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原材料涨价下,全球动力电池成本、磷酸铁锂应用将如何变化?

作者:
Leslie
来源:
NE时代新能源
2022/06/07 18:03
浏览量
【摘要】:
电动汽车使用的金属(例如铜和镍)供应将持续紧张,并且由于电池主材行业仍处于起步阶段,地理上集中在中国,需要更快地扩大产能,因此部分电池材料(如负极材料和镍正极材料)将面临瓶颈。

高盛发布的《Global Batteries: The Greenflation Challenge》称,电池制造是一项复杂的业务,需要确保各种原材料和管理各种组件的供应链,尤其这些组件会随着化学体系的发展而变化。而今,不断增长的需求、零部件短缺和不断上涨的原材料价格正对挑战未来十年电池价格持续下降的固有认知。为了评估这种“绿色通胀”的影响和未来潜在的供应链平静,高盛引入其专有的电池价格、成本曲线模型、各种组件的供需模型和熊市电池TAM预测。

五个关键结论

2022-23年电池价格持续下降的趋势极有可能会出现一些问题,但电池在创新,而油价上涨带来更多燃料节省,两相对比之下,在总持有成本TCO上,电动汽车与内燃机的成本平价仍可以在2025年实现。电池Pack价格将从2021年的129美元/千瓦时上涨至2022年的136 美元/千瓦时,但会在2025年降至105美元/千瓦时。

电动汽车使用的金属(例如铜和镍)供应将持续紧张,并且由于电池主材行业仍处于起步阶段,地理上集中在中国,需要更快地扩大产能,因此部分电池材料(如负极材料和镍正极材料)将面临瓶颈。

为了在材料周期性紧张的情况下实现可持续的电动汽车供应增长,电池行业会有更多样化的电池化学组合(到2030年,LFP 市场份额从25%提高到38%)。从长期来看,从退役电池中回收金属将发挥关键作用。

动力电池行业不仅短期内有着利润风险,而且由于原材料获取难度加大,电池行业进入门槛也随之提高。这就意味着,2025年,行业结构可能会保持进一步整合,中国以外的电池供需将趋紧。

技术多元化和垂直整合将是电池行业长期赢家的关键决定因素。

原材料涨价对电池价格下降发出挑战

高盛电池价格模型指出,对电池价格在未来十年持续下降的长期共识发出挑战的是原材料价格的上涨。

电池是多个组件的复杂相互作⽤。电池成本由其各个组件的总成本决定,⽽总成本⼜受供应链各环节不同原材料成本和加⼯利润率的驱动。

电池供应链从原材料的开采开始,包括锂、镍、钴等;然后,材料加⼯商将原材料转化为电池组件的前体材料;组件制造商进⼀步将前体材料加⼯成不同类型的正极(NCM、LFP 等)、负极、隔膜、电解质和集电器,以供电芯制造商组装成电芯;最后,将多个电芯封装以达到所需的能量容量并安装到⻋辆上。除了矿商通常受市场驱动对原材料定价外,供应链上的其他参与者通常采⽤成本加成定价策略(除了电芯制造商,如韩国制造商,迄今为⽌成本转嫁主要针对正极⾦属),仍然在很⼤程度上使最终⽤⼾⾯临成本波动。

材料价格上涨挑战未来电池价格的下降趋势。电池需求的快速扩张导致原材料市场趋紧。基于全球动力总成前景和电池的⾦属强度,高盛预计未来 10-20 年主要材料(锂、镍、钴、锰)的电池需求将继续以 22%/15% 的复合年增⻓率增⻓。从 2021 年开始,⼴泛的材料成本上涨开始挑战⻓期以来的共识,即未来⼗年电池价格将持续下降。虽然原材料成本上涨的影响因电池化学成分⽽异,但以NCM811为例,不同材料价格每变化 10% 就会导致电池包价格变化 0.1-1.2%。

