镍、钴、锂等新能源金属价格的不断上涨,倒逼电池厂不断探寻新的电池技术及材料,锰基正极材料应势而起,正在成为电池材料行业新的风口,已进入量产前夜。
2022年3月22日,在特斯拉柏林Giga factory交付第一款Model Y后,马斯克就对锰基电池做了简短但有趣的评论:“我认为锰具有潜力。”国内电池龙头企业如宁德时代、比亚迪、国轩高科、中创新航、欣旺达、蜂巢能源等也均加快电池“掺锰”技术研发及量产。
目前常见的锰基正极材料包括锰酸锂、镍锰酸锂(高电压)、层状锰钠材料、富锂锰基、磷酸锰铁锂等。锰基正极材料的突出优势是低成本,原料自给率高。并且相较于市面上主流的磷酸铁锂和三元材料,高电压、低成本、高安全性能是锰基正极材料的共同特性。
因此锰基正极材料具有广泛的应用场景,包括电动两轮车、数码、电动工具、汽车、储能等众多领域,锰基正极材料未来的市场也必然会有“锰”料,市场空间广阔。
两轮车市场
2019年4月15日“新国标”开始正式实施,长期以来不明确的“电动车”“电动踏板车”被重新定义,电动两轮车划分为三类:电动自行车、电动轻便摩托车、电动摩托车。
根据ICC鑫椤资讯,2022年中国电动两轮车产量为5543万辆,其中电动摩托车与电动轻便摩托车合计年产量仅在300万辆左右,绝大部分市场份额被电动自行车占据。
在“新国标”政策执行下,国内现存的大量电动两轮车被判定为超标车,需要在过渡期截止前更换为合标车辆。再加上出口火热、共享电动两轮车投放等利好因素的刺激下,2019年以来,中国电动两轮车由存量替换阶段再次步入高速增长阶段。
根据ICC鑫椤资讯,预计2025年国内电动两轮车产量将达到6330万辆。而2025年新国标过渡期结束以后电动两轮车产量会稳步降低,预计2030年产量为5050万辆。
2020年之前,锂电池与铅酸电池相比,两者价差不大,消费者对锂电池接受度尚可,并且锂电池相对铅酸电池在循环性能等方面具有显著的优势,所以锂电池在两轮车上的渗透率呈现稳步攀升的态势。而2019年推行的新国标政策、2020年中国共享电单车的蓬勃发展,更带动了2019-2020年锂电池渗透率快速提升。
自2021年以来,锂电池在两轮车上的渗透率却呈现出增长乏力。
一是因为共享电单车锂电池出货量呈现断崖式下跌,2021年国内很多城市急剧收紧了共享电单车投放政策,这导致以哈啰、美团、青桔等为代表的运行商们纷纷放缓甚至停止投放共享电单车。而2020年共享电单车中锂电池出货量约占中国全部两轮车锂电池出货量的近五成;
二是以碳酸锂为代表的锂电池原材料供应紧张,带动锂电池价格出现较大幅度的上涨,与铅酸电池的价格差距越拉越大。而两轮车用户属于对价格极度敏感的客户群体,所以铅酸电池回潮并重新抢占了锂电池的市场份额;
三是偶然发生的锂电池型两轮车着火爆炸事故,经过媒体的熏染,使得消费者对锂电池的安全性产生了顾虑,这也导致消费者更倾向于购买成熟安全的铅酸电池;
四是大部分城市均推迟1-2年执行新国标,导致非国标车的替换放缓。
2023年以后,随着碳酸锂等原材料供需紧张格局逐渐缓解,价格必然出现回落,锂电池价格也会跟随,届时锂电池与铅酸电池的价格差必然会收窄,所以锂电池在两轮车中的渗透率将重回涨势。
根据ICC鑫椤资讯,2022年锂电型两轮车(新车)产量为610万辆,而随着锂电池在电动两轮车中渗透率的提高,预计2025年锂电型两轮车(新车)产量为2026万辆,2030年将进一步增长至3535万辆。
