解析投资：从获诺贝尔化学奖的“锂离子电池之父”看锂离子电池行业

2019年十月0九日，诺贝尔奖的最后一个自然科学类奖项揭晓。约翰.班宁斯特.古迪纳夫教授和斯坦利.惠廷汉姆教授以及吉野彰教授，因在锂离子电池发明道路上所做的奠基性贡献，荣获今年的诺贝尔化学奖。

值得一提的是，有一位获奖的科学家受到了广泛关注，他就是现已97岁高龄的“锂离子电池之父”——约翰.班宁斯特.古迪纳夫教授。

众所周知，早期的锂离子电池重要用金属锂作为电极材料，由于这类电池在使用过程中极易发生燃烧和爆炸，因此无法被广泛使用。为解决这一问题，约翰.班宁斯特.古迪纳夫提出锂离子嵌入、脱出的工作机制，以钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂替代金属锂作为稳定的电极材料。这一项成就在当时既解决了电池的安全性问题，同时又降低了电池的制造成本，实现了锂离子电池技术的革命性突破。

因此，锂离子电池的重要性是毋庸置疑的。在过去的几十年里，假如说只有屈指可数的发明在彻底改变了整个世界，那么锂离子电池就必须占有一席之地。目前我们所接触的手机、笔记本电脑、电动工具、电动汽车、路灯备用电源、航灯、家用小电器等电子产品都属于锂离子电池的最大应用群体。可以说，假如没有锂离子电池，你现在甚至还无法通过智能手机读到这篇文章。

锂离子电池是一种二次充电电池，它的电池结构由正负极、隔膜、有机电解液以及电池外壳组成。其中正极通常为锰酸锂、钴酸锂或镍钴锰酸锂等活性物质材料，负极的活性物质通常为石墨或近似石墨结构的碳。电池的隔膜是一种经特殊成型具有微孔结构的高分子薄膜，能够使锂离子自由通过而电子无法通过。电池外壳则通常由钢壳、铝壳、铝塑膜等构成。

锂离子电池的工作原理表现为，在充电时，锂离子电池正极的锂离子和电解液中的锂离子向负极聚集得到电子，被还原成锂镶嵌在负极材料中。在放电时，镶嵌在负极材料中的锂会失去电子，变成锂离子进入电解液中向正极移动。

锂离子电池生产工艺复杂，可分为前、中、后三个阶段。前端极片制作重要包括包括正/负极配料、涂布、辊压、分切、制片等工序。中端电芯制作重要包括卷绕或叠片、封装、注液等工序。后端电池组装包括化成、分容、PACK组装等工序。在三道生产工序之中，电芯制造是核心，而后处理阶段作为最后一道关键工艺步骤，它直接决定了锂离子电池的品质、成品优良率，其对制造一致性高、稳定性好、性能优异的锂离子电池起着至关重要的作用。

在锂离子电池制造设备领域，锂离子电池前段生产工艺对应的设备包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等，中段生产工艺所使用的设备重要是模切机、叠片/卷绕机、真空注液机，后段生产工艺对应检测机、化成机与分容机。

制造工艺进步是推动锂离子电池技术快速发展的重要动力之一，尤其锂离子电池生产设备伴随着电池技术与工艺的演进而不断迭代。目前，锂电设备的更新已由原来的5至8年缩短至目前的3至5年。

此外，从设备价值来看，各段生产工序设备价值约占整体的1/3。具体而言，锂离子电池生产工序中的前、中、后段设备价值占比分别约为35%至40%、30%至35%、30%至35%。其中，核心设备价值占比较高，如涂布机、辊压分切、卷绕机、化成分容与检测设备分别占比达到30%、10%、20%与20%。

现阶段，锂离子电池行业早已成为一个专业化程度非常之高的体系。

从产业链角度来看，锂离子电池产业链上游为各类基础原材料，包括有钴矿、锂矿、石墨矿等等，原材料开采方式重要通过矿石提锂和卤水提锂，之后冶炼提纯重要产品得出碳酸锂、氢氧化锂及氯化锂。

中游分为锂离子电池电芯生产厂商和电池模组生产厂商，其中电芯制造公司使用正负极材料、电解液和隔膜等生产原料生产出不同规格与容量的锂离子电池电芯产品，电池模组厂商则根据消费电子、物联终端、新能源汽车等终端客户要求选择不同的锂离子电池电芯、电源管理系统方案、精密结构件以及生产工艺进行锂离子电池模组的设计与生产。

下游终端消费则聚焦于智能手机、消费电子、物联终端、电动工具、医疗器械、新能源汽车等众多领域。

当前，锂离子电池按照应用场景重要分为消费锂离子电池和动力锂电池。消费锂离子电池始现于1991年，而动力锂电池是立足于消费锂离子电池的基础上发韧。目前，消费锂电发展已步入了成熟期，而动力锂电池方兴未艾。

回顾锂离子电池发展历程，近数十年的时间见证了锂离子电池相对完整的产业发展周期。

1991-1999年。日本索尼首先推出锂离子电池，并将其应用于移动电话、数码玩具等。日本松下于1994年研发锂离子电池，并于1998年量产笔记本电脑专用的圆柱形锂离子电池。在这阶段日本垄断了全球锂离子电池市场，而中韩两国锂离子电池才刚初步。

