相比于其它二次电池，锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无金属污染等特点，下游广泛用于消费电子、新能源汽车和储能等领域。锂电池产业链主要涵盖上游材料、四大锂电池关键材料—正极材料、负极材料、电解液和隔膜，以及锂电池制造和下游应用。
国家层面大力鼓励锂电池行业发展，工信部等各部委出台了系列政策扶持新能源汽车行业发展。我国锂电池产业规模过万亿元，2023年为1.40万亿元；2023年锂电池出货886GWh，同比增长35.27%，其中动力电池和储能电池合计占比超90%。我国锂电池产业在全球已具备较强竞争力，如动力电池领域宁德时代持续稳居全球第一，2023年全球市场占比36.2%；全球动力电池Top 10企业，我国入围的6家企业合计市场占比达63.5%。
总体而言，我国已经建成全球最完备的中下游和后市场为一体的大宗产业链条，正负极材料、电解液、隔膜等关键主材全球出货高达70%以上。
锂离子电池商业化应用起始于20世纪90年代，日本索尼公司使用焦炭作为负极材料，从而克服金属锂电池可能导致起火甚至爆炸的缺陷。锂离子电池工作原理是在充放电过程中，锂离子通过导电电解液在正极-负极-正极之间像运动员一样来回跑动，故俗称“摇椅式”电池，简称锂电池或LIB。相比其它二次电池(主要包括镍镉电池、镍氢电池以及铅酸电池等)，锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长，以及无金属污染等特点，下游广泛用于消费电子、新能源汽车和储能等领域。锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜四种关键材料和辅助材料如容器、正/负极集流体、绝缘片、极耳、安全阀等构成。就成本构成而言：正极材料比重最大，占比一般大于40%，其次是隔膜、负极材料和电解液。锂电池可根据应用领域、形状、正极材料、电解液、外壳包装材质等进行分类。结合统计惯例和业界习俗，其主要分类方式主要包括：一是根据应用领域分为储能电池、动力电池和消费电池。二是结合形状和外包装材料分为方形锂电池(Prismatic LIB-Pr LIB)、圆柱锂电池(Cylindrical LIB-Cy LIB)和软包锂电池(Pouch LIB)。三是根据正极材料可分为钴酸锂、三元、磷酸铁锂电池。另外，还可以根据电解液以及性能用途进行分类。从锂电池行业产业链来看，主要涵盖上游材料、四大锂电池关键材料、辅材、锂电池制造及下游应用。其中，上游材料主要包括电池级碳酸锂、氢氧化锂、六氟磷酸锂等；锂电池四大关键材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜；根据下游应用，锂电池可分为消费类、动力类和储能类。锂电池终端消费市场主要包括数码产品手机、笔记本电脑、智能穿戴，以及新能源汽车、电动自行车等。 锂电池行业主管部门为工信部，全国性自律组织主要有中国电池工业协会和中国化学与物理电源行业协会，根据下游应用，主要包括新能源汽车动力电池、储能电池和消费电池，其中新能源汽车动力电池占比在70%以上。近年来，锂电池产业相关主要政策及要点如下表所示。