随着未来锂电池在两轮车(新车)中的应用越来越多,锂电池的产量将呈现稳步提高。此外,随着新国标出台,对电动两轮车的最高行驶速度、车身重量等都做出了更加明确的规定,加上电池充电不进楼不进户等政策落地,“以换代充”的两轮车换电需求量得到释放,而换电市场电池的循环性能尤为重要,所以锂电池在两轮车换电市场潜力巨大。
根据ICC鑫椤资讯,2022年国内两轮车用(包含新车与换电)锂电池总产量为7.1GWh,预计到2025年、2030年将分别增长至27.3GWh、84.8GWh。
两轮车市场锂电池主要采用锰酸锂作为正极材料,未来两轮车用锂电池产量的不断增长必然会带动锰酸锂需求量的提高。根据ICC鑫椤资讯,预计到2025年国内两轮车市场对锰酸锂材料的需求量为5.0万吨,2030年将进一步提高至12.8万吨。
根据ICC鑫椤资讯,目前两轮车锂电池供应主要集中在国内,占比在50%-90%之间,假设未来占比仍在这一区间之内,则预计到2030年全球两轮车用锂电池产量为94.3-169.7GWh。
根据ICC鑫椤资讯,预计到2025年全球两轮车市场对锰酸锂材料的需求量为5.6-10.0万吨,2030年将进一步提高至14.3-25.7万吨。
数码市场
近年来,伴随着国民经济水平和居民消费能力的提升,我国对消费类电子产品的需求量不断扩大,这为消费电池行业的发展奠定了坚实的应用基础。总体来看,在智能手机、笔记本电脑等传统消费类领域,锂离子电池市场规模较为稳定。
随着5G商用的落地、物联网设备的兴起,可穿戴设备、电子烟、无人机、TWS耳机、蓝牙音箱等新兴电子领域,呈现出较快的发展态势。5G技术的普及、应用场景的持续拓展将给锂离子电池市场带来更多机遇。
根据ICC鑫椤资讯,2022国内及全球数码锂电池产量分别为36.4GWh、59.6GWh,2030年将分别提高至76.1GWh、108.6GWh。
锰酸锂目前在数码市场上的应用主要集中在中低端数码领域,高端数码领域目前主要采用钴酸锂作为正极材料,而高企的钴酸锂价格使得锂电池企业不堪重负,不得不为缩减成本找寻替代的正极材料。
锰酸锂材料价格仅为钴酸锂的1/3,成本优势明显,加上锰酸锂的安全性和长续航,以及自身性能的提升,锰酸锂未来在高端数码领域也有很大的潜力去替代钴酸锂。
根据ICC鑫椤资讯,2022年国内及全球数码市场对锰酸锂需求量分别为3.4万吨、4.5万吨,到2030年将分别增长至7.7万吨、10.0万吨。
电动工具市场
得益于充电锂电池技术的不断革新与应用加深,以及相比于传统有绳电动工具,无绳电动工具结构轻盈、携带操作便利、运行效率高而能耗低,逐渐发展成为更受用户偏好的电动工具产品。
无绳化趋势给电动工具用锂电池带来了巨大的发展空间,因为与传统镍铬电池相比,锂电池在环境污染、电量储备、重量、寿命、充电时间等方面具有明显的优势,符合电动工具小型化轻量化趋势。
国内市场电动工具锂电池市场份额呈现增加之势,主要是日韩等国外电动工具用锂电池企业把主要精力放在动力、储能等领域,使得国内电动工具企业顺利补位,包括海四达、亿纬锂能等企业获得了国际电动工具巨头TTI的供货订单。
根据ICC鑫椤资讯,2022年国内及全球电动工具用锂电池产量分别为19.8GWh、31.9GWh,2030年将分别提高至81.0GWh、121.6GWh。
锰酸锂材料目前主要用在中低端电动工具电池领域,像1800mAh以下的电动工具电池就纯用锰酸锂作为正极材料。目前来看,中低端电动工具市场对锰酸锂的需求量仅次于数码市场。