在电池价格进一步下跌之前,2022-23年平均电池包价格将保持在 2021 年的水平之上。从2021年到2025年电池价格平均将下降32美元/千瓦时(从138美元/千瓦时降至105美元/千瓦时)。

原材料涨价会侵蚀掉13美元/千瓦时的价格降幅。而原本来自正极的创新、电池结构变化(电芯设计、CTP/CTC)、产能利用率的提高带来的运营成本节省可以为电池包带来45美元/千瓦时的价格下降。例如特斯拉采用尺寸更大的4680电芯,高盛认为汽车制造商会逐渐采用更大的电池。

供应链瓶颈可能会在中期内持续存在

在原材料⽅⾯,高盛预计未来⼏年铜、铝、镍和锂的供应将趋紧,近期俄乌升级对基本⾦属构成进⼀步的供应驱动上行⻛险。到 2024-25 年,预计锂的供应紧张将缓解,⽽铜市场仍处于短缺状态。

高盛对 2023 年的铜、镍、铝预测分别为12,000 美元/25,000 美元/3,850美元/吨。此外,鉴于俄罗斯占每种⾦属全球供应的 5-7%,在近期地缘政治紧张之后,铜、镍和铝很容易受到潜在的俄罗斯供应中断⻛险的影响。对于锂,虽然供应可能在2022-23 年仍然受到限制,但我们的美国团队同事预计,当前的需求强劲和良好的利润获取机会将在 2024-25年将增量锂产能推向市场,从⽽缓解供应紧张。

在电池组件中,高盛看到负极和镍正极的供应受到更多限制。虽然镍正极供应商已宣布充分扩张以缓解到 2025 年的供应紧张,但迄今为⽌宣布的负极产能扩张未能满⾜需求增⻓,这意味着在吸引更多投资之前,将保持高边际利润。

从地理上看,中国⽬前主导着中间电池材料和组件的供应,这可能会在未来⼏年持续下去。高盛认为,从战略⻆度来看,电池的重要性⽇益增加,以及潜在的贸易中断和壁垒,电池价值链可能会逐渐多样化,远离中国集中的供应。

LFP应用增加

在中国,LFP从去年9⽉开始超越三元电池成为No.1电池类型;在中国以外,LFP的使用也正在加快,这是因为2022-23 年左右的专利到期取消了之前在中国以外的使⽤限制。鉴于 LFP 的成本优势和 OEM 的材料多样化激励措施,高盛现在预计 LFP 的市场份额将上升到 2030 年,从 25% 提⾼到 2030年的 38%。

由于 LFP 与 NCM 相⽐,LFP 的能量密度较低,高盛认为 LFP 将在⼩型电动汽⻋上大量使用。随着电池回收市场向 2030 年迈进,LFP 的市场份额将在 2030 年后开始萎缩,其成本竞争力因回收价值低于 NCM ⽽降低,让位于 NCM811/9 和其他新电池的扩张。

⼀些原因促成了 LFP的卷⼟重来,包括更低的成本和更⾼的安全性。具体⽽⾔,在将续驶里程标准化后,LFP 电池在 2021 年⽐三元电池便宜10-20%,这主要是由于正极中的铁成本低于镍/钴。随着中国逐步取消电动汽⻋补贴,LFP的成本优势在 2022 年后变得越来越突出。安全⽅⾯,⽐亚迪LFP⼑⽚电池的针刺测试很好地证明了区别:NCM电池被击穿后爆炸,⽽LFP⼑⽚电池既不冒烟也不着火。

中国以外的⼀些LFP 讨论也是如此。由于本地⽣产和免费使⽤磷酸铁锂专利,中国磷酸铁锂电池的制造⽐世界其他地区更为活跃。由美国和欧洲实体持有的 LFP 专利于 2011 年在中国⽆效,允许在当地免费使⽤该技术。也就是说,2022-23 年左右的专利到期可能会推动中国以外地区对 LFP 的兴趣,因为限制将被取消,有利于中国出⼝ LFP ,以及非中国电芯制造商生产LFP。许多OEM已宣布计划增加LFP的使用率,电池制造商已开始规划美国和欧洲的LFP产能。

