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新能源汽車已成為行業發展主線

編輯:   瀏覽: 次  時間:2022-09-13

近幾年,在全球碳中和的宏觀背景下,新能源汽車市場迎來爆發式增長,帶動動力電池裝車量持續提升。

新能源汽車融匯新能源、新材料、互聯網、大數據、人工智能等多種技術,正推動汽車從單純的交通工具向移動智能終端、儲能單元和數字空間轉變。動力電池作為新能源汽車的核心部件,占新能源汽車總成本的40%左右,隨著新能源汽車滲透率的逐步提升,動力電池將發展空間廣闊,預計2025年之后的市場規模超萬億,未來五到十年將是動力電池的黃金發展時期。

一、碳中和背景下,新能源汽車已成為行業發展主線

隨著全球能源危機和環境污染問題日益突出,新能源汽車行業的發展受到高度重視,加大新能源汽車的研發生產力度已經在全球范圍內形成共識。近年來,各國政府相繼將燃油車禁售提上議程,我國也已開始研究停止生產銷售傳統能源 汽車的時間表,新能源汽車取代燃油汽車已成為必然趨勢。

從全球來看,世界各主要經濟體相繼提出“碳達峰、碳中和”方案。歐盟已制定嚴苛的綠色經濟復蘇計劃,2021年起對所有新車實施二氧化碳排放量不超過95g/km的規定,同時歐盟委員會計劃要求新車和貨車的排放量從2030年起下降65%,從2035年開始下降100%,并且歐洲各大車企也最遲將于2035年前停止銷售燃油車型。

從國內來看,我國已提出“雙碳目標”,將大力發展新能源交通方式,根據2020年11月2日國務院辦公廳發布《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,到2025年,純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里,新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右。到2035年,純電動汽車將成為新銷售車輛的主流,將為世界經濟發展注入新動能。

根據工信部指導編制的《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》,2025年新能源汽車占汽車總銷量的比重達到20%,2030年新能源汽車在總銷量的占比達到40%左右,2035年新能源汽車銷量占國內汽車市場銷量的50%以上。同時混動新車的占比也將在2030年達到傳統能源乘用車的75%以上,2035年混動及新能源汽車在傳統能源乘用車中的占比將達到100%。《總路線2.0》預測2030年新能源汽車銷量將超過3000萬輛,2035年新能源汽車銷量將達到4000萬輛以上。

二、受益于新能源汽車的快速發展,動力電池市場規模持續擴大

新能源汽車產銷量同比均繼續保持高速增長,同比增速持續顯著領先行業。根據工信部數據,2021年我國新能源汽車銷量達到352萬輛,同比增長160%;根據乘聯會數據,2021年新能源汽車國內零售滲透率14.8%,其中12月滲透率達22.6%,已超過《新能源汽車產業發展規劃》中制定的2025年達到20%滲透率的目標。

根據中國汽車動力電池產業創新聯盟數據,2021年,我國動力電池產量為219.7GWh,同比增長163.4%;銷量為186GWh,同比增長182.3%;裝車量為154.5GWh,同比增長142.8%。根據SNE數據,2021年全球各國注冊的電動汽車電池電量總量為296.8GWh,同比增長102.2%,環比上漲37.3%。

三、中日韓企業占據全球動力電池市場的主要份額

從頭部企業來看,全球動力電池廠商主要集中在中日韓三國。根據SNE Research發布的2021年全球動力電池裝機量排行榜,中國廠商6家、韓國3家、日本1家,前十名分別為:寧德時代、LG新能源、松下、比亞迪、SK On、三星SDI、中創新航(中航鋰電)、國軒高科、遠景動力、蜂巢能源。

2021年,寧德時代在動力電池領域的全球裝機量達到96.7GWh,市場占有率為32.6%,位列全球第一,這是寧德時代連續第五年登上全球最大動力電池企業的寶座,與2020年相比,其市場份額增加了8個百分點;韓國LG新能源排名第二,2021年動力電池裝機量為60.2GWh,市場占有率為20.3%,是寧德時代最大的競爭對手;日本松下排名三,2021年動力電池裝機量為36.1GWh,市場占有率為12.2%。

全球動力電池公司行業集中效應十分明顯,2019—2021年,前三家企業合計占市場比例分別為63%、66%、65%;前十家企業所占市場份額也保持在90%以上。

我國在動力電池方向具有明顯優勢,2021年我國動力電池廠商裝機量占據全球50%左右的市場份額,且我國在動力電池主要材料供應鏈正負極,隔膜、電解液、配套齊全,可以進行完全獨立的設計和量產,在全球汽車行業電氣化的變革浪潮中,動力電池行業相關企業將會明顯受益。

四、在電池技術路線上,磷酸鐵鋰和三元鋰電各具優勢,在現階段仍是市場主流

2021年,我國磷酸鐵鋰電池裝車量為79.8GWh,同比增長227.4%,占總裝車量的51.7%;三元電池的裝車量為74.3GWh,同比增長91.3%,占總裝車量的48.1%。兩種主流路線,占到總裝車量的99.8%。

