj-nikkelternær NCM811 steg med 9 procentpoint år{{15 }}på-år. Imidlertid skal ternære materialer med høj-nikkel stadig overvinde flaskehalsen med høje omkostninger og dårlig sikkerhed.
At present, the domestic leader in high-nickel ternary materials is Rongbai Technology, and its NCM811 cathode shipments account for more than half of the domestic market. In the first half of 2021, Rongbai Technology's revenue was 6.251 billion, a year-on-year increase of 166.50 percent .
Valget af ternær lithium- eller lithiumjernfosfat afhænger dog i sidste ende af terminalmarkedets behov. Efter faldet i nye energitilskud er nogle bilforbrugere mere følsomme over for omkostningerne ved bilkøb og henvender sig til modeller udstyret med lithiumjernfosfatbatterier med lavere priser, hvilket utvivlsomt vil påvirke valget af bilfabrikanter og derefter påvirke batterifabrikanter og positive elektroder. materiale producent.
Efter at ministeriet for industri og informationsteknologi yderligere øger kravene til energitæthed for lithium-ion-batterier, blandt de ternære materialeproducenter, kan virksomheder, der går forrest med hensyn til at overvinde omkostningerne og sikkerheden ved materialer med højt nikkelindhold opnå en fordel i fremtidig konkurrence.