高端电动工具对于高倍率放电、高能量密度有一定要求,目前材料上还是以三元材料为主,但纯用三元价格太贵,因此三元掺杂锰酸锂混合使用逐渐占据一定的市场份额,并成为电池企业着力发展的方向之一。
根据ICC鑫椤资讯,预计到2030年国内及全球电动工具市场对锰酸锂材料的需求量分别为7.9万吨、8.7万吨。
储能市场
政策引导,需求旺盛。在全球大力发展清洁绿色能源的理念引导下,主要经济体均提出了大规模的新能源装机目标,储能行业同样受到了多国政府的激励。
2022年储能电池市场延续高增长,据ICC鑫椤资讯,2022年国内储能电池产量120.3Gwh,同比增长162%;全球储能电池产量139.9Gwh,同比增长112%。2030年国内及全球储能电池产量将分别增长至1225Gwh、1318Gwh。
锰酸锂虽然循环次数相对磷酸铁锂低,但有价格优势,并且部分单晶型锰酸锂循环次数可达到4000次,因此对能量密度、循环次数要求不高的便携式储能等储能类型,锰酸锂具有较大的应用空间。
根据ICC鑫椤资讯,预计到2030年国内及全球储能市场对锰酸锂材料的需求量分别为5.2万吨、5.7万吨。
汽车动力市场
2022年汽车动力电池市场仍然保持了较高的增速,据ICC鑫椤资讯,2022年国内动力电池产量553GWh,同比增长130%;全球动力电池产量824GWh,同比增长88%。2030年国内及全球动力电池产量将分别增长至2573GWh、4584GWh。
锰酸锂材料在汽车动力市场上的应用主要集中在A00级车型上,曾经的“国民神车”五菱宏光MINI EV,就是星恒电源采用的锰系多元复合锂体系。
星恒电源曾表示“公司下一代锰酸锂产品推出后,性能将更优、成本将更低,锰酸锂成为动力电池的主流路线之一,是非常现实的。不仅仅是两轮的小动力,未来三轮、四轮领域,锰酸锂也会找到适合自己的广阔天地。”
根据ICC鑫椤资讯,预计到2030年国内及全球汽车动力市场对锰酸锂材料的需求量分别为7.9万吨、14.1万吨。
其他猛基材料
镍锰酸锂材料(高电压)结构稳定、成本低,并且具有高电压平台、高比能量密度和良好的循环性能,目前尖晶石结构的镍锰酸锂材料理论比容可达133mAh/g,能量密度高达625Wh/kg,适用于电动乘用车,专用车,储能等多场景。
钠电池正极材料主要有层状氧化物、聚阴离子型、普鲁士白(蓝)三种可选路线,其中层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子正极材料。钠离子电池可应用于电动两轮车、电动工具、储能、A00级电动车等场景。
富锂锰基材料比容量高,成本低,安全性更好。与锰酸锂配合使用,可使锰酸锂电池寿命提升一倍。业内预计,若高性能的富锂锰基材料能够得以应用,理论上可以替代三元正极和部分铁锂正极,甚至创造出更多增量,可广泛应用在汽车、储能、小动力、数码等各领域。
磷酸锰铁锂是磷酸铁锂的升级版,能量密度较磷酸铁锂有15%的提升,可以应用于动力、储能等场景。
镍锰酸锂(高电压)、层状锰钠、富锂锰基、磷酸锰铁锂四种材料均可应用于动力、储能等领域,我们就以市场空间最大的动力与储能两个领域为例,根据ICC鑫椤资讯,预计到2030年全球动力及储能市场对以上四种锰基材料需求量为52.4万吨,国内动力及储能市场对以上四种锰基材料需求量为33.7万吨。
另外,值得期待的是:一旦镍锰酸锂(高电压)、层状锰钠、富锂锰基、磷酸锰铁锂四种锰基材料中的任何一个实现大规模商业化应用,都将是电池材料领域里的一场革命性突破,有可能会挤占甚至替代磷酸铁锂与三元材料的大部分市场,届时锰基正极材料将会是一个超万亿规模的巨大市场。