我国锂电池产量总体呈现增长趋势，国家统计显示：2016年，我国锂电池产量84.7亿只，2022年大幅增至239.3亿只，期间年均复合增长率为18.9%；增速总体呈现放缓态势，其中2022年同比增长仅2.85%。伴随产量增长，我国锂电池产业规模呈现高速增长趋势。工信部统计显示：2016年我国锂电池产业规模为1330亿元，2022年首次突破万亿元达1.2万亿元，2016-2022年市场规模年均复合增长率44.3%，显著高于行业产量增速，主要系近年来动力电池和储能电池增长更快且单位产值更高；2023年行业规模达1.4万亿元，持续保持在万亿元以上。增长率方面，2016-2019年增速总体呈现下降趋势，2020年以来增速显著提升，其中2022年同比实现翻倍增长，主要系我国新能源汽车高增长且我国动力电池产业链优势显著，2023年同比增长16.67%，增速较2021-2022年显著回落，主要系2023年产业链价格显著承压。具体至行业出货量：2016年我国锂电池出货量64GWh，2022年大幅增至655GWh，期间年均复合增长率为47.3%；出货增速趋势总体与我国锂电池产业规模相匹配，其中2022年同比增长100.3%；2023年，我国锂电池合计出货886GWh，同比增长35.27%。一般而言，锂电池下游市场可分为动力、消费和储能电池三大领域。锂电池下游市场占比显示：2016年，我国锂电池出货动力、消费和储能电池市场占比分别为49%、47%和5%，消费和动力电池市场占比总体相当，而储能电池占比较小，总体处于发展初期。伴随我国新能源汽车销售高速增长，以及动力电池产业链全球竞争优势显著，我国动力电池占比总体持续稳步提升，2023年动力电池占比提升至71.11%；受消费低迷影响，全球手机等锂电池消费类终端需求疲软，2023年消费电池占比大幅下滑至5.64%；双碳大背景下政策鼓励储能行业发展、锂电池成本下降，以及我国新能源行业发展成效显著，多因素导致储能锂电池需求占比大幅提升，2023年储能锂电池占比大幅提升至23.25%。结合行业需求特点，下面将重点分析动力电池细分领域行业竞争格局，并展望未来发展态势。工信部表示：我国已经建成全世界最完备的上中下游和后市场为一体的大宗产业链条，正负极材料、电解液、隔膜等关键主材全球出货量高达70%以上。结合SNE Research统计显示：我国动力电池在全球已具备较强竞争力和显著优势，其中宁德时代连续稳居全球第一，2023年宁德时代动力电池全球市场占有率36.2%，较2020年的24.6%显著提升11.6个百分点；全球动力电池Top10中，我国动力电池有6家企业入围、韩国3家企业入围、日本1家企业。其中，我国动力电池企业全球市场占比持续提升，2023年我国6家入围动力电池企业合计占比63.5%，合计市场占比较2020年的38.4%提升25.1个百分点。结合行业政策、锂电池技术特点、下游市场应用演变，锂电池行业主要发展趋势包括：- 一是未来5年，锂电池行业出货量仍将保持20%的复合增速，其主要增长点重点关注动力电池和储能锂电池。
- 二是就锂电池技术体系而言，不同细分领域将有所差别。其中，动力类锂电池短期仍以三元材料和磷酸铁锂为主，且磷酸铁锂市占率将高于三元材料，三元材料发展趋势为高电压和高镍；储能类锂电池将以磷酸铁锂为主；消费类锂电池仍以钴酸锂为主，钴酸锂重点发展趋势为高电压。对于锂电池而言，高能量密度和快充为重要发展方向，同时随着“碳中和”政策的深入实施，锂电池生产将“低碳化”，如在电池生产过程中采用绿电。
- 三是锂电池成本将持续下降。锂电池成本下降短期主要系上游原材料价格持续下降；其次行业集中度提升和规模效应有助于降低锂电池生产成本；第三是锂电池设备和锂电池生产技术持续优化和升级，主要包括智能化、单位产能设备投资降低、工艺优化等。
- 四是固态电池是行业重要发展方向。现有液态锂电池电池体系能量密度已接近电池材料利用的安全上限，即接近300Wh/Kg的能量密度瓶颈。能量密度更高和安全性更好的固态电池受到重点关注和研发投入，其核心是固态电解质材料。考虑固态电池现有进展及技术痛点，全固态电池有望于2027年实现量产，成本也将有序降低。下游市场方面，全固态电池预计将率先用于消费电子、航空航天及高端电动车领域。
