钜大LARGE | 点击量：2213次 | 2022年08月20日
三巨头如何称霸动力锂电池界：松下/LG化学/三星SDI
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当前，国际汽车巨头加速推进新能源汽车战略，进而将间接推动动力电池的爆发式发展，这已成为市场和行业共识。
全球动力电池企业经历了10多年的发展，进入了快速发展和技术沉淀时期，其中以日本松下、韩国LG化学和三星SDI企业的行业影响力最大，他们是如何做到全球的呢？笔者将从发展历程、产业布局、产品技术、整车客户关系及市场配套、供应商链等维度分析，希望能够给予国内汽车动力电池一些参考。
观点一：研发实力?正确的合作伙伴→成功的关键
从发展历程来看，国际动力电池企业大都从20世纪初开始加速动力电池的研发和积累。那时候动力电池行业尚处于初级发展阶段，其投资、研发、技术攻关都是高壁垒产物，导致动力电池供应商较少，动力电池研发和动力电池产能均相对集中。
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后来，受制于能源、环境等多重因素的影响，新能源汽车产业开始迅速发展。，动力电池企业于是纷纷加大同整车企业、科技企业、零部件企业的多元合作，如松下与特斯拉、LG化学与韩国现代、三星SDI收购MBSS并同宝马建立了稳定、长久的合作关系。正是因为整车企业给予的持续信任和采购支持，起步阶段的动力电池企业才成功奠定了厚实的基础。
观点二：产业布局?新能源汽车大市场→寻找释放产能需求空间
从产业布局角度来看，动力电池的发展需要有新能源汽车大市场的支撑，才能有效释放产能需求，实现研发-生产-销售的闭环循环。
目前，松下、LG化学、三星SDI均在中美日韩等国家实现了基地布局，而正是因为特斯拉、雪佛兰Volt等新能源汽车在美国拥有良好的市场环境和需求，才释放了松下电池产能需求，为松下电池赢得了发展先机。
观点三：技术路线?产品性能→形成核心竞争力
从技术角度来看，目前动力电池三元技术路线已得到确认，三元正极材料、石墨负极为国际主流路线。技术路线的选择至关重要，动力电池知名企业AESC因为正极路线的选择错误，走到了被淘汰的边缘。
松下电池通过使用NCA正极材料，18650向21700转变，提升了动力电池的能量密度，依靠持续的技术革新与产品创新及，赢得了强大的市场竞争力；而LG化学利用大量化学材料的产品线协同开发锂电池，通过规模化生产有效降低成本，具有品质和价格双重优势；三星SDI电池领域涉足面广，虽然积极跟进但未专注于汽车动力电池项目，公司NCM和NCA产品与LG化学均存在一定差距。据苹果公司创始人乔布斯的观点，创立经久不衰的公司需要伟大的产品，这也说明动力电池的核心竞争力在于产品本身品质与性能。请加工业智能化公众微信号：robotinfo马云都在关注
观点四：整车关系?市场配套?市场规模→抢占未来市场制高点
整车企业的产量和采购量决定着动力电池的搭载量，但由于动力电池是新能源汽车最核心的零部件，成本占比超过40%，且动力电池投资大、研发和技术壁垒高、认证时间长，这就促成了动力电池企业和整车厂商捆绑式合作的潮流。
目前，动力电池企业主要存在战略客户和合作客户两大类型，如松下与特斯拉，三星SDI与宝马形成长期稳定的战略合作伙伴关系，而LG化学因为产品品质优秀、产量充足、价格相对低廉而成为大多车企的合作伙伴。显然，建立“整车-动力电池”的整零关系举足轻重。
近年来，日韩动力电池厂商出货量大幅增长，2016年松下、LG化学、三星SDI出货量占国外市场的76%。当前，新能源汽车尚未形成规模化市场，动力电池企业多采用低价策略以占领市场，竞争日趋白热化。