2000-2006年，在日本仍保持其强大行业优势的同时，韩国三星SDI不断在电池容量上取得突破，依靠其技术和成本优势扩大其在传统手机和笔记本电脑电池市场的份额。而我国的ATL、比亚迪以及力神等公司亦相继推出了锂离子电池产品，并逐渐应用于传统手机、移动设备。这一阶段，三国之间的差距开始逐步缩小。

2007年，苹果iPhone的推出宣告了智能手机时代的降临。此时，主流技术路线已由之前的圆柱、方形电池转为能量密度更高的软包电池，其更适用于智能手机的应用。

新市场的扩大又迅速拉动了锂离子电池的发展。中、日、韩三国瞄准新战场，积极绑定智能手机产业链，并形成了三足鼎立的格局。2008年日本松下合并三洋电机，成为全球最大锂离子电池公司，但随着中韩崛起，日本在消费锂电市场的份额在不断下降。尤其是2016年，首先推出锂离子电池的索尼在锂电业务方面频频受挫，最终被日本村田收购。韩国三星SDI、LG则各自绑定其下游的三星电子、LG电子。我国的ATL成为了苹果合格供应商，借此两国消费锂电份额不断扩大。锂离子电池三分天下的局面逐渐形成。

值得一提的是，自2014年起，随着新能源汽车市场的爆发，我国动力锂电池的市场份额迅速扩大，仅两年时间便超越日韩，成为全球最大的动力锂电池生产国。我国目前已成为全球新能源汽车的第一大市场，强势带动国产动力锂电池产量跃居世界第一。

目前，由于锂离子电池因智能手机市场渐趋饱和而增速放缓。但随着新兴电子产品，如可穿戴设备、电子烟、无人机、无线蓝牙音箱等的兴起，锂离子电池又开始迎来了更加广泛的应用空间。尤其，5G技术的出现也对锂离子电池的续航时间、充电速度等提出新的要求，使得锂离子电池在行业需求和技术进步方面出现了新的开拓空间。

因此，在新兴科技以及能源技术变革的推动下，全球锂离子电池产业重新快速上升。根据我国电子产业发展研究院公布的《锂离子电池产业发展白皮书（2019）》数据显示，2018年全球锂离子电池产业规模达到412亿美元，同比上升18%，2015至2018年年均复合上升率达22.52%。市场研究机构AdroitMarketResearch数据表示，2018-2025年，全球锂离子电池市场将以14.3%的年均复合上升率上升，至2025年市场规模预计将超过1000亿美元。

我国之所以能够成为全球锂离子电池最大的生产国，一方面重要得益于3C消费电子、新能源汽车及动力锂电池市场的快速发展，另一方面近年来我国锂离子电池行业一直受到国家的政策关注。从“十二五”和“十三五”来看，我国大力支持发展新能源、新能源汽车、以及新材料三大行业。锂离子电池作为这三类行业的交叉产业也迎来了爆发式上升。根据高工产业锂电研究所（GGII）数据，2018年我国锂离子电池市场产量达102.00GWh，同比上升26.71%，预计2019-2023年将以30.6%的年复合上升率上升，至2023年出货量有望达到380GWh。

总体而言，锂离子电池行业受到世界各国政府的高度重视和大力支持。目前锂离子电池已大量应用在消费电子产品（手机、笔记本电脑等电子数码产品）、新能源汽车和储能领域等，随着电子产品的不断更新、新能源交通工具的发展以及节能环保要求的提高，全球锂离子电池行业的市场空间还将进一步扩大。从锂离子电池的公司竞争来看，2017年，全球锂离子电池生产公司中，松下的市场份额占比最大，达到12.43%，其次是LGC，占比为11.26%，三星SDI位居第三，占比为10.99%。而我国的宁德时代（CATL）、宁德新能源（ATL）、比亚迪占比分别为8.26%、7.61%和6.13%。

宁德时代（300750）：国产锂离子电池龙头。宁德时代前身为ATL，是苹果、华为、三星、小米、vivo等众多国内外一线品牌的核心电池供应商，其聚合物锂离子电池出货量全球第一，是数码锂电行业当之无愧的龙头公司。在当时，由于ATL的日资背景与我国政府要求电动汽车的三电核心技术必须掌握在我国公司手里的原则相悖。因此在2011年十二月，正式成立宁德时代，直到2015年之际才彻底清理完日资股份，但继承了ATL优质的锂电技术和核心人员。在清理日资股份的同时，2012-2013年，在宁德时代成立的初期业务仍专注于同宝马的合作。在客车领域，2013年下半年，宁德时代与宇通签署了为期两年的排他性战略协议。此举帮助宇通快速成为了电动商用车领域的龙头，同时还拉动宁德时代动力锂电池的产销量的快速上升。2014年，宁德时代通过普莱德供货北汽，成为北汽最大的电芯供应商。之后，凭借优质电池技术，宁德时代也陆续成为吉利、上汽等国内优质自主车企的不二选择以及大众、戴姆勒、宝马、本田等国际主流车企的青睐。截至2017年公司动力锂电池销量达11.84Gwh，同比上升74%，市场份额居全球第一。

比亚迪（002594）：国内一线锂离子电池生产厂商。2018年公司储能电池出货量为1GWh，位列全国第一。2019年，与墨西哥能源基金组织PireosCapital签署100MWh的电池储能订单。