目前，正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂，不同正极材料有着不同的性能和优缺点，主要正极材料概况及性能比对如下表所示。上述四类正极材料性能上的差异，对应下游应用于不同的市场。伴随下游应用的持续丰富以及锂电产业技术进步，造就了我国正极材料的四个主要发展阶段：第一阶段，钴酸锂正极材料为主。钴酸锂具备充放电稳定、工作电压高、振实密度大、体积能量密度及倍率性能好等特点，同时伴随手机、电脑、平板电脑等消费电子需求高增长，2005年以来钴酸锂在高端消费电子产品中优势显著，正极材料主要以钴酸锂为主。第二阶段，磷酸铁锂占据主要市场。2014年以来，国家出台了一系列补贴政策推动了新能源汽车快速发展，而磷酸铁锂具备成本低、循环寿命长、安全性和高温性能好等优点，广泛用于新能源汽车领域，开始占据主要市场份额。第三阶段，三元材料材料脱颖而出。2017年，国家对新能源汽车补贴政策导向为鼓励长续航，而三元正极材料相比其它正极材料能量密度高，在长续航方面具备一定优势，其市场占比迅速提升。第四阶段，磷酸铁锂再次占据主导。伴随新能源汽车国家补贴政策逐步降低到退出，同时电池封装技术进步，磷酸铁锂电池在宁德时代CTP技术和比亚迪刀片电池等技术创新后，其能量密度进一步提升，叠加储能市场高增长，磷酸铁锂电池再次占据市场主导。结合电池技术特点、政策导向及下游市场演变，消费领域以钴酸锂为主、动力电池领域三元材料和磷酸铁锂将长期并存，储能市场以磷酸铁锂为主。伴随我国锂电池出货量增长，锂电池对应四类关键材料需求亦增长，具体至锂电池正极材料：2016年，我国正极材料出货17.70万吨，2023年大幅增至248万吨，较2022年同比增长30.53%；2016-2023年期间年均复合增长率为45.81%。不同正极材料而言，磷酸铁锂正极材料出货持续高增长，2017年我国磷酸铁锂出货5.91万吨，2023年增长175万吨，期间年均复合增长率为74.17%，显著高于我国正极材料年均增长水平；磷酸铁锂出货在我国正极材料中的占比持续提升，2017年LFP出货占比27.62%，2023年占比66.53%。其他主要正极材料，2023年三元材料出货65万吨，同比增长1.56%，在我国正极材料中占比26.21%；钴酸锂出货8.40万吨，同比增长9.09%，占比3.39%。目前，我国主要正极材料上市企业包括华友钴业、湖南裕能、容百科技、杉杉股份、厦钨新能等。高工产研统计显示：磷酸铁锂正极材料主要企业包括湖南裕能、德方纳米、龙蟠科技、湖北万润、贵州安达等，2021年湖南裕能居行业第一、德方纳米和龙蟠科技分别位居第二和第三。三元正极材料主要企业包括容百科技、天津巴莫、当升科技、长远锂科、贵州振华等，2021年容百科技、天津巴莫和当升科技位居前三，相比磷酸铁锂行业，三元材料行业集中度相对较低。钴酸锂正极材料主要企业包括厦钨新能、巴斯夫杉杉、盟固利、巴莫科技以及江门科恒，2021年出货前三的分别是厦钨新能、巴斯夫杉杉和盟固利，且钴酸锂行业集中度较高，厦钨新能优势较为显著。结合锂电池细分领域特点及发展趋势，不同正极材料特性和技术进展，正极材料行业主要发展趋势包括：- 一是动力电池领域LFP和三元材料技术路线将长期并存。目前，动力电池技术路线主要包括磷酸铁锂和三元材料。其中，磷酸铁锂安全性和循环性能较出色，且成本相对较低，预计短期磷酸铁锂仍将占据动力电池主流，其发展趋势为掺杂改性，如磷酸铁锰锂出货占比预计将提升。得益于高能量密度，三元材料在长续航里程方面具备相对优势，其主要发展方向为高镍、大单晶和高电压。