由于动力电池品类繁多，各电池企业产品形式及种类丰富，为加大市场配套份额使出了“十八般武艺”。以LG化学为典型，根据市场需求设计出首例阶梯式软包电池和六角形软包电池，满足不同车型对动力电池形状大小的要求，积攒了众多客户。因此，提高市场配套和占领市场份额是企业的当务之急，这样才利于动力电池企业抢占未来更大的市场“蛋糕”。
观点五：零部件供应?核心件自制兼全球采购→保障质量和产能供给
随着动力电池产业的发展，零部件供应全球化将成为趋势，产品同质化特征或将越来越明显。
松下、LG化学、三星SDI等企业一方面强化国际化材料供应链的培育，以不断降低成本，另一方面加强核心件的自制能力，以差异化竞争来提升产品利润空间，同时进一步提升产能供给能力和实现产品质量保障。
综合上述分析，动力电池企业的发展大抵讲究“持久战”，在把握趋势的大前提下，始终坚持合作共赢的理念、谋划合理的战略布局、持续推进技术研发与创新、精耕细作行业市场、持续优化供应链，通过充分的大投资，才赢得了今天的行业影响力，成功经验值得学习借鉴。
他山之石可以攻玉。随着我国新能源汽车产业政策激励力度逐步下降，且本土动力电池企业将参与到国际竞争，结合我国实际情况，相关电池企业可以参考如下建议：
·加强与整车企业的研发协作与技术攻关，在创新方面进行深度合作，前提要保障合作目标的一致性，合作时间的持久性，比如松下与特斯拉近10年的战略合作关系。
·加快提升动力电池行业集中度，优化产品结构并积极调控需求与供给之间的动态平衡。在此基础上，集中行业资源实现三元锂电池和全固态锂电池的全新突破。
·保持企业差异化产品竞争能力，既要提升动力电池核心材料的自制能力，同时要整合全球化资源，走“质、量、价格、品牌”的效益型发展道路。
动力电池正极材料之争谁将笑到最后？
新能源汽车是汽车发展的方向，动力电池是新能源汽车的心脏，其技术水平及产业发展对电动汽车的规模化应用意义重大。随着动力电池产业集中度的提升，以及技术路线的逐渐成熟，未来的动力电池将向着更安全、更长寿、充电速度更快的方向发展。请加工业智能化公众微信号：robotinfo马云都在关注
目前动力电池正极材料技术路线有很多，主要围绕着磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂、锰酸锂这四种，那么随着技术的不断进步，哪一种正极材料技术路线在动力电池领域更具有竞争力呢？
动力电池正极材料产业化现状
磷酸铁锂
磷酸铁锂由于安全性好，循环寿命长，原材料资源丰富，不造成环境污染而在中国得到了以BYD为首的众多动力电池厂家的追捧。我国磷酸铁锂技术路线的成功是国外主流动力电池厂家始料未及的。
磷酸铁锂优点有很多，但缺点也很明显，除了低温下循环性能极差以外，最主要的缺陷是其导电率和振实密度低，其能量密度只有120-150wh/kg。2016年底国家出台按能量密度进行动力电池的补贴，这可能会阻碍磷酸铁锂动力电池的发展，但磷酸铁锂在电动大巴上的使用具有不可替代性，未来市场空间依旧广阔。
目前采用磷酸铁锂的电池厂家有比亚迪、北大先行、深圳沃特码、合肥国轩等。未来磷酸铁锂会朝着提高能量密度的方向发展，可以考虑采用石墨烯、碳纳米管等添加剂来提高倍率容量，或者采用磷酸锰铁锂提高电压，进而提高15-20%的能量密度。
酸锂与镍酸锂
钴酸锂是最早进行商业化应用的锂电池正极材料，第一代商业化应用的锂离子电池就是SONY在1990年推向市场的钴酸锂锂离子电池，随后在消费类产品中得到大规模应用。
但是钴酸锂最大的缺点就是质量比容量低，理论极限是274mAh/g，出于结构的稳定性考虑，实际应用中只能达到137mAh/g。同时由于地球上钴元素的储量比较低，因此导致钴酸锂的成本偏高，难以在动力电池领域大规模普及。
