The scale of China's energy storage market will grow to about 1.3 trillion CNY in 2030

2022-09-17 09:29:20 Admin 497

The technical route dispute between lithium iron phosphate battery and ternary lithium battery has lasted for many years.

In 2021, lithium iron phosphate will reverse ternary lithium for the first time in China's power battery market, becoming the battery type with the largest installed capacity; This year, the share gap between lithium iron phosphate batteries and ternary lithium batteries has further widened. But globally, ternary lithium still firmly holds the absolute majority of the power battery market.

Who will decide the future of lithium iron phosphate and lithium ternary? Yang Hongxin, chairman and CEO of Honeycomb Energy Technology Co., Ltd. (hereinafter referred to as "Honeycomb Energy"), recently told China Business News that the "big cobalt free system", including lithium iron phosphate and lithium manganate, is expected to account for more than 70% of the whole power battery market in the future, of which lithium iron phosphate accounts for more than 60%, even higher.

"China and even the world will share this proportion." Yang Hongxin said that the innovation in technology and structure of lithium iron phosphate in the past few years has significantly reduced the gap with the energy density of ternary lithium batteries, and the cost advantage has been highlighted when the upstream material price has soared. At present, lithium iron phosphate battery has covered the mainstream market of 500~700km, and replaced ternary lithium battery in the commercial energy storage market. The future of ternary lithium batteries will focus on higher density and super fast charging markets, as well as solid state batteries that have not yet been commercialized.

Two reversals

In just a few years, China's power battery market has experienced two reversals.

At the early stage of the development of new energy vehicles, due to the advantages of cost, safety, cycle life, etc., lithium iron phosphate quickly became the first choice of positive electrode, leading the market share. In 2016, the share of lithium iron phosphate battery in the domestic power battery market reached 69%. However, in the same period, the effective endurance of passenger cars using lithium iron phosphate batteries is usually about 200~300km. With the gradual progress of technology, it will only be about 400km by 2020. The restriction of driving mileage makes the promotion of new energy vehicles extremely slow.

In 2017, the relevant national ministries and commissions adjusted the subsidy policy for new energy vehicles, and for the first time included the battery energy density in the subsidy reference index. "The mass energy density of the battery system of pure electric passenger vehicles is not less than 90Wh/kg, and 1.1 times of the subsidy will be given to those higher than 120Wh/kg.". This led to a rapid increase in the installed capacity of ternary lithium batteries with higher energy density, and a sharp decline in the market share of lithium iron phosphate batteries.

According to the data of the Power Battery Alliance, in 2018, the cumulative output of domestic power batteries reached 70.6GWh, of which ternary batteries accounted for 55.5% and lithium iron phosphate batteries accounted for 39.7%. In 2019, the proportion of lithium iron phosphate battery further decreased to 33%, and the proportion of ternary lithium battery reached 58%. In the first quarter of 2020, the market share of ternary lithium batteries will increase to 76%, and the trend of being the largest is more obvious. At that time, some research institutions proposed that ternary materials would dominate the cathode market.

In March 2020, BYD released a "blockbuster" in the field of new energy vehicles - blade battery. Compared with the traditional battery cell, the blade battery has effectively increased the space utilization rate. More battery cells can be loaded in the same space. The volume utilization rate has increased by more than 50%, and the endurance mileage has increased by more than 50%, reaching the same level as the high energy density ternary lithium battery.

"For cars that used lithium iron phosphate batteries a few years ago, the range of 400km is good. BYD has made the range of lithium iron phosphate batteries reach 500km through structural innovation. With the upgrading of the electrochemical system, it can reach 600km, covering the most popular market of about 500km." Yang Hongxin said that through the spheroidization technology of lithium iron phosphate, adding new electrolyte and improving the anode material, the restriction of poor low-temperature performance of lithium iron phosphate was basically solved.

In addition, through the improvement of gram capacity and compaction area, and the optimization of particle structure, lithium iron phosphate can achieve 195 watt hours per kilogram of electricity, which can support 800 km of endurance, covering the endurance needs of Class B and Class C vehicles. At the beginning of this year, the energy density of lithium manganese iron phosphate produced by mixing lithium iron phosphate and lithium manganese phosphate increased to 210 watt hours/kg, further reducing the volume and weight of lithium iron phosphate by 10%~15% compared with lithium manganese phosphate.

In July 2021, the installed capacity of lithium iron phosphate battery will reverse that of ternary lithium battery for the first time. Since then, the gap has gradually widened. Finally, lithium iron phosphate will win by 52% of the market share in 2021.

On the other hand, with the rapid growth of new energy vehicle sales, the serious supply imbalance led to a sharp rise in the price of upstream raw materials, and the ternary lithium battery was under greater pressure from rising material costs. Take cobalt as an example. Cobalt accounts for an important part of the cost of cathode materials of ternary lithium batteries. Take ternary 523 battery system as an example. Cobalt accounts for 20% of the cost of materials, and its price fluctuation will directly affect the cost of battery cells. Moreover, 66% of the global cobalt production comes from the politically unstable Congo (DRC), while China's cobalt reserves account for only about 1% of the global reserves. The scarcity of cobalt resources seriously threatens the safety of the power battery supply chain.

In October 2021, Tesla announced that, subject to the high cobalt price, the standard extended versions Model 3 and Model Y worldwide will all be switched to cobalt free lithium iron phosphate batteries.

"Tesla's use of lithium iron phosphate is a very demonstrative event." Yang Hongxin said that before 2021, international large car factories mainly cooperate with Japanese and Korean battery factories. They have always used ternary lithium batteries and do not know much about lithium iron phosphate batteries. At the end of 2021, European and American car manufacturers will recognize lithium iron phosphate again and start to contact Chinese companies to evaluate and develop lithium iron phosphate products.

