铅酸蓄电池与锂电池替代性路径研究(一)

（以下内容从光大期货《铅酸蓄电池与锂电池替代性路径研究(一)》研报附件原文摘录）
　　铅酸蓄电池与锂电池 替代性路径研究（一） 重要提示 本订阅号所涉及的期货研究信息仅供光大期货专业投资者客户参考，用作新媒体形势下研究信息和研究观点的沟通交流。非光大期货专业投资者客户，请勿订阅、接收或使用本订阅号中的任何信息。本订阅号难以设置访问权限，若给您造成不便，敬请谅解。光大期货不会因关注、收到或阅读本订阅号推送内容而视相关人员为光大期货的客户。 要点： 自2023年以来，碳酸锂价格不断下探，一度跌至85,000元/吨逼近一体化提锂成本位。但反观铅价，却跳出近3年波动区间，一度探至17,540元/吨。在成本冲击下，市场对于锂电替代铅蓄电池的讨论逐步升温，本文将分为上、下两个部分对铅酸蓄电池与锂电池替代性进行分析，首篇主要介绍铅酸蓄电池产业链、锂电池产业链和终端应用重叠部分，以按类型分析其在不同领域替代性。 铅酸蓄电池作为工业化最早的电池，技术最为成熟，且安全性较好，成本较低，但其能量密度较低，且循环寿命较短，原材料也有一定环境污染的问题。磷酸铁锂电池能量密度高、循环寿命长，综合性能较好，但其安全性仍有提升空间。锰酸锂电池则具有成本优势、安全性较高以及低温性能较好等优势，但高温循环性能较差，且寿命相对短。 在应用场景方面，目前国内两轮电动车的动力电池类型仍以铅酸蓄电池为主，且两轮电动车消费群体对售价较为敏感，成本问题成为关键点。新规出台规范行业发展，而新国标背景下，铅酸蓄电池重量卡脖子，锂电市场份额或正在逐步扩张，锰酸锂或更有前景。同时，铅酸蓄电池仍面临新挑战。 磷酸铁锂电池和铅酸蓄电池交叉应用场景主要体现在储能领域中用户侧上的应用。目前新型储能中锂离子电池装机规模占据较大市场份额，铅酸蓄电池储能每年仍在不断投建，究其原因还是在于成本和安全性的衡量。 在详细介绍了铅酸蓄电池与锂电池的产业链、特点及交叉运用场景后，可以看出锂电池在应用中对铅酸蓄电池的替代性或将逐渐显现。因此，下篇将着重拆分三类电池的成本模型，以期寻找三者替代关系，并将以铅价与锂价为自变量进行替代性分析，测算价格的边际。 正文 自2023年以来，碳酸锂价格不断下探，一度跌至85,000元/吨逼近一体化提锂成本位。但反观铅价，却跳出近3年波动区间，一度探至17,540元/吨。在成本冲击下，市场对于锂电替代铅蓄电池的讨论逐步升温，本文将分为上、下两个部分对铅酸蓄电池与锂电池替代性进行分析，首篇主要介绍铅酸蓄电池产业链、锂电池产业链和终端应用重叠部分，以按类型分析其在不同领域替代性。 一、铅酸蓄电池产业链 铅酸蓄电池发展良久，产业链涵盖多个环节，主要分为上游的原材料生产与加工、中游的铅酸蓄电池制造与组装和下游的终端应用。 铅酸蓄电池的上游是铅、塑料件以及隔板等生产制造行业，其中铅作为主要的原材料对铅酸蓄电池成本有较大影响。铅产业中除了矿产铅（原生铅）以外，伴随着国内大力发展废旧铅酸蓄电池回收，再生铅（还原铅）占国内精铅产量自2022年以来超50%（以SMM产量数据为基准），大大降低了原材料成本并且铅酸蓄电池的可循环再生利用性符合国家绿色环保政策倡导。 在铅酸蓄电池的生产过程中，需要使用铅、锡和锑按不同型号电池要求配比制成铅合金。再与铅膏、铜、铅合金制造的极板坯等材料一起生产极板组。最后将电解液、极板组、极柱、AGM薄膜和ABS或PP一起组装成适用不同品类、场景的铅酸蓄电池。 铅酸蓄电池受益于其安全性高、经济性良好和可循环利用的环保性在终端应用领域广泛而多元，主要涵盖动力领域、起动启停领域、储能领域与备用领域。 终端方面，根据China Insights Consultancy 整理的数据，2015-2020年中国销售电动两轮车中使用铅酸蓄电池作为动力来源的车型占比均超过95%。第二大类为汽车、拖拉机、柴油机、船舶等起动和照明起动启停电池，根据中国产业信息网数据显示，铅酸蓄电池在我国汽车起动启停电池领域的使用率约已达90%，2018 年我国起动启停用铅酸蓄电池占铅酸蓄电池的比例约为38%。电力系统的储能电池一般指供发电设备储蓄能源，近年来全球风光电大基地的大力发展不可避免地促进了储能用铅酸蓄电池的使用量。