目前,鋰電池負極多采用8μm以下厚度的鋰電銅箔。根據應用領域劃分,電解銅箔可以分為應用于印制電路板的電子電路銅箔,以及應用于鋰電池的鋰電銅箔;根據銅箔厚度劃分,按照通行標準可以分為極薄銅箔(≤6μm)、超薄銅箔(6~12μm)、薄銅箔(12~18μm)、常規銅箔(18~70μm)和厚銅箔(>70μm)。目前,鋰電銅箔多采用8μm以下的銅箔產品,而電子電路銅箔一般較鋰電銅箔更厚,大多在12μm~70μm。
相較8μm鋰電銅箔,采用6μm和4.5μm鋰電銅箔可提升鋰電池5%和9%的能量密度。根據鋰電池能量密度計算公式:質量能量密度=電池容量/電池質量,即可通過電池容量恒定時減少電池質量,或保持電池質量不變而提升電池容量兩種方式來提升能量密度。《電動汽車觀察家》2019年6月份數據顯示,新能源汽車動力電池單體平均能量密度為228.8Wh/kg,若把目前新能源汽車電池普遍使用的8μm銅箔換成6μm或4.5μm銅箔,則可得到單位能量所需銅箔分別減少為0.62kg/kWh(6μm銅箔)或0.47kg/kWh(4.5μm銅箔),進一步計算可以得到銅箔使用量減少后的新能量密度分別為:240.2Wh/kg(6μm銅箔)和249.6Wh/kg(4.5μm銅箔),較之使用8μm銅箔的鋰電池,銅箔輕薄化使電池能量密度分別顯著提升5%(6μm銅箔)和9.1%(4.5μm銅箔)。
全球鋰電產量將維持較高增速
2021年,我國鋰電池出貨量合計達306.5GWh,同比增長114%,在動力電池領域的占比擴大至72%。2021年至今,國內新能源汽車市場呈現爆發式增長態勢,數碼產品市場的增長穩定,鋰電池儲能應用廣泛。根據高工鋰電(GGII)統計數據,2021年,中國動力電池出貨量為220GWh,同比增幅達175%,終端占比由2020年的56%擴大至72%;儲能電池和小動力電池的出貨量分別為37GWh和10GWh,分別占比12%和3%。近年來,我國3C數碼電池出貨量增速相對穩定,預計2021年我國3C數碼電池出貨量約為39.5GWh,占比為13%。
高工產業研究院預測,2020—2025年,全球鋰電池出貨量年復合增長率達37.8%。自2020年起,受全球新能源汽車市場增速上升,特別是歐洲市場大爆發的推動,全球鋰電池出貨量為306GWh,同比增長34.8%。其中,動力電池全年出貨量為186GWh,成為全球最大的鋰電池消費端,終端消費占比為60.8%;數碼鋰電池出貨量為77GWh,主要受電動工具、不停車電子收費系統(ETC)、移動機器人(AGV)、可穿戴設備等應用終端快速興起帶動;儲能鋰電池及小動力電池進入快速發展期,全年出貨量分別為27GWh和16GWh。疊加2021年以來中國鋰電需求的爆發式增長,高工產業研究院預測,未來幾年,全球鋰電池市場仍然將保持中高速增長態勢,預計到2025年,全球鋰電池出貨量有望達到1523GWh,2020—2025年年復合增長率達37.8%。
鋰電池應用場景,分為動力、3C數碼和儲能等三個應用領域。2020年,全球新能源汽車銷量為315萬輛,同比增長42.5%。預計2021—2023年,動力電池裝機量分別為290GWh、475GWh、655GWh,同比增速分別為113.0%、63.8%、37.7%。2021—2023年,3C數碼消費電池裝機量預計分別為90GWh、95GWh、100GWh,同比增速為5.9%、5.6%、5.3%。預計2021—2023年,儲能及其他電池裝機量分別為94GWh、139GWh、187GWh,同比增速分別為81%、48%、34%。綜上所述,預計2021—2023年,全球鋰電需求量或將分別達474.35GWh、709.55GWh和941.5GWh,年均復合增速為51%。
筆者預計,鋰電池未來兩年的裝機產量比仍將維持低位,全球鋰電產量保持高增速。根據萬得(Wind)數據統計,我國動力電池2019—2021年鋰電裝機量僅占當年產量約71%、78%、70%,產量和裝機量之間的差距系電池以及下游行業的庫存周期所致,考慮到2021年年底以來正極材料和電池廠商大規模擴產計劃,預計裝機產量比未來兩年仍將維持低位。
極致能量密度需求
推升極薄鋰電銅箔應用
動力鋰電向高能量密度方向發展的趨勢已定,對鋰電銅箔極薄化提出了高要求。寧德時代、比亞迪等公司動力鋰電池企業6μm鋰電銅箔已應用成熟并快速切換,其他動力鋰電池企業也在加速6μm鋰電銅箔的應用,極薄鋰電銅箔產品已逐步在骨干企業中開展應用。據高工產業研究院統計,2020年,極薄鋰電銅箔滲透率為50.4%;2021年上半年,滲透率已經達到55.6%。在電池廠商高能量密度及降低成本的要求下,繼6μm鋰電銅箔之后,4.5μm鋰電銅箔未來有望成為主流產品之一。據高工鋰電數據,寧德時代2021年上半年4.5μm鋰電銅箔用量為600噸~700噸/月左右。
由于鋰電銅箔產品迭代加速,4.5μm鋰電池銅箔的應用前景廣闊。下游應用企業的技術要求升級驅動上游銅箔技術迭代加速。此前,鋰電銅箔由12μm向8μm過渡經歷了一個較長的周期。而短短幾年,我國已經大范圍實現了7μm~8μm銅箔到6μm鋰電池銅箔的升級,并且已經出現了5μm、4.5μm、4μm等更薄規格的鋰電銅箔。隨著4.5μm銅箔的產業化技術逐漸成熟及電池企業應用技術逐步提高,4.5μm鋰電池銅箔的應用將逐漸增多。我國鋰電池銅箔技術實力處于國際領先水平,而海外電池制造商尚未大規模使用6μm鋰電池銅箔。
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