与钴酸锂相似，理想的镍酸锂为α-NaFeO2型六方层状结构，镍酸锂正极材料理论容量为275mAh/g，实际可达180-200mAh/g，平均嵌锂电位约为3.8V。相对于钴酸锂来说，镍的储量比钴大，价格也相对便宜，但是镍酸锂合成困难，循环性能差，纯相镍酸锂实用性不大。
部分动力电池电极材料六大指标对比图
锰酸锂
锰酸锂由于与目前普遍使用的钴酸锂、三元材料性质非常接近，其电池生产工艺非常成熟，动力电池生产线与现有生产线基本兼容，特别日韩拟采用18650型电池组合成动力电池模块的技术思路，使锰酸锂动力电池生产更容易实现。
锰酸锂最大的缺点就是高温循环性能较差，但相较于磷酸铁锂，它也有着自己独特的优势。
（1）锰酸锂的体积比能量优于磷酸铁锂
锰酸锂的容量比磷酸铁锂低约25%，但其电压比磷酸铁锂高15%，且锰酸锂的压实密度高约40%，因此锰酸锂的体积比能量高于磷酸铁锂25-30%。
（2）锰酸锂的一致性优于磷酸铁锂
由于锰酸锂产品不含碳，因此产品的性能参数稳定，一致性好对动力电池生产十分有利。
锰酸锂的尖晶石结构
目前日本桑尼，我国中信国安、苏州星恒等企业都在研发生产锰酸锂动力电池，未来在低速电动车以及续航里程不高的电动车等领域将有不错的市场。
三元材料
三元材料主要有镍钴铝酸锂（NCA）和镍钴锰酸锂（NCM）两种，其中NCA是目前商业化正极材料中比容量最高的材料。
镍钴铝酸锂（NCA）
因为Co和Ni具有相似的电子构型，相似的化学性质，离子尺寸差异也很小，镍酸锂和钴酸锂可以发生等价置换形成连续固溶体并保持层状的α-NaFeO2结构，为了得到更加稳定的高镍固溶体材料，除了加入钴以外，添加Al可以进一步提高材料的稳定性和安全性，这样就形成了镍钴铝酸锂三元材料。
尽管NCA具有很高的比容量，但其缺点也很明显，未来发展趋势是开发高镍低钴NCA来降低成本提高容量；以及研发高压实NCA来提高体积比；另外采用包覆工艺降低NCA对湿度的敏感性。
目前美国特斯拉采用的是NCA正极材料动力电池，技术处于领跑地位，日本松下采用NCA和硅碳负极组合制成的18650型电池容量高达3500mAh,循环寿命2000次以上；种种迹象表明，NCA正极材料在动力电池应用中具有很大的竞争力。
镍钴锰酸锂（NCM）
镍钴锰酸锂（NCM）三元材料的比容量高、循环寿命长、安全性好、价格低廉的优点是毋庸置疑的，但它同样具有平台相对较低，首次充放电效率低的缺点。
目前采用镍钴锰酸锂（NCM）的主要有韩国LG、浙江微宏动力以及珠海银隆，在未来，NCM发展趋势主要是制造低钴层状三元材料，主要原因是钴是稀缺资源，减少用量可降低成本；另一个方向就是发展高镍层状三元材料，虽然高镍体系合成难度大，易发生锂镍混排，但是镍含量的增加可以显著提高克容量，高镍体系是动力电池的理想材料之一。除此之外，NCM同样要注意材料吸水的问题。
现阶段，国内有些厂家采用三元NCM/钛酸锂负极组合的技术路线，避免了碳负极可能存在的锂枝晶生成所造成安全性和循环性差的问题。采用此模块生产的动力电池具有安全性好，充放电倍率高，循环寿命长（可达5000-10000次）的特点，因而在动力电池领域备受关注。
总结
政策所趋，未来动力电池行业市场广阔，三年内新能源汽车用动力电池市场年平均增长率可达50%左右，但是整个电池行业竞争激烈，行业的整合正在持续进行，动力电池市场需求将进一步向优势企业集中。
而在技术路线方面，目前商用锂离子动力电池正极材料主要有锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)、三元材料(NMC)，每种材料都有自己的优势和缺陷，有自身的应用领域和市场需求。其中电动工具、HEV和电动自行车是LMO的主要应用领域，新能源公共交通大巴、出租车将仍以LFP为主。在未来，动力电池领域最有可能出现的局面将是磷酸铁锂和三元材料并驾齐驱。
