ビッグスリーがパワーバッテリー業界を支配する方法：パナソニック/ LG化学/サムスンSDI

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現在、国際的な自動車大手は新エネルギー車の戦略を加速させており、これにより間接的にパワーバッテリーの爆発的な開発が促進され、市場と業界のコンセンサスとなっています。

世界的なパワーバッテリー会社は、10年以上の開発を経験し、急速な開発と技術の進歩の時代に入りました。その中で、パナソニック、韓国のLG化学、サムスンSDIの企業が業界で最大の影響力を持っています。彼らはどのようにして世界のトップを達成するのですか？著者は、国内の自動車用パワーバッテリーに言及することを期待して、開発履歴、産業レイアウト、製品技術、車両の顧客関係と市場サポート、サプライチェーンおよびその他の側面を分析します。

視点1：研究開発力？適切なパートナー→成功への鍵

開発プロセスから、ほとんどの国際的なパワーバッテリー会社は、20世紀の初め以来、パワーバッテリーの開発と蓄積を加速してきました。当時、パワーバッテリー業界はまだ初期の開発段階にあり、その投資、研究開発、技術研究はすべて高障壁製品であったため、パワーバッテリーのサプライヤーが少なくなり、パワーバッテリーの研究開発とパワーバッテリー容量が比較的集中していました。 。

その後、エネルギーや環境などの複数の要因の影響により、新エネルギー自動車産業は急速に発展し始めました。パワーバッテリー会社は、パナソニックとテスラ、LG化学と現代、サムスンSDIなどの自動車会社、テクノロジー会社、部品会社との協力を強化してMBSSを買収し、BMWとの安定した長期的な関係を確立しています。 。初期のパワーバッテリー会社が確固たる基盤を築いたのは、まさに自動車メーカーからの継続的な信頼と調達支援のおかげです。

視点2：産業用レイアウト？新エネルギー車市場→容量を解放するためのスペースを探す

産業用レイアウトの観点から、パワーバッテリーの開発は、容量需要を効果的に解放し、研究開発-生産-販売の閉ループサイクルを実現するために、新エネルギー車市場のサポートを必要とします。

現在、パナソニック、LG化学、サムスンSDIは、中国、米国、日本、韓国などで基本レイアウトを実現しています。パナソニックが発売されたのは、テスラ、シボレーボルト、その他の新エネルギー車が米国で良好な市場環境と需要を持っているからです。バッテリー容量の需要は、パナソニックバッテリーの開発機会を獲得しています。

視点3：テクノロジールート？製品のパフォーマンス→コアコンピタンスの形成

技術的な観点から、現在のパワーバッテリーの三元技術ルートが確認されており、三元カソード材料とグラファイトアノードが国際的な主流ルートです。技術的なルートの選択は非常に重要であり、有名なパワーバッテリー会社であるAESCは、ポジティブなルートの誤った選択のために排除の端に達しています。

パナソニックの電池は、NCA正極材を使用することで21700に変身し、パワー電池のエネルギー密度を高めています。継続的な技術革新と製品革新に依存することにより、強力な市場競争力を獲得しています。 LG Chemは、多数の化学材料製品ラインの相乗効果を使用しています。リチウム電池の開発は、コストを効果的に削減するための大量生産を通じて、品質と価格の2つの利点があります。サムスンSDIバッテリー分野は広範囲に関与していますが、積極的にフォローアップしていますが、自動車用パワーバッテリープロジェクトには焦点を当てていませんが、同社のNCMおよびNCA製品とLGケミストリーには一定のギャップがあります。 Appleの創設者であるSteveJobsによると、長続きする会社の設立には優れた製品が必要であり、これはまた、パワーバッテリーのコアコンピタンスが製品自体の品質と性能にあることを示しています。公共のマイクロシグナルに産業インテリジェンスを追加してください：robotinfo MaYunが注目しています

視点4：車両関係？市場サポート市場規模→先物市場の圧倒的な高さをつかむ

自動車メーカーの生産量と購入量がパワーバッテリーの量を決定しますが、パワーバッテリーは新エネルギー車のコアコンポーネントであるため、コスト比率が40％を超え、パワーバッテリーへの投資が大きく、研究開発と技術的障壁があります高い、そして認証。長い間、これはパワーバッテリー会社と自動車メーカーの間のバンドルされた協力の傾向につながりました。