最后一类是备用电池，指在输变站中为动力机组提供合闸电流的电池以及应用在公共设施中提供备用能源的电池。 二、锂电池产业链 2022年1月29日，国家发展改革委 国家能源局关于印发《“十四五”新型储能发展实施方案》的通知，为深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，实现碳达峰碳中和战略目标，支持构建新型电力系统，加快推动新型储能高质量规模化发展。随后，关于推动新能源汽车和储能发展的政策性文件陆续出台，推动锂电快速发展。 从全产业链来看，碳酸锂和氢氧化锂作为锂电池正极材料重要原材料，目前应用在三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂中。正极材料与负极材料、电解液和隔膜等材料组成电芯，后电芯经过组装应用在不同领域，如新能源汽车、电动船舶、储能电池、两轮电动车、数码消费电池等。据公开资料显示，电池按照正常使用流程，小型储能（3C数码）电池使用寿命或在3-5年，动力电池使用寿命或在5-8年的时间。退役电池的流向目前可分为梯次利用与再生利用。将退役电池或电芯进行拆解检测后，若仍有利用价值，则筛选并重新组成健康电池包或电池系统，应用在低速电动车、备用电池等领域；若不适用或不符合条件的，则将或者直接拆解原材料重新进入生产，形成产业链闭环。 三、铅酸蓄电池与锂电池终端交叉领域 铅酸蓄电池作为工业化最早的电池，技术最为成熟，且安全性较好，成本较低，但其能量密度较低，且循环寿命较短，原材料也有一定环境污染的问题，应用在启动电池、动力电池、储能等领域。与铅酸蓄电池应用范围有交叉重合的锂电池主要是磷酸铁锂电池和锰酸锂电池。磷酸铁锂电池能量密度高、循环寿命长，综合性能较好，但其安全性仍有提升空间，应用在动力电池和储能电池方面。锰酸锂电池则具有成本优势、安全性较高以及低温性能较好等优势，但高温循环性能较差，且寿命相对短，应用在电动自行车及低速电动车、电动工具、数码电子产品等领域。 值得一提的是，锂电池中的三元电池能量密度较磷酸铁锂电池更高，但其受到安全性问题影响，我国国家能源局综合司发布了关于征求《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）（征求意见稿）》意见的函，其中在防止电化学储能电站火灾事故的要求中提到，中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池等；同时，海外部分企业也正逐步转向磷酸铁锂电池。 3.1 小动力电池应用 目前国内两轮电动车的动力电池类型仍以铅酸蓄电池为主，且两轮电动车消费群体对售价较为敏感，成本问题成为关键点。据EVTank数据显示，2022年，锂电版电动两轮车的产量为1151万辆，同比减少12.6%，其总体渗透率由2021年的24.2%下滑至2022年的19.5%，究其原因主要是受到2022年锂电池原材料价格上涨所致，部分企业选择更具有成本优势的铅酸蓄电池替代。 新规出台规范行业发展。根据国家2019年4月15日起实施的新国标（GB 17761-2018）规定在对额定功率、电池电压限值的同时，装配完整的电动自行车的整车质量小于或等于55kg。据爱玛科技，各地方为《新国标》的实施设置了长短不同的过渡期，预计将于2024年底结束，仍有望带来市场容量新的增长点。在新国标背景下，铅酸蓄电池重量卡脖子，锂电市场份额或正在逐步扩张，锰酸锂或更有前景。相比铅酸蓄电池，锂电的优势体现在寿命长、重量轻。铅酸蓄电池更换周期为1-3年，锂电池为3-5年。以48V20Ah的电池为例，超威48V20Ah铅酸蓄电池商品毛重25.3kg、天能铅酸蓄电池商品毛重24.4kg，而超威锂电池仅8kg、天能锂电池仅7kg。电动车的动力锂电池分为锰酸锂、磷酸铁锂和三元锂电池等技术路线，在两轮电动车的应用正在如火如荼地发展，如星恒超锂S7电池、星恒高能铁锂电池等。进一步来看，据爱玛电动车相关负责人此前接受采访表示，“锰酸锂的热分解温度不仅高于三元锂材料，也高于磷酸铁锂的峰值热分解温度，因此安全性更好”。同时，据电池中国网，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%。此外，锰酸锂的低温性能更好，在-20℃放电能达到90%。 