三元锂正极材料的发展现状
随着新建产能的陆续完工投产，今年以来以三元锂材料为正极的动力电池已经大范围取代了过去以磷酸铁锂材料为正极的动力电池。作为这样一个变化的结果，三元锂材料中需求弹性最大的原材料钴就如我年初文章中所提及的那样价格一路上扬。但是三元锂材料究竟是什么，什么是NCM、NCA，什么又是111、532、622和811，其未来又会如何发展，就请听我慢慢道来。
根据定义所谓三元材料是指由三种化学成分(元素)，组分(单质及化合物)或部分(零件)组成的材料整体。在锂电池的正极材料中其一般均指的是化学组成为LiNixXyCozO2的材料。其中X为Mn时就是NCM，而X为Al时指的就是NCA。而所谓111、523、622和811则均指的是NCM材料中x、y、z三个数字的比例，比如622中的x：y：z就等于6：2：2，其化学组成就是LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2。其实从材料的微观结构来看，NCA和NCM非常类似，所以其与NCM类似也有很多不同元素比例的亚种，但是由于其中真正走向产业化规模制造的目前只有松下为首在使用的LiNi0.8Al0.05Co0.15O2，因而最后NCA就演变成了对它的特指。
由此可见所谓三元材料其实指的是一大类材料，那么问题也就来了，究竟其中的哪一种才是未来的发展方向呢?从目前流行的几篇卖方报告来看，大家对于NCM的发展预期是比较一致的，最早是111，随后是532，而接下来是不少电芯龙头企业要上的622，未来则会变成811。这样的发展趋势是因为在NCM材料中Ni和Co是主要的活性材料，而Mn只是为了在充放电过程中维持材料的稳定性而添加的，其中锂离子的迁移活性很弱，而Ni相比Co电压更高，且容量更大，因此为了不断提升材料的比容量，其发展趋势必然是向着Ni越来越多，Mn越来越少的方向进步，因此自然而然是由111到523再到622最后到811(如表一)。
表一、各类NCM材料的比容量
来源：《高能量密度锂离子电池正极材料的发展趋势》
但对于未来是NCM还是NCA，这些报告中的观点却大相径庭。然而究竟孰是孰非，即便是产业界也难以得出一致的结论。事实上，NCA和NCM是非常相似的两种锂电正极材料，均是由钴酸锂发展而来——其中Ni和Co是主要的电活性原子Al和Mn起的只是稳定材料结构的作用。因此无论是NCM还是NCA，未来是谁关键还是得看产业化应用后谁的Ni含量更高，两条技术路线本身并没有什么高下之分，甚至NCM由于Mn的稳定性更好还可能有着安全性上的优势。
来源：高工锂电
但就目前的情况看，已经产业化应用的Tesla电池中的正极材料NCA中Ni含量已经达到了80%，日本住友最新的实验品种甚至已经超过了85%，而NCM中可与NCA一较高下的811还远未能实现产业化应用，可见在一段时间内，最高端容量型锂电的市场还将主要是NCA路线。而我国由于NCA制造技术和供应链的落后，短期内难以出现大规模的NCA电池产能，要想与日韩一较高下，恐怕只能寄托于国内技术领先企业在811上的后来居上了。
幸运的是622的技术难关已被突破，当升、杉杉等正极材料企业都有了成规模的622材料供应能力，而国轩、CATL等电芯企业也已经实现了622电池的产业化应用，那么在一两年后的未来，让811走进汽车里也并非完全不可能。因此对于深耕这一领域的投资者而言，在产能结构性过剩和2020年实现300Wh/kg能量密度的目标背景下，寻找到这样一个具有实现811产业化技术潜力的投资标的就显得尤为重要了。
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