現在、パワーバッテリー会社には、戦略的顧客と協力的顧客の2つの主要なタイプがあります。たとえば、パナソニックとテスラ、サムスンSDIとBMWは長期的に安定した戦略的パートナーシップを形成していますが、LG化学は優れた製品品質、十分な出力、比較的低価格を備えています。そして、ほとんどの自動車会社のパートナーになります。明らかに、「車両全体とパワーバッテリー」の関係を確立することは非常に重要です。

近年、日本と韓国のパワーバッテリーメーカーの出荷は大幅に増加しています。 2016年には、パナソニック、LG化学、サムスンSDIの出荷が海外市場の76％を占めました。現在、新エネルギー車はまだ大規模な市場を形成しておらず、パワーバッテリー会社は低価格戦略を採用して市場を占有しており、競争はますます激しくなっています。

パワーバッテリー製品は多種多様であるため、さまざまなバッテリー会社が多種多様な製品形態とタイプを持っており、その結果、市場シェアを拡大するための「18の武道」が生まれました。 LG化学を代表例として、ファーストステップソフトパックバッテリーと六角形ソフトパックバッテリーは、市場の需要に応じて設計されており、パワーバッテリーの形状やサイズに関するさまざまなモデルの要件を満たし、多くの顧客を集めています。したがって、企業が市場サポートを改善し、市場シェアを占めることは最優先事項であり、これにより、パワーバッテリー企業は将来、より大きな市場の「ケーキ」をつかむことができます。

視点5：部品供給？コアパーツとグローバル調達→品質と容量の供給を保証

パワーバッテリー産業の発展に伴い、部品供給のグローバル化がトレンドとなり、製品の均質化特性がますます明らかになります。

パナソニック、LG化学、サムスンSDIなどの企業は、国際的な材料サプライチェーンの育成を強化して、継続的にコストを削減する一方で、コアコンポーネントの自己管理能力を強化し、差別化によって製品の利益率を高めます。競争力を高めながら、生産能力と製品品質の保証をさらに高めます。

上記の分析に基づいて、トップパワーバッテリー会社の発展は「長引く戦争」に注意を向けようとしています。トレンドを把握することを前提に、常に協力とウィンウィンのコンセプトを守り、合理的な戦略レイアウトを計画し、技術の研究開発とイノベーションを推進し、業界市場を集中的に育成します。サプライチェーンを継続的に最適化し、十分な投資を通じて今日の業界の影響力を獲得します。成功した経験は学ぶ価値があります。

他の丘からの石は学ぶことができます。中国の新エネルギー自動車産業政策のインセンティブが徐々に低下し、地元の電力電池会社が国際競争に参加するため、中国の実際の状況と合わせて、関連する電池会社は次の推奨事項を参照できます。

・自動車メーカーとの研究開発協力や技術研究を強化し、イノベーションにおいて綿密な協力を行います。その前提は、過去10年間のパナソニックとテスラの戦略的協力関係など、協力目標の一貫性と協力時間の持続性を確保することです。

・パワーバッテリー業界の集中を加速し、製品構造を最適化し、需要と供給の動的バランスを積極的に規制します。これに基づいて、一元化された業界リソースは、三元リチウム電池とすべての固体リチウム電池の新しいブレークスルーを達成します。

・企業の差別化された製品の競争力を維持するためには、パワーバッテリーのコア材料の自己制御能力を向上させると同時に、グローバルリソースを統合し、「品質、量、価格、ブランド」の開発パスをとる必要があります。 」。

パワーバッテリーのカソード材料の最後の戦いで誰が笑うでしょうか？

新エネルギー車は自動車開発の方向性です。パワーバッテリーは新エネルギー車の心臓部です。それらの技術レベルと産業の発展は、電気自動車の大規模なアプリケーションにとって非常に重要です。パワーバッテリー産業の集中が進み、技術ルートが徐々に成熟するにつれ、将来のパワーバッテリーは、より安全で長寿命、より速い充電速度に向けて発展していきます。公共のマイクロシグナルに産業インテリジェンスを追加してください：robotinfo MaYunが注目しています

