年產1萬噸鋰電池三元正極材料可行性報告

年產1萬噸鋰電池三元正極材料項目 可行性報告貴州貴陽2016年8月. 1 .1 總論1.1 概述1.1.1 項目提出的背景20世紀是人類發(fā)展最為快速的一個世紀，各種高新技術的出現和應用給人們的生活帶來了巨大的便利。然而，伴隨這種高速發(fā)展的是能源的嚴重消耗，污染的加劇以及全球災難性氣候變化的屢屢出現，這已經嚴重危害到人類的生存環(huán)境和健康安全。全世界已探明的化石燃料（煤、石油、天然氣）的貯量在不久以后將會枯竭。為了緩解環(huán)境與能源壓力，探索新型的能源模式已成為21世紀必須解決的重大課題。電池的出現是人們在尋找清潔能源過程中一個里程碑式的事件。電池的最大特點是在提供能源的高效率轉化時，能夠實現原料的“零排放”，從而減少對原材料的損耗，達到最優(yōu)化的利用地球上有限的自然資源，實現社會的和諧發(fā)展的目的。由此可見電池材料對解決今后的能源危機及其所造成的環(huán)境污染起著關鍵的作用，而鋰電池則是能實現高效能量儲存與能源轉換的儲能設備而得到社會的廣泛認可。鋰電池是通常使用的鋰離子電池的俗稱，鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正負極，依靠Li+在正負極之間移動來實現充放電的二次電池。鋰離子電池的研究開始于20世紀80年代，20世紀90年代初日本索尼公司推出了第一代鋰離子電池并進行了商業(yè)化生產。隨著現代社會的不斷發(fā)展和生活水平的逐漸提高，筆記本電腦、手機等數碼產品在人們日常生活中的使用越來越頻繁。據統(tǒng)計，2015年全球筆記本電腦銷量已達到1.644億臺。從2010年開始，我國筆記本電腦市場需求增速明顯，2015年110月我國筆記本電腦累計產量為14711.95萬臺。同時，使用手機的人數也大幅增長。截至2015年底，全球手機用戶數達到71億，手機信號已覆蓋全球超過95%的人口，其中我國移動電話用戶13.06億戶。2015年全球智能手機用戶比例首次超過全球人口的四分之一，達到19.1億，到2016年全球智能手機用戶數量將超過20億，而到2018年，全球三分之一的消費者將是智能手機用戶，總數超過25.6億人。2018年智能手機用戶指數代表了全球移動手機用戶的一半，這意味著功能手機將成為電子通訊領域的少數派。如今，鋰離子電池以其輕巧、電容量大、壽命長等優(yōu)點，很快占領市場并且用量越來越大。除筆記本電腦、手機、便攜電源、攝像機、便攜式測量儀器、小型醫(yī)療儀器等小型輕量化電子裝置及電動玩具、電動剃須刀等日用電器中已被廣泛應用外，鋰離子電池還廣泛應用于電動工具、電動汽車、儲備電源、軍用電源等多種新興領域。國外專家指出，在21世紀里，電池將成為最有發(fā)展前途的十大支柱產品中排名第二的能源產業(yè)。1.1.2 項目投資的必要性和建設意義鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點倍受青睞。作為綠色環(huán)保的二次儲存能源，鋰離子電池具有輕便、移動、高能量、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。但隨著電子信息技術的快速發(fā)展，通訊基站、視聽設備，工業(yè)儀器、醫(yī)療器械、手機、筆記本電腦、電動工具、電動自行車乃至電動汽車對鋰電池需求量的不斷增加，對鋰離子電池的能量密度、循環(huán)次數、安全性能、生產成本等綜合性能也提出了更高的要求。生產品質優(yōu)良、適銷對路的鋰離子電池材料，是各生產廠家的必然選擇。因此無論是提高能源利用效率、減少不可再生資源消耗還是開發(fā)新能源，都與材料產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展密不可分。正極材料作為目前鋰離子電池中最關鍵的材料，它的發(fā)展也最值得關注。目前常見的鋰離子電池正極材料主要有層狀結構的鈷酸鋰、鎳酸鋰，尖晶石結構的錳酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰。其中，鈷酸鋰（LiCoO2）制備工藝簡單，充放電電壓較高，循環(huán)性能優(yōu)異而獲得廣泛應用。但是，因鈷資源稀少、成本較高、環(huán)境污染較大和抗過充能力較差，其發(fā)展空間受到限制。鎳酸鋰（LiNiO2）比容量較大，但是制備時易生成非化學計量比的產物，結構穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差。錳酸鋰除了尖晶石結構的LiMn2O4外，還有層狀結構的LiMnO2。其中層狀LiMnO2比容量較大，但其屬于熱力學亞穩(wěn)態(tài)，結構不穩(wěn)定，存在Jahn-Teller效應而循環(huán)性能較差。尖晶石結構的LiMn2O4工藝簡單，價格低廉，充放電電壓高，對環(huán)境友好，安全性能優(yōu)異，但比容量較低，高溫下容量衰減較嚴重。磷酸鐵鋰屬于較新的正極材料，其安全性高、成本較低，但存在放電電壓低（3.4V）、振實密度與壓實密度低等性能上的缺點。上述幾種正極材料的缺點都制約了自身的進一步應用，因此尋找新的正極材料成了研究的重點。本項目產品三元正極材料正是這種新型鋰離子電池正極材料。三元正極材料是指鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2），是一種層狀鎳鈷錳三元復合正極材料，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料制備而來，產品為黑色粉末，其含有鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整，在一定程度綜合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2的優(yōu)勢，提高材料的導電并改善充放電循環(huán)性能，彌補不足，改善了材料性能。