From the market side, the sales volume of EV and PHEV has increased sharply since last year. Only the Chinese market will double to 3.1 million vehicles in 2021, and it is estimated that the sales volume of 6 million vehicles can be achieved in 2022. At the same time, China Innovation Airlines, Yiwei Lithium Energy, Guoxuan Hi Tech and Honeycomb Energy have all vigorously launched battery capacity projects such as lithium iron phosphate.

The demonstration role of Tesla, the outbreak of the market, and the improvement of supply led to the sudden increase of lithium iron phosphate. However, in addition to automotive power batteries, there is a new "trillion" level blue ocean beckoning to lithium iron phosphate batteries.

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Trillion energy storage blue ocean market

Since wind power generation, photovoltaic power generation and other new energy power generation methods generally have intermittent and volatile problems, and residential and industrial power use also has volatile characteristics, how to ensure and balance the stability of both sides of power supply and demand has become a problem that must be overcome at present and in the future, and energy storage is the key to solve these problems.

The principle of energy storage is basically similar to that of a power bank. It charges at the bottom of the valley, discharges at the peak, stores unstable electricity such as wind power or photovoltaic, and then conducts voltage transformation and stable output. Among many energy storage technology routes, with the progress of battery technology and the reduction of cost, electrochemical energy storage is considered to have the most development potential, and is the next blue ocean market to break out.

Relevant statistics show that in 2021, the national and local governments have successively introduced more than 300 energy storage related policies, and the industrial chain investment plan has exceeded 1.2 trillion yuan. As of the beginning of this year, 25 provinces have written the development of energy storage into the government work report.

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Haitong Securities pointed out in the research paper that the scale of new energy storage installations in China will reach more than 30GWh in 2025, and by 2021, the cumulative scale of new energy storage installations will be only about 5.7GWh, which means that there is still at least 5-6 times the growth space for new energy storage installations. Everbright Securities believes that the scale of China's energy storage market will reach 0.45 trillion yuan by 2025, and will grow to about 1.3 trillion yuan by 2030.

The ternary lithium battery with higher energy density has won the first place in the energy storage market. However, since 2017, the fire and explosion accidents of energy storage power plants have continued, including 24 fire or explosion accidents in South Korea, where ternary lithium batteries are used, which caused the competent authorities to worry about the safety of ternary lithium batteries as energy storage power plants.

On June 29 of this year, the General Department of the National Energy Administration issued a letter on soliciting opinions on the Twenty five Key Requirements for Preventing Electric Power Production Accidents (2022 Edition) (Draft for Comments), in which it was mentioned in the requirements for preventing fire accidents in electrochemical energy storage power plants that medium and large electrochemical energy storage power plants should not use ternary lithium batteries, sodium sulfur batteries, and should not use power batteries for cascade utilization.

In this context, lithium iron phosphate batteries with advantages in safety, cost and life began to enter the energy storage market in a large scale. It should be pointed out that lithium iron phosphate batteries have not only gained opportunities for new energy storage power station projects, but also replaced the built ternary lithium battery projects.

The demand for household energy storage of smaller units is also rising, among which the portable power supply, air conditioners and refrigerators that can generate electricity are mainly electrical appliances that consume large amounts of electricity or are online for a long time.

After the Russian Ukrainian conflict, coupled with extreme weather, the European energy crisis has worsened. European benchmark natural gas prices have soared by 550% in the past 12 months, and electricity prices have increased nearly 10 times a year. The situation in France and Germany is particularly severe. The basic load electricity price delivered by France next year will reach 1130 euros/megawatt hour, breaking the 1000 euro mark for the first time in history, with an increase of more than 1000% compared with the same period last year. The price of similar products in Germany reached 995 euros/MWh.

Under the dual stimulus of the energy crisis under the geopolitical conflict and the strong support of government policies, the demand for household energy storage products in the European market has increased significantly. According to the data of Solar Energy UK, more than 3000 solar panel installations have been carried out on the roofs of British households every week in recent months, a threefold increase compared with the summer two years ago; The low cost of optical storage enables consumers to recover their investment costs in almost 3-5 years.

In China, the trend of household appliances that can generate electricity is also rising. Taking the power generating air conditioner claimed by Gree Electric as an example, an energy storage battery is arranged inside the air conditioner to charge when the electricity price is low, and the battery is used to drive the air conditioner when the electricity price is high, which can greatly reduce the use cost of users and relieve the pressure on the power system. In this field, lithium iron phosphate is also more cost-effective and stable than ternary.

"There are too many application scenarios for lithium iron phosphate, which is the reason why lithium iron phosphate is suddenly increasing now and will continue to increase in the future." Yang Hongxin said.

Considering market demand, lithium mine supply and mining cycle, lithium battery manufacturer expansion cycle and other factors, Yang Hongxin believes that the supply and demand relationship between nickel and lithium will ease in the second half of next year. With the release of battery factory expansion capacity, the price of power battery will fall back to a certain extent. However, by 2026, the production of power batteries and energy storage plants in Europe and the United States will further boost demand, so battery resources will remain in tight balance in the long run.

"The century old automobile industry was originally very stable, but there are many variables in the electric vehicle industry. The Fukushima earthquake, the suspension of production in Australian mines, and the failure to ship goods in South Africa ports may lead to the suspension of production in automobile factories around the world. My deepest feeling is that both vehicle enterprises and battery enterprises must master resources and not let resources become a bottleneck. However, in the past two years, they have to endure loneliness and overcome difficult times." Yang Hongxin said.

Author: Tang Liuyang   Source: First Finance


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