現在、パワーバッテリーのカソード材料には、主にリン酸鉄リチウム、三元材料であるコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムを中心に、多くの技術的ルートがあります。それでは、技術の進歩が続く中、パワーバッテリーにはどのようなカソード材料技術ルートがありますか？この分野はより競争力がありますか？

パワーバッテリーカソード材料の工業化の現状

リン酸鉄リチウム

安全性が高く、サイクル寿命が長く、原材料資源が豊富で、環境汚染がないため、BYDが率いる多くのパワーバッテリーメーカーからリン酸鉄リチウムが求められています。中国のリン酸鉄リチウム技術ルートの成功は、外国の主流のパワーバッテリーメーカーにとって予想外のことです。

リン酸鉄リチウムには多くの利点がありますが、欠点も明らかです。低温でのサイクル性能が非常に悪いことに加えて、主な欠点は、導電率とタップ密度が低く、エネルギー密度がわずか120〜150 wh / kgであるということです。 2016年末に、州はエネルギー密度に応じたパワーバッテリーへの補助金を導入しました。これは、リン酸鉄リチウムパワーバッテリーの開発を妨げる可能性があります。しかし、電気バスでのリン酸鉄リチウムの使用はかけがえのないものであり、市場空間は将来的にもまだ広いです。

現在、リン酸鉄リチウムを使用している電池メーカーには、BYD、北京大学ファースト、深セン水道法合肥、国泉などがあります。将来的には、リン酸鉄リチウムはエネルギー密度を高める方向に発展していきます。グラフェンやカーボンナノチューブなどの添加剤を使用して、レート容量を増やすか、リチウムマンガン鉄ホスフェートで電圧を上げて、エネルギー密度を15〜20％増やすことが考えられます。

リチウム酸とリチウムニッカレート

コバルト酸リチウムは、商用アプリケーション向けの最初のリチウム電池カソード材料です。商用リチウムイオン電池の第一世代は、ソニーが1990年に市場に投入したコバルト酸リチウムリチウムイオン電池であり、その後、消費者製品の用途に広く使用されています。

ただし、コバルト酸リチウムの最大の欠点は、質量比容量が低く、理論上の限界が274 mAh / gであることです。構造安定性を考慮すると、実際のアプリケーションでは137 mAh / gしか達成できません。同時に、地球上のコバルトの埋蔵量が比較的少ないため、コバルト酸リチウムのコストが高く、パワーバッテリーの分野で大規模に普及することは困難です。

コバルト酸リチウムと同様に、理想的なニッケル酸リチウムはα-NaFeO2タイプの六角形の層構造です。ニッケル酸リチウムカソード材料の理論容量は275mAh / gであり、180〜200mAh / gに達する可能性があり、平均リチウム挿入電位は約3.8Vです。 。コバルト酸リチウムと比較して、ニッケルはコバルトよりも埋蔵量が多く、比較的安価です。ただし、ニッケル酸リチウムは合成が難しく、サイクル性能が劣ります。純相リチウムニッケル酸塩は実用的ではありません。

いくつかのパワーバッテリー電極材料の6つの指標の比較

二酸化マンガンリチウム

マンガン酸リチウムは、現在使用されているコバルト酸リチウムおよび三元材料に非常に近いものです。そのバッテリー製造プロセスは非常に成熟しています。パワーバッテリーの生産ラインは、基本的に既存の生産ラインと互換性があります。特に、日本と韓国は、18650タイプのバッテリーを使用してパワーバッテリーモジュールを形成する予定です。技術的なアイデアにより、マンガン酸リチウムパワーバッテリーの製造が容易になります。

マンガン酸リチウムの最大の欠点は、温度サイクル性能が低いことですが、リン酸鉄リチウムと比較して独自の利点もあります。

（1）マンガン酸リチウムの体積比エネルギーはリン酸鉄リチウムよりも優れています

マンガン酸リチウムの容量はリン酸鉄リチウムよりも約25％低いが、電圧はリン酸鉄リチウムよりも15％高く、マンガン酸リチウムの圧縮密度は約40％高い。したがって、マンガン酸リチウムの体積比エネルギーは、リン酸鉄のそれよりも高く、リチウムは25〜30％です。