- 二是储能电池领域仍以LFP为主。考虑储能电池安全性及低成本特点，预计在未来很长一段时间内磷酸铁锂仍将是储能电池绝对的主流，储能市场持续增长将进一步提升磷酸铁锂出货量及技术提升。
- 三是消费电池仍以钴酸锂为主，其中发展趋势主要是进一步提升电压水平。
锂电池负极材料上游主要为石油焦、针状焦、沥青焦等化工产品，中游为负极材料制备，下游为锂电池在不同领域应用。目前，锂电池负极材料主要包括碳材料和非碳材料两大类，各负极材料性能比对如下。其中，目前市场化应用最多的为碳材料中的石墨类负极材料，而石墨类负极主要包括人造石墨和天然石墨。伴随我国锂电池出货量增长，锂电池对应四类关键材料需求亦增长，具体至锂电池负极材料：2016年，我国负极材料出货11.8万吨，2023年出货大幅增至165万吨，2023年同比增长20.44%，2016-2023年期间年均复合增长率45.8%。我国负极材料全球占比总体持续提升，2016年全球占比62.11%，2016年以来我国负极材料全球出货占比总体持续提升，2023年约90%，创近年来的历史新高。结合我国锂电产业链全球竞争优势，预计未来占比总体将维持高位。结合锂电池下游需求，预计我国负极材料出货仍将保持两位数增长。我国负极材料产业中，总体以人造石墨和天然石墨为主，其中人造石墨占比总体持续提升。具体而言，2016年我国人造石墨出货7.9万吨，2023年为146.85万吨，期间复合增长率为51.8%，增速高于负极材料年均增长率；2016年人造石墨在我国负极材料中占比66.95%，2023年提升至89.0%，占比较2022年提升约5个百分点。总体预计我国人造石墨占比仍将维持在85%以上，短期变化与上游原材料价格波动、不同负极材料技术进步以及下游需求变化有关。日本在20世纪90年代率先将锂电池商业化，相应的在负极材料领域具有绝对的竞争优势，2000年前日本负极材料全球市场占比在90%以上，其中三菱化学在改性天然石墨领域优势显著，日立化成和JFE为人造石墨龙头。我国负极材料发展历经依赖进口、技术积累，特别是近年来我国新能源汽车高速发展，带动我国锂电产业链总体竞争力显著提升，负极材料全球市场占有率显著提升，其中2021年我国负极材料全球出货占比达75.8%，贝特瑞、杉杉股份和璞泰来出货分别位居前三，全球市场占比分别为17.3%、10.7%和10.2%。目前，全球负极材料企业主要集中于中国、日本和韩国，其中我国负极材料优势显著。伴随行业新一轮扩产，锂电产业链细分领域将进入新一轮行业洗牌，其中负极材料也在其中，预计具备规模优势、成本优势和核心技术且技术符合行业发展趋势的优势企业将在新一轮行业竞争中胜出。目前，我国主要负极材料上市企业包括贝特瑞、杉杉股份、璞泰来等。结合锂电池下游终端需求特点、锂电池行业特性和负极材料现状，对于负极材料而言未来发展趋势主要包括如下几方面：- 一是人造石墨仍将是主流。人造石墨负极材料符合动力和储能电池对循环寿命、安全性等要求，结合新能源汽车市场和储能电池市场发展预期，预计人造石墨仍将是锂电池主流应用方向，其出货量将持续增长，且占比将维持高位。
- 二是一体化趋势显著。早期负极材料企业主要以委外石墨化加工的方式生产，预计将逐步走线一体化方向发展，通过布局全工序而建立成本优势，其主要逻辑板包括：1）鉴于锂电池在储能和动力电池领域前景巨大，锂电池行业进入全球化竞争时代，成本在锂电产业链各环节中重要性更加凸出，细分领域一体化是获得成本优势的有效途径。2）石墨化成本占比高，人造石墨负极材料加工成本中，其中石墨化成本占比超过45%。3）伴随负极材料其它工序的技术逐渐成熟，石墨化工序一方面将成为成本控制的突破点，同时石墨化工序对人造石墨产品品质控制非常关键和重要。
