一個動力電池需要多少原材料

一個動力電池需要多少原材料

不管是磷酸鐵鋰路線還是三元材料路線,目前很多企業的電池成本都已在1.2元/Wh左右的水平,比亞迪由於很多材料是自制,成本相對更低一些,在1.1元/Wh左右。

一個動力電池需要多少原材料

2015年中國市場車用動力電池單元成本結構圖(以磷酸鐵鋰動力電池為例)

真鋰研究的調研顯示,2015年中國新能源汽車市場的動力鋰離子電池單元成本較2014年下降了25%左右,說實話,這個降幅有點出乎墨柯的預料。不管是磷酸鐵鋰路線還是三元材料路線,目前很多企業的電池成本都已在1.2元/Wh左右的水平,比亞迪由於很多材料是自制,成本相對更低一些,在1.1元/Wh左右。

從上圖可以看到,在車用動力鋰離子電池成本結構中,材料成本佔比接近75%的高水平,而包括勞動力成本、製造成本(除勞動力之外的與電池製造直接相關的成本,如廠房、設備、能源等)、其他成本(主要包括資金使用成本、環保成本等)在內總共佔比25%出頭。現在我們來看一下,假定技術能力、製造能力等其他因素維持不變,僅靠材料和規模這兩方面,2016年還有沒有繼續下降的可能?有的話又有多大空間?

正極材料

1kWh動力電池大約需要用到2.3~2.5kg正極材料。動力電池成本中正極材料的佔比最大,達到了28.27%,但從時間縱向來看,這是一個比較低的水平,主要原因是這幾年正極材料價格在快速下降。

正極材料的成本主要由碳酸鋰和各種對應的前驅體材料構成。其中,碳酸鋰的價格走勢呈現出直線上升態勢,去年這個時候的價位還在4萬元/噸的水平,現在已經達到10萬元/噸,而且看上去還在快速走高;前驅體材料主要取決於相關資源的價格,磷酸鐵鋰路線會受到鐵礦石價格影響(當然,影響不大),而三元材料則主要看鎳價、鈷價和錳價。這些資源的價格目前都已處於谷底,明年大都存在漲價的可能。

從具體的正極材料來看,價格都在往上走。去年這時候磷酸鐵鋰材料的價位大致是9萬元/噸,目前差不多到了10萬元/噸。NCM523材料去年同期大致是12萬元/噸,目前略有提升,大致12.5萬元/噸。這是在鈷價基本平穩的情況下,預計今年底明年初鈷的存貨將會基本出清,鈷價會開始一輪上漲過程。

總的來看,儘管2016年動力電池對正極材料的需求量會大增,但正極材料價格上漲幾乎是不可避免的事情。預計2016年正極材料價格漲幅可能會在10%以上。

負極材料

1kWh動力電池大約需要用到1.3~1.4kg負極材料。動力電池成本中負極材料佔比6.85%,並不高。負極材料今年總體上還在降價,主要企業之一的杉杉股份(600884.SH)2014年財報和2015年上半年財報顯示,其負極材料產品的價格降幅大約6.5%,但利潤大幅下降的現實表明其材料成本的降幅其實很小。

負極材料製造所需的資源就是石墨,而石墨資源最大的應用領域是鋼鐵冶煉。隨著鋼鐵行業即將來臨的大幅減產和深度調整,預計石墨需求量也會較大幅度下降,同時,石墨供應量不一定會降多少,這將導致2016年石墨資源價格可能還會小幅下調。受此影響,預計2016年負極材料價格降幅會在10%以內。

電解液

電解液的用量根據所使用正極材料的不同而有較大差異,1kWh動力電池中,有1.2kg的(如Leaf用的錳酸鋰電池),也有1.6kg的(如Volt用的錳酸鋰+NCM三元電池),也有2.16kg的(如秦PHEV用的磷酸鐵鋰電池)。以磷酸鐵鋰電池為例,電池製造成本中電解液佔比7.93%。

電解液主要由溶質(六氟磷酸鋰)、溶劑和添加劑構成,其中,六氟磷酸鋰的製備用材主要是碳酸鋰和相應的氟產品。2014年電解液的製備成本中六氟磷酸鋰大約佔據了35%。受產能限制以及碳酸鋰漲價影響,今年下半年以來,六氟磷酸鋰價格暴漲,目前已超過15萬元/噸,去年同期不到9萬元/噸,漲幅達到70%。這直接導致電解液價格的上漲,目前天賜材料的動力電池電解液價格已在6萬元/噸左右,同比漲幅達到了20%。