（2）マンガン酸リチウムのコンシステンシーはリン酸鉄リチウムのコンシステンシーよりも優れています

マンガン酸リチウム製品は炭素を含まないため、製品の性能パラメータは安定しており、一貫性はパワーバッテリーの製造に非常に有利です。

マンガン酸リチウムのスピネル構造

現在、日本のソニー、中国CITIC国安、蘇州星衡などの企業がマンガン酸リチウム電池の開発と製造を行っており、将来的には低速電気自動車や航続距離の短い電気自動車の市場は好調です。

三項資料

三元材料は主にニッケルコバルトアルミン酸リチウム（NCA）とニッケルコバルトマンガン酸塩（NCM）です。その中で、NCAは市販のカソード材料の中で最も高い比容量を持つ材料です。

ニッケルコバルトコバルトアルミネート（NCA）

CoとNiは同様の電子配置、同様の化学的性質、およびイオンサイズのわずかな違いがあるため、ニッケルニッケル酸リチウムとコバルト酸リチウムを同等に置換して連続固溶体を形成し、層状α-NaFeO2構造を維持してAを得ることができます。コバルトの添加に加えて、より安定した高ニッケル固溶体材料は、材料の安定性と安全性をさらに改善することができ、したがって、リチウムコバルトアルミニウムアルミン酸塩三元材料を形成する。

NCAは高い比容量を持っていますが、その欠点も明らかです。将来の開発動向は、高ニッケル低コバルトNCAを開発して、コストを削減し、容量を増やすことです。体積比を上げるために高圧の実際のNCAを開発する。さらに、コーティングプロセスは、NCA、湿度に対する感度を下げるために使用されます。

現在、米国のテスラはNCAカソード材料のパワーバッテリーを使用しており、この技術は主導的な位置にあります。 NCAとシリコンカーボンアノードを組み合わせた日本の18650バッテリーは、最大3500mAhの容量と、2000倍以上のサイクル寿命を備えています。さまざまな兆候は、NCAが陽性であることです。材料は、パワーバッテリーアプリケーションで非常に競争力があります。

リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（NCM）

ニッケル-コバルト-マンガン水素化物（NCM）の三元材料には、高い比容量、長いサイクル寿命、優れた安全性、低価格という利点がありますが、プラットフォームが比較的低く、初期充電および放電効率が低いという欠点もあります。

現在、ニッケル-コバルト-マンガン水素化物（NCM）は、主に韓国LG、浙江Weihong Power、珠海Yinlongで使用されています。将来的には、NCMの開発動向は主に低コバルトの層状三元材料を製造することです。主な理由は、コバルトが希少な資源であるということです。量を減らすとコストを減らすことができます。もう1つの方向は、高ニッケルの層状三元材料を開発することです。高ニッケル系は合成が難しく、リチウムニッケルが混ざりやすいものの、ニッケル含有量が増えるとグラム容量が大幅に増加する可能性があり、高ニッケル系は電池の理想的な素材のひとつであるパワーです。さらに、NCMは材料の吸水問題にも注意を払う必要があります。

この段階で、一部の国内メーカーは、カーボンアノードに存在する可能性のあるリチウムデンドライトの形成によって引き起こされる安全性とサイクル性能の低下の問題を回避するために、3成分NCM /チタン酸リチウムアノードの組み合わせの技術ルートを採用しています。このモジュールで製造されるパワーバッテリーは、安全性が高く、充放電率が高く、サイクル寿命が長い（最大5000〜10000倍）という特徴があり、パワーバッテリーの分野で大きな注目を集めています。

総括する

政策動向、将来のパワーバッテリー業界市場は広く、3年間の新エネルギー車パワーバッテリー市場の平均年間成長率は約50％に達する可能性がありますが、バッテリー業界全体は激しい競争があり、業界統合が続いており、電力バッテリー市場の需要はさらに支配的な企業に集中します。

技術的なルートに関して、市販のリチウムイオン電池の現在のカソード材料は、主にマンガン酸リチウム（LMO）、リン酸鉄リチウム（LFP）、および三元材料（NMC）です。各材料には独自の長所と短所があり、独自のアプリケーション領域と市場のニーズがあります。その中で、電動工具、HEV、電動自転車がLMOの主な応用分野です。新エネルギーの公共交通機関のバスとタクシーは、依然としてLFPによって支配されます。将来的には、パワーバッテリーの分野で最も可能性の高い状況は、リン酸鉄リチウムと三元材料が密接に関連することです。