- 三是高能量密度重点关注硅基类负极材料。伴随消费者对汽车续航里程要求的不断提高，高能量密度动力电池成为长续航的关键因素之一，而动力电池能量密度主要取决于正极材料和负极材料。就负极材料而言，传统石墨负极材料理论容量为372mAh/g，其能量密度潜力已充分挖掘，其量产比容量逐步趋于理论值极限水平。目前，非碳材料中，硅基负极材料为重要研究对象，未来有望大规模应用。理论上，硅的能量密度为4200mAh/g远高于传统石墨负极材料，但硅材料存在体积膨胀大、循环性能差等技术不足，从而制约了其对石墨负极材料的替代。一般采用纳米硅、氧化亚硅等与石墨复合材料进行改性，在现有石墨负极材料中逐步提升硅类负极材料的掺杂比例，从而提升负极材料的能量密度。
隔膜是锂电池重要组成部分，是产业链中最具技术壁垒的关键材料之一，其主要功能为：一是隔绝电池正负极防止短路；二是在充放电过程中为锂离子迁移提供通道。锂电池隔膜对电池的电阻、容量和寿命产生重大影响，在一定程度上决定电池的安全性能。目前，市场上主流锂电池隔膜主要是聚烯烃隔膜，主要包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯复合材料。聚烯烃可提供良好的机械性能、离子电导率和电气强度，是当前锂电池隔膜的主要原材料，隔膜按不同方法划分的具体分类概况如下所示。隔膜的制备工艺根据微孔结构的形成机理不同，分为干法工艺和湿法工艺两大类，其中干法工艺又可细分为干法单拉工艺和干法双拉工艺。由于我国隔膜行业起步时间较晚，加上国外先进企业长期的技术垄断与封锁，锂电池隔膜成为最后一个实现国产化的锂电池关键材料，其发展大致可分为三阶段：2010年以前的进口依赖、2010-2014年的技术积累，以及2014年至今高速发展，其中到2017 年末，国内隔膜市场已基本实现国产化，并逐步打开海外市场，且全球市场占比显著提升。2017年，我国锂电池隔膜出货14.46亿平方米，2023年大幅增至171亿平方米，2013-2023年期间年均复合增长率为50.84%，其中2023年同比增长30.53%。不同工艺出货占比显示：湿法隔膜出货占比总体持续提升，2017年占比54.51%，2019年占比总体稳定在70%以上，其中2023年占比72.51%。伴随国产隔膜质量提升及我国隔膜行业高速发展，我国隔膜企业在全球隔膜领域竞争力进一步提升，2023年全球市场占比已达80%以上。行业内主要企业分为国内企业和国外企业，国内湿法隔膜企业主要有恩捷股份、星源材质、中材科技、沧州明珠、璞泰来等；国外湿法隔膜企业主要有日本旭化成、韩国 SKI、日本东丽。万得统计显示：我国隔膜主要上市企业包括恩捷股份、璞泰来、星源材质、中材科技和沧州明珠。高工产研统计显示：2021年，全球隔膜行业主要企业包括恩捷股份、星源材质、中材科技、旭化成、日本东丽、中兴新材等，其中我国隔膜已具备显著的竞争优势，恩捷股份全球市场占比31%稳居行业第一。我国隔膜行业集中度高，2021年湿法隔膜企业主要包括恩捷股份、中材科技、星源材质和金力股份等，其中恩捷股份市场占比56.10%。结合锂电池隔膜行业现状及技术特点，以及锂电池行业发展趋势，预计隔膜行业发展趋势主要包括：一是湿法涂覆将成为隔膜行业发展方向。湿法隔膜较干法隔膜成本高，但孔隙率和透气性好，可以生产出更轻薄的隔膜，同时通过涂覆技术对湿法隔膜改性处理，可进一步提升湿法隔膜抗刺穿能力和安全性。涂覆材料方面将更加多元化，涂覆材料包括陶瓷、PVDF、芳纶等。二是行业集中度将持续提升。隔膜是锂电池四类关键材料中壁垒最高的细分行业，壁垒主要体现在工艺、设备、资金和客户四个维度。其中工艺难度在锂电四类关键材料中较高，隔膜良率也偏低，良率高低将影响企业盈利水平；而隔膜生产设备具有非标、定制化特点；隔膜属于典型重资产行业，单位投资额度较高。