三元料優(yōu)點是三元鋰電池能量密度高，循環(huán)性能好，并且，隨著配方的改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。因此，資源豐富、價格低廉、合成容易、環(huán)保無毒和綠色的三元材料成為下一代動力電池材料的首選，被認為是最有可能取代目前商用鈷酸鋰的新型正極材料，是現今鋰離子電池研究的一大熱點。三元材料與其它正極材料相比綜合性能最具優(yōu)勢，比鈷酸鋰價格低，安全性好，比錳酸鋰循環(huán)性能好，比磷酸鐵鋰電壓高，既可用于手機、筆記本電腦用小型鋰電池，也可用于電動車用大型動力鋰電池，市場潛力巨大。通過對鋰電池及其需求市場以及各種正極材料的應用前景的分析，三元材料將成為正極材料的主流，發(fā)展空間巨大。1.1.3 本項目建設的有利條件正極材料行業(yè)是技術加資源的競爭，從電池產業(yè)發(fā)展特點及產業(yè)鏈特征方面看，本項目建設地具有發(fā)展鋰電池正極材料產業(yè)的良好條件。（1）符合產業(yè)政策和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃鋰離子電池三元正極材料在現代工業(yè)和科學技術中發(fā)揮著舉足輕重的作用，是支持和促進社會發(fā)展的關鍵材料，國家和地方政府均予以積極的發(fā)展扶持。根據國家發(fā)改委頒布的產業(yè)結構調整指導目錄（2011年本）（2013年修訂）“鼓勵類”產業(yè)“十九、輕工”中的“第17條”為“鋰離子電池用磷酸鐵鋰等正極材料、中間相炭微球和鈦酸鋰等負極材料“，本項目屬于鋰離子電池最新型正極材料的生產，因此符合國家最新產業(yè)結構調整指導目錄，屬于鼓勵類。本項目建設除符合國家產業(yè)政策外，也符合政府和相關部門近年來不斷下發(fā)的各文件精神。如國家新材料產業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃將 “先進儲能材料、光伏材料產業(yè)化取得突破，基本滿足新能源汽車、太陽能高效利用等需求”確定為工程目標，并將“組織開發(fā)高效率、大容量（150mAh/g）、長壽命（大于2000次）、安全性能高的磷酸鹽系、鎳鈷錳三元系、錳酸鹽系等鋰離子電池正極材料，新增正極材料產能45萬噸/年，著力實現自主化”確定為目標規(guī)劃的主要內容。本項目產品屬于該“十二五“規(guī)劃中重點發(fā)展的鋰離子正極材料，符合規(guī)模要求。國務院關于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）的通知（國發(fā)201222號）指出：“加快培育和發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環(huán)境壓力，推動汽車產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務，也是加快汽車產業(yè)轉型升級、培育新的經濟增長點和國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略舉措。為落實國務院關于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)和加強節(jié)能減排工作的決策部署，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產業(yè)。”通知還明確提出：“加快研制動力電池正負極、隔膜、電解質等關鍵材料及其生產?！贝送猓陙韲翌C布的一系列與鋰電池正極材料行業(yè)相關的政策文件，如電動自行車用鋰離子電池產品規(guī)格尺寸、電池行業(yè)清潔生產實施方案、節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法、分離膜行業(yè)“十二五”發(fā)展指南、關于開展私人購買新能源汽車補貼試點通知等，均對支持與鼓勵鋰電池及三元材料等的需求產生有效拉動。2015年2月16日，科技部發(fā)布了國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)，其中明確要求了2015年底轎車動力電池能量密度要達到200Wh/kg。一時間，更是讓無數人將目光投向了三元材料。近幾年來，中央深入推進西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加大了對西部地區(qū)新能源、新材料產業(yè)發(fā)展的支持力度。國務院關于中西部地區(qū)承接產業(yè)轉移的指導意見（國發(fā)201028號）指出“發(fā)揮國家級經濟技術開發(fā)區(qū)、高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)的示范帶動作用，承接發(fā)展電子信息、生物、航空航天、新材料、新能源等戰(zhàn)略性新興產業(yè)。鼓勵有條件的地方加強與東部沿海地區(qū)創(chuàng)新要素對接，大力發(fā)展總部經濟和研發(fā)中心，支持建立高新技術產業(yè)化基地和產業(yè)“孵化園”，促進創(chuàng)新成果轉化。（2）能源供應充足、公用工程設施完善本項目建設地電力供應充足，公用工程設施完善。其他水氣等公用工程設施完善，為本項目發(fā)展高能電池材料產業(yè)提供了充分的能源保障。（3）區(qū)位交通便利貴安新區(qū)位于全國“兩橫三縱”城市化戰(zhàn)略格局包昆通道縱軸南部，北接成渝都市群，南望東盟自由貿易區(qū)，處于西南出大海大通道的中間位置，是連接大西南與泛珠三角的樞紐區(qū)域。境內滬昆高鐵、貴廣高速等快速通道橫貫全境，使整個西南地區(qū)進入貴安新區(qū)輻射半徑，三小時通達貴州周邊省會，六小時抵達出海港口；東西兩側分別