当考虑电池的回收价值,LFP 的成本优势将受到较低的回收价值影响,优势可能会缩小。

电池回收通过电池的剩余价值使消费者受益,通过降低原材料成本使供应商受益。随着越来越多的电池退役和回收市场的成熟,预计2025 年及以后,电池的回收价值将成为越来越重要的考虑因素。此外, LFP 和 NCM 电池之间的价格差距将在未来收窄。

在回收经济⽅⾯,三元电池回收⽐磷酸铁锂电池更具吸引力,因为:1、更⾼的⾦属含量 - ⼤多数类型的三元电池的锂使⽤量⾼于磷酸铁锂电池;2、有更多有价值的次要⾦属可供回收,三元电池可以回收镍、钴和锂,⽽ LFP 电池仅回收锂。根据 2021 年平均⾦属价格,估计回收 NCM811 电池的收⼊是回收 LFP 电池的 3 倍以上。2021 年退役 LFP电池的回收率仅处于盈亏平衡⽔平,⽽NCM811 回收接近 20%的收益。此外,磷酸铁锂电池回收的动力很⼤程度上取决于锂价格⾛势,其中锂占回收收⼊的50%。

EV 电池⾦属回收,解决资源的⻓期供应限制和减少对开采⾦属的依赖,对于可持续的 EV发展是必不可少的。估计,到2040年,全球电动汽⻋市场可能增⻓ 13 倍,如果电动汽⻋普及率达到 100%,则增⻓超过25倍。因此,包括锂和镍在内的关键⾦属的电池需求将增⻓到⽬前规模的 12-13 倍,钴的规模将增⻓2倍。在这种情况下,电动汽⻋电池⾦属回收将逐渐成为满⾜不断增⻓的电池⾦属需求的主要来源。高盛估计,到 2040 年,电动汽⻋电池⾦属的完全回收可以满⾜电池对锂、钴和镍39-57% 的需求,若8-10年内EV渗透率达到100%,回收的金属将能满足 80%的需求,部分实现EV电池链内的⾃循环。与不回收相⽐,这些稀有⾦属的矿⼭储备寿命可以延⻓ 100%-240%。

电池行业的准⼊门槛提高

尽管许多新的初创企业正在争夺电池制造的市场份额,但高盛认为头部企业在 2022-30 年保持领先地位的⻛险并不⼤。新进⼊者存在多重障碍,包括现有头部企业的技术领先地位、规模经济,以及垂直整合,这种竞争优势实现了对供应链的完全控制,在原材料供应瓶颈⾯前变得更加突出。预计未来⼗年⾮ OEM ⽀持的初创企业仅占全球供应量的 2-3%,并且该行业将保持整合。

垂直整合和技术多元化将是电池行业长期赢家的关键决定因素。

垂直整合带来盈利能力和市场份额。在材料价格上涨未完全传导⾄下游的情况下,会给电池制造商的盈利能力带来下行⻛险。在原材料供应受限的情况下,垂直整合对于电池制造商来说是⼀项越来越重要的战略,以确保获得材料并⽀持更具弹性的利润率。⼴泛的垂直整合还可以提⾼行业准⼊⻔槛,帮助头部企业巩固市场份额。

技术多样化增强了盈利的可持续性。在电池制造商中,从技术多元化的⻆度来看,可以看到 LGES 和 CATL 脱颖⽽出。对于不同的电池化学成分,CATL 接触到 NCM 和 LFP;虽然LGES历来更专注于NCM电池,但LFP是该公司针对储能系统和⼩型电动汽⻋的发展计划之⼀。同时,两家公司都制定了下⼀代电池的计划,包括CATL的钠离⼦电池和LGES的锂硫/固态电池。

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