为此，头部隔膜企业具备产能、成本、技术和客户优势，其市场占比将持续提升，龙头企业也将通过并购整合进一步抢占市场。三是我国隔膜全球市场占比仍将维持高位并进一步提升。伴随国内隔膜企业技术日趋成熟，全球竞争优势将进一步增强。同时，隔膜企业设备端向着更大宽幅、更高线速方向迭代，我国中高端隔膜龙头企业借助良好产品质量、较强的产能扩展能力，海外市场占比将提升，总体预计我国隔膜全球市场占比将维持高位且进一步提升。锂离子电池电解液的作用是在电池内部正负极之间形成良好的离子导电通道，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。锂离子电池电解液一般由电解质、高纯度有机溶剂、添加剂等材料在一定条件下，按一定比例配制而成。其中，电解质为电解液核心材料，作为锂离子迁移的介质，使其在正负极之间往返嵌入和脱嵌，实现能量的存储和释放；主要电解质包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂等，目前以六氟磷酸锂为主；有机溶剂是电解液的介质，其性能与电解液密切相关，直接影响锂电池的综合性能，其中碳酸二甲酯(DMC)为最主要的溶剂之一。高工产研统计显示：2017年，我国锂电池电解液出货11万吨，2023年大幅增至111万吨，2017-2023年期间年均复合增长率为47.0%。下游应用方面，动力和储能锂电池用电解液占比总体持续提升，2022年动力用电解液占比68%、储能用电解液占比19%，预计该趋势仍将持续。万得统计显示：我国锂电池电解液主要上市企业包括天赐材料、多氟多、新宙邦、瑞泰新材和天际股份。高工产研统计显示：我国电解液企业在全球已具备较强竞争力，全球主要电解液企业包括天赐材料、新宙邦、瑞泰新材等。天赐材料2022年全球市场占比35.9%，相比2020年提升6.6个百分点。结合电池行业发展趋势，以及电解液行业现状，电解液主要特点及发展趋势如下：- 一是电解液核心在于配方，以及功能添加剂的研制与添加。电解液属于轻资产行业，其制备工艺相对简单，其核心在于配方。为提升锂电池性能及满足不同应用场景下电池特性，添加剂成为研究重点，如高/低温添加剂、成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、耐过充添加剂等，添加剂研制需要持续研发投入及创新平台。
- 二是产业链延伸及协同。考虑六氟磷酸锂在电解液中的重要性，电解液企业发展趋势之一为进军上游原料以增强竞争力，天赐材料、天津金牛已掌握电解液核心电解质六氟磷酸锂制备技术。电解液企业进入上游原材料符合行业产业链延伸的发展趋势，有助于提升公司成本管控能力、产品竞争力和盈利水平。另外，电解液属于非标产品，电解液产品开发一般需要与下游电池企业高度协作，对客户反馈的快速反应尤为重要。
- 三是大圆柱电池电解液和快充高压电解液备受关注。伴随大圆柱电池批量交付，且市场占比有望进一步提升。一般大圆柱电池搭配高镍三元和硅基负极等材料组合，配套相应的高压电解液成为产品研发方向。同时，受下游快充市场技术普及，三元、铁锂电池已具备4C能力，快充高压电解液将受关注，有望拉动LIFSI出货水平。
- 四是固态电解液开发及产业化。相比于传统的液体电解液，固态电解质具有更高的能量密度、更好的安全性和更长的循环寿命。固态电解质为未来电池技术的重要发展趋势。目前，国内外多家企业和研究机构正在积极研发固态电解质技术，以期实现其在电池中的商业化应用。
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