從發展歷程看,磷酸鐵鋰的裝機量份額經歷了一段先下降后增長的階段。2014年和2015年間,磷酸鐵鋰電池在新能源乘用車市場上一度占據主導地位;之后受到政策補貼的影響,三元鋰電池裝機量從2016年起占據市場主導地位;進入2020年以后,隨著寧德時代CTP技術發展,比亞迪電池的推出,針對高能量密度電池(如三元鋰電池)補貼的下降和三元鋰材料電池安全性問題日益明顯,磷酸鐵鋰電池市場份額重新超越三元鋰電池。

目前,動力電池技術路線主要分為磷酸鐵鋰、三元材料,其使用場景各有不同,不存在技術上的優劣替代關系。其中,磷酸鐵鋰電池憑借較高的安全性能、出色的循環性能、較低的成本,早期主要應用于新能源商用車,在近幾年,乘用車磷酸鐵鋰電池出貨量亦快速增長;三元材料電池憑借能量密度高、抗低溫、倍率性能高的優勢,主要應用于新能源乘用車。

行業分析師曾佑鵬認為,近兩年受國內新能源汽車補貼政策逐步退出的影響,三元鋰電池憑借更高能量密度獲得政策補貼的優勢有所減弱,疊加未來幾年電化學儲能領域對磷酸鐵鋰電池的市場需求上揚,使得磷酸鐵鋰電池產量增速超過三元鋰電池;全國乘聯會秘書長崔東樹認為,與需要鈷、鎳等價格高企且相對稀缺金屬的三元鋰電池相比,磷酸鐵鋰電池成本更低,尤其在鋰電正極、負極、電解液等原材料齊漲價的當下,其規模化生產的成本壓力相對較小。但崔東樹同時指出,從材料角度看,目前磷酸鐵鋰電池能量密度已無太多上升空間,很可能限制其未來的應用場景;中國科學院電工研究所教授陳永翀認為,未來新能源汽車市場預期將更加細分,在短程低速或中短程電動車市場中,磷酸鐵鋰電池很可能維持主流地位,但對長程或其他用途車輛而言,三元鋰電池也有望維持一定優勢。

筆者認為,在沒有重大技術創新商用前,磷酸鐵鋰和三元鋰電技術路線將并存發展,其中磷酸鐵鋰依托安全性能和循環充電優勢,更多發展低端車型和儲能方向;三元鋰電將更多往高鎳方向發展,憑借其更高能量密度、耐低溫性能,占領高端車型市場。

五、鈉離子電池、高鎳三元鋰離子電池和固態電解質電池是未來動力電池的重要發展方向

隨著動力電池的需求量日益增加,動力電池生產企業也在尋找未來動力電池的發展方向,以目前已經公布的研究路徑來看,鈉離子電池、高鎳三元鋰離子電池和固態電解質電池是廠商主要選擇的技術發展路徑。

鈉離子電池原材料儲量豐富,生產效率快,性能與市場上鋰離子電池沒有明顯差異,可以有效降低動力電池生產成本。寧德時代在2021年7月29日發布鈉離子電池,相較于鋰離子電池,鈉離子電池具有更低的成本而且在儲運方面具有巨大優勢。鈉離子電池在原理與結構上與鋰離子電池十分相似,僅在材料的選擇上存在差異,鈉離子電池生產線可以沿用鋰離子電池生產線。目前鈉離子電池初步應用于儲能和低速動力領域,隨著寧德時代發布鈉離子動力電池,鈉離子電池應在動力領域向替代鋰離子電池又邁進了一步。

鈉離子電池具有高能量密度,高倍率充電,優異的熱穩定性,良好的低溫性能和高集成效率等優勢。電芯單體能量密度達到160Wh/kg;常溫充電15分鐘,電池容量可以達到80%以上;在-20℃低溫環境中,放電保持率可以達到90%以上;系統集成效率可以達到80%以上。根據寧德時代公布的研究計劃,下一代鈉離子電池的研發目標是200Wh/kg以上。

高鎳三元鋰電池是以動力電池中鎳含量為主要判斷標準,主要包括6系、8系三元鋰電池,甚至是正在研究的9系三元鋰電池,在中高端新能源乘用車上有廣闊應用前景,在未來解決安全性的前提下,中高端乘用車動力電池能量密度將有質的飛躍。高鎳三元鋰電池較高能量密度帶來的優勢將驅動即使在單位成本價格依舊高于的情況下,實現綜合成本接近磷酸鐵鋰電池。目前全球主要動力電池生產廠商在高鎳電池研發上均有布局。

固態電解質電池在安全性,穩定性,循環壽命額能量密度等方面具有巨大優勢,有望解決安全問題。使用固態電解質代替當前鋰電池中的易燃電解質溶液,可以更安全密集地儲存能量,使用固態電解質將減少對銅和鋁的需求,不再對隔膜和液態電解液產生依賴,但目前也存在著技術不成熟,生產成本高昂,關鍵材料制備困難等缺陷,但固態電解質電池可以有效減少動力電池組體積,保障動力電池安全,商業化前景廣闊,未來必定成為主流研究方向。

整體來看,全球新能源汽車發展勢頭明確且強勁,隨著新能源汽車滲透率和銷量的持續提升,動力電池作為新能源汽車的“心臟”,將迎來廣闊的市場空間和黃金發展時期;在技術上路線方面,一定時期內磷酸鐵鋰和三元鋰電將并存發展,長期來看鈉離子電池、高鎳三元鋰離子電池和固態電解質電池有望脫穎而出,實現電池性能質的突破。

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