一文了解單晶三元材料的前世今生！
時間:2020-10-15 11:43來源:鑫欏鋰電 作者:綜合報道
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資料來源：《單晶三元正極材料的性能與合成研究》——胡國榮，李魯育
對于鋰離子電池而言，正極材料對其能量密度有著決定性的影響。目前，提升正極材料能量密度的方面主要有兩種，一種是提高材料克容量，對應高鎳化路線，另一種是提升材料電壓，對應單晶化路線。
近幾年來，高鎳化一直是三元材料最為主流的發展方向。然而，隨著上半年國內新能源汽車自燃問題的頻繁出現，高鎳三元材料體系頗受市場爭議。受此影響，安全性表現更好的單晶中鎳三元材料近期迎來復蘇行情。
01
什么是單晶三元材料？
與NCM523、NCM622、NCM811等型號根據鎳鈷錳比例定義不同，單晶三元材料是根據材料本身的形貌來命名的。從形貌上看，單晶為單個分散顆粒，而與之對應的多晶三元材料則是一次顆粒團聚的二次顆粒。
對比單晶與多晶三元材料性能，單晶三元材料體系在安全性能與循環性能方面表現更為優異，壓實也相對較好；在鎳鈷錳比例相同的情況下，單晶三元材料的克容量要稍遜色于多晶三元材料，但由于單晶三元材料的電壓更高，因此材料整體的能量密度會高于多晶三元材料。就筆者的了解，目前國內部分單晶高電壓5系材料的能量密度與多晶高鎳三元體系相差不大。
單晶三元材料的缺點則在于倍率性能表現不佳，且生產工藝更為復雜，材料價格相對較高。
02
單晶三元材料規模增長 動力市場應用廣泛
雖然國內外一直有對單晶三元材料的研究，但只有國內進入大規模應用階段，這在一定程度上是由電池包外形決定的。
2015年前，國內單晶三元材料僅少量應用于消費類市場，用于摻雜或者替代部分高價的鈷酸鋰正極，比如蘋果的部分IPAD平板中，就有使用摻雜了單晶三元材料的鈷酸鋰電池。國內單晶三元材料真正大規模上量的時間點在2017年下半年，因寧德時代等國內龍頭電池企業開始在動力電池上使用單晶三元材料作為正極。
據鑫欏資訊調研數據顯示，2017年國內單晶三元正極材料產量不足萬噸，進入2018年以后，國內單晶三元材料產量迅速增長，年產量躍升至4.9萬噸左右，90%以上的單晶三元材料應用在動力電池領域。在此輪放量行情中，貴州振華、長遠鋰科、容百科技、廈門鎢業等企業憑借著技術研發上的先入優勢，占盡先機，產量增長情況明顯好于行業平均水平。
2019年，國內單晶三元材料市場規模繼續攀升，總產量達到7.9萬噸，但在動力電池市場的應用比例有所下降，因動力電池市場出現供過于求，單晶三元材料的市場庫存有所提高。
數據來源：鑫欏鋰電數據庫
03
單晶三元材料市占率回升 5系占比過半
2017年-2019年期間，國產單晶三元材料市占率一直在迅速提升，在2019年一季度前后達到峰值，在45%上下。2019年二季度后，隨著多晶高鎳三元材料的興起以及國內動力電池市場整體的大幅滑坡，單晶三元材料的市占率出現回落，市占率最低時一度跌破30%。
不過就鑫欏資訊近期從市場上了解到的情況來看，隨著新能源汽車自燃事件的頻繁出現，國內單晶高電壓三元材料體系的需求已經開始出現回暖勢頭，8月國內單晶三元材料市占率約為35.5%，為年內新高。
數據來源：鑫欏鋰電數據庫
分型號來看，國內的單晶三元材料以5系占比最高，6系次之，3系與高鎳三元材料的占比微乎其微。
不過與傳統的NCM523、NCM622等材料不同，國內單晶三元材料的型號多為Ni55，Ni58以及NCM613等偏組分的三元材料，這一方面是處于降本因素考慮，另一方面也是由于提升鎳、錳的占比能夠有效提升材料的克容量與電壓，從而使得材料總體的能量密度得到提升。
數據來源：鑫欏鋰電數據庫
04
單晶三元材料市場集中度極高
國內三元材料市場的龍頭集中度不高，CR5集中度僅為48.4%。但是單晶三元材料市場的情況完全不同。由于單晶三元材料具有一定的準入門檻，國內能夠大規模生產單晶三元材料的企業并不多，彼此之間的競爭也較為激烈。
據鑫欏資訊統計，2019年國內單晶三元材料產量約為7.9萬噸，CR5集中度高達79.0%，貴州振華、長遠鋰科、廈門鎢業等企業領先優勢明顯，CR3集中度已經超過60%。
數據來源：鑫欏鋰電數據庫
總結
對于三元材料體系的發展而言，國內一直以來并不是單單押寶在高鎳化路線上，單晶化也是各材料與電池企業的重要研發方向。只不過高鎳化路線影響面更廣而被市場大量關注，成為國內三元體系發展的明線，而單晶化則成為一條暗線。
隨著國內對于動力電池安全性能關注度的不斷提高，國內單晶三元材料體系有望迎來復蘇，預計下半年單晶三元材料的市占率將重新回升至40%以上。而就更長遠的預期來看，我們認為三元材料的單晶化與高鎳化路線將殊途同歸，高鎳低鈷乃至高鎳無鈷的單晶三元材料體系將會成為國內動力電池市場的主流應用品種。
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