從發展趨勢看,2016年六氟磷酸鋰的價格還將會有較大漲幅。受此影響,預計2016年電解液價格很可能會有15%以上的漲幅。

隔膜

不同動力電池產品對隔膜材料的用量同樣也有較大差異,以代表性企業為例,1kWh動力電池中,AESC的錳酸鋰電池大約要用12.5平米的隔膜,LG化學的“錳酸鋰+三元”電池接近19平米,而比亞迪的磷酸鐵鋰電池則需要23.5平米。以磷酸鐵鋰電池為例,電池製造成本中隔膜佔比7.67%。

在四大關鍵材料中,隔膜的利潤水平最高,相對應,價格下降的空間也最大。以比亞迪PHEV電池產品所採用滄州明珠的隔膜為例,通過其財報透露的數據推算,今年其隔膜價格相較於去年同期,大致降了1/3左右。製造隔膜的原材料是聚烯烴類石化產品,隨著油價的跌跌不休,原材料還有降價的可能。根據上述因素,預計2016年隔膜價格至少還會有20%以上的降幅。

殼體蓋板

殼體蓋板不屬於關鍵材料,以前在動力電池中的成本佔比不到10%,所以也總被人忽視。但隨著這幾年關鍵材料價格的大幅下降,相對更具價格剛性的殼體蓋板的成本佔比明顯高了起來。目前,這一快的成本佔比達到了14.82%的高位,已到了不可忽視的地步。

殼體蓋板的主要用材以鋼和鋁為主,目前鋼鐵價格還不如白菜價,主要鋁產品企業也大都在限產減產以保價。總的來看,相關原材料價格已到谷底,基本沒有了再降的可能。要降低殼體蓋板的成本,只有一種可能,就是把電池單元做大,減少殼體蓋板的用材數量。

特斯拉超級電池工廠Gigafactory計劃生產6.4Ah的20700型電池,比現在用的3.1Ah的18650型電池大上了一圈,這樣,以85kWh的Model S為例,電池單元的殼體蓋板用材量要減少40%左右。這是很可觀的。另舉比亞迪的例子,如果將秦PHEV現在用的26Ah電池單元換成唐PHEV用的45Ah電池單元,墨柯簡單算了一下,殼體蓋板的成本可以降低30%以上。當然,比亞迪要換也沒這麼簡單,由於它的電池包都是串聯沒有並聯,電池單元數量的減少會直接導致電池包電壓的大幅下降,這就必須要對電機、電控等一系列部件做出相應調整。這是比較複雜的。

中國電池企業目前總體上是在把動力電池單元由大往小做,和日韓企業相反,具體情況墨柯這裡就不介紹分析了。綜合來看,國產動力電池2016年殼體蓋板部分的成本很難下降,抱著樂觀一點的心態,還是預計這一塊成本能下降5%以內吧。

其他材料

鋰離子電池製造所需的材料很多,除了重要的是四大關鍵材料——正極材料、負極材料、電解液、隔膜,以及殼體蓋板之外,其他材料還有:正極方面用的粘結劑PVDF、溶劑NMP、集電體鋁箔,負極方面用的粘結劑CMC、溶劑去離子水、集電體銅箔,用於極耳的鋁帶、鎳帶,等等。其他材料在動力電池成本中的佔比9.09%。總體來看,這一塊成本的下降空間也不大,預計2016年有5%的降幅。

勞動力成本

全國鋰離子電池總出貨量中接近一半來自深圳電池企業。以深圳電池企業為例來計算,1kWh動力電池成本中目前大約有36元是勞動力成本(深圳市政府公佈的深圳企業職工2014年平均工資是6,054元/月)。勞動力成本這幾年來呈現出明顯的上升勢頭,顯而易見,2016年還會繼續上升。保守一點,墨柯預計這一塊成本會上升5%左右,低於這幾年人均工資的年均增幅。

製造成本及其他

動力電池成本中這兩部分的成本佔比合計22.09%。除勞動力之外的其他與電池製造直接相關的製造成本要繼續降低,主要取決於相關設施的利用率,核心是產線的利用率。目前,包括比亞迪、力神、ATL等在內的很多中國企業的生產線自動化水平都很高,如果生產規模持續增長,同時產線利用率保持一個很高的水平,是可以繼續降低製造成本的。本著樂觀的心態,墨柯預計2016年製造成本可能下降15%左右。

其他部分主要指資金使用成本和環保成本。目前電池企業大都在擴產,而企業的盈利能力根本不足以支撐這種擴張,因此,資金的使用成本很難下降,同時,在環境壓力越來越大的現實狀況下,環保成本毋庸置疑也不可能下降。這些成本2016年不上升就不錯。墨柯這裡預計保持2015年的水平。

小結

綜合上面分析,預計2016年中國新能源汽車市場動力鋰離子電池的成本降幅可能就在1.24%左右,如果碳酸鋰、六氟磷酸鋰、鈷等重要原材料或資源的價格漲幅超過上述預計,或是大規模的擴產導致製造成本攤銷額度提升,都有可能使得2016年的動力電池成本與2015年持平甚至超過2015年。


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