铅酸蓄电池仍面临新挑战。随着钠离子电池逐步产业化，其在电动两轮车领域也将取代部分锂电池和铅酸蓄电池的市场份额。据公开资料显示，钠离子电池具有倍率性能好、充电速度快、低温环境中容量高于锂电池、安全性能更佳等特点，诸多企业目前也着力发展钠电研究和试点。2023年3月17日，雅迪携手旗下华宇新能源科技公司成立华宇钠电公司，并发布华宇第一代钠离子电池——“极钠1号”及其配套整车——雅迪极钠S9。据报道，华宇钠电的电池性能已经可以满足两轮电动车市场需求，“极钠1号”能量密度超过145Wh/kg，能再-40℃的环境下打造85%的容量保持率，已经通过了穿刺、浸泡、长续航等多种测试，正在等待量产装车。 3.2 储能应用 储能应用领域可以分为电源侧、电网侧和用户侧，而磷酸铁锂电池和铅酸蓄电池交叉应用场景主要体现在储能领域中用户侧上的应用。 根据《2023中国新型储能行业发展白皮书：机遇与挑战》， 2022年已并网的储能项目中，电源侧占比约49%，电网侧占比约43%，用户侧并网占比为8.36%。储能用户侧主要可以分为户储和工商业储能两部分，其中，户储是指在不受城市供电压力影响，在用电低谷时间，户用储能可自行充电，以备用电高峰或断电时使用；工商业储能是指在工业或商业终端使用的储能系统，当前主要应用场景包括峰谷套利、需(容)量管理、应急备电、动态增容及需求侧响应。2022年已并网的储能项目中，工商业储能在用户侧总量中占比约98.6%。 据CNESA，2000-2022年全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GW，其中新型储能占比达到19.3%，而锂离子电池占新型储能94.4%；国内市场，中国已投运电力储能项目累计装机规模59.8GW，占全球市场总规模的25%，其中新型储能占比达到21.9%，而锂离子电池占新型储能94.0%。 尽管目前新型储能中锂离子电池装机规模占据较大市场份额，铅酸蓄电池储能每年仍在不断投建，究其原因还是在于成本和安全性的衡量。成本方面，近两年碳酸锂价格波动剧烈，然而目前碳酸锂价格快速下跌至10万/吨左右后，成本或已经不再是核心考虑因素。安全性方面，从自燃的角度来看，铅酸蓄电池的材料相对稳定，电解液为稀硫酸，通常不会发生自燃或爆炸，因此锂电池若想完全替代铅酸蓄电池，安全上仍需突破。 在详细介绍了铅酸蓄电池与锂电池的产业链、特点及交叉运用场景后，可以看出锂电池在应用中对铅酸蓄电池的替代性或将逐渐显现。因此，下篇将着重拆分三类电池的成本模型，以期寻找三者替代关系，并将以铅价与锂价为自变量进行替代性分析，测算价格的边际。 免责声明 本订阅号是光大期货有限公司研究所（以下简称“光大期货研究所”）依法设立、独立运营的官方唯一订阅号。其他任何以光大期货研究所名义注册的、或含有“光大期货研究”、与光大期货研究所品牌名称等相关信息的订阅号均不是光大期货研究所的官方订阅号。 本订阅号所刊载的信息均基于光大期货有限公司已正式发布的研究报告，仅供在新媒体形势下研究信息、研究观点的及时沟通交流，尽管本订阅号所包含的信息是我们于发布之时从我们认为可靠的渠道获得，但我公司对本订阅号所载资料的准确性、可靠性、时效性及完整性不作任何明示或暗示的保证，其中的资料、意见等均反映相关研究报告初次发布当日的判断，可能需随时进行调整，本订阅号不承担更新推送信息或另行通知的义务。如需了解详细的期货研究信息，请具体参见光大期货有限公司已发布的完整研究报告。 本订阅号所载内容在任何情况下都不构成任何投资建议，任何投资者不应将本订阅号所载内容作为投资决策依据，订阅者应当充分了解各类投资风险，根据自身情况自主做出投资决策并自行承担投资风险。光大期货有限公司不对任何人因使用本订阅号所载任何内容所引致的任何损失负任何责任。 本订阅号所载内容版权仅归光大期货有限公司所有。任何机构和个人未经书面许可不得以任何形式翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或者引用。如因侵权行为给光大期货造成任何直接或间接的损失，光大期货保留追究一切法律责任的权利。

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