三元リチウムカソード材料の開発状況

新容量生産の完了に伴い、これまで、正極に三元リチウム材料を使用したパワーバッテリーを正極としてリン酸鉄リチウムに置き換えていました。このような変化の結果、先に述べた記事で述べたように、三元リチウム材料の中で最も弾性のある材料であるコバルトの価格が上昇しました。しかし、三元リチウム材料とは正確には何であり、NCM、NCAとは何であり、111、532、622、および811とは何であり、将来どのように発展するのか、ゆっくりと聞いてください。

定義上、三元材料とは、3つの化学成分（元素）、成分（単純な物質および化合物）、または部品（部品）で構成される材料を指します。リチウム電池の正極材料において、それは一般に、LiNixXyCozO2の化学組成を有する材料を指す。ここで、XはMnはNCM、XはAlであり、NCAを意味します。いわゆる111、523、622、および811はすべて、NCM材料の3つの数値x、y、およびzの比率を指します。たとえば、622のx：y：zは6：2：2に等しく、その化学組成はLiNi0です。 .6Mn0.2Co0.2O2。実際、材料の微細構造の観点から、NCAとNCMは非常に類似しているため、NCMと同様に異なる元素比の亜種が多数ありますが、現在パナソニックで使用されているLiNi0.8Al0が現在最も多い工業規模の製造。 05Co0.15O2なので、最終的なNCAはそれへの特別な参照に進化しました。

いわゆる三元材料は実際には大きなクラスの材料を指していることがわかり、問題が発生します。そのうちのどれが将来の開発の方向性ですか？現在の人気のある売り手レポートから、誰もがNCMの開発期待は比較的一貫しており、最も早いものは111、次に532、そして622に続く622の大手企業が多く、将来は811になります。この傾向はNCM材料の主な活物質はNiとCoであり、リチウムイオンの移動度がNiに比べて弱い充放電時の安定性を維持するためにのみMnを添加している。 Co電圧が高く、容量が大きくなります。したがって、材料の比容量を継続的に増加させるために、開発傾向は必然的にますますNiに向かっており、Mnの方向は減少しているため、当然、111から523、622、最終的に811になります（図を参照）。表1）。

表1.さまざまなNCM材料の比容量

出典：「高エネルギー密度リチウムイオン電池用カソード材料の開発動向」

しかし、将来のNCMまたはNCAについては、これらのレポートの見方はまったく異なります。しかし、それが間違っているかどうかにかかわらず、業界でさえ一貫した結論を出すことは困難です。実際、NCAとNCMは2つの非常によく似たリチウム電極カソード材料であり、すべてコバルト酸リチウムから開発されています。ここで、NiとCoは主要な電気活性原子、AlとMnであり、材料構造の安定化にのみ機能します。したがって、将来の鍵となるのがNCMであるかNCAであるかは、産業用途の後で誰がより高いNi含有量を持っているかによって異なります。 2つの技術ルートに違いはありません。 NCMでさえ、セキュリティの利点であるMnにより、安定性が向上する場合があります。

出典：ハイテクリチウム電池

しかし、現状では、テスラ電池の工業用途における正極材料NCAのNi含有量は80％に達し、住友の最新の実験品種は85％を超えていますが、NCMはNCA。次の811はまだ工業化にはほど遠いです。一定期間、最大容量のリチウム電池の市場は主にNCAルートになることがわかります。しかし、NCAの製造技術とサプライチェーンの後退により、短期的に大規模なNCAバッテリー容量を生産することは困難です。日本や韓国と競争したいのなら、国内の技術大手企業である811にしか置けないのではないかと思います。

幸いなことに、622の技術的な問題は解決されました。 ShengshengやShanshanなどの正極材料会社が622の材料を供給する能力を持っているとき、GuoxuanやCATLなどの国の中核企業はすでに622の電池の産業用途を実現しています。そして、1、2年後の将来、811を車に乗せることは完全に不可能ではありません。したがって、この分野に深く関わっている投資家にとって、構造的な過剰生産能力と2020年に300Wh / kgのエネルギー密度を達成するという目標の文脈において、811の工業化技術を実現する可能性のあるそのような投資目標を見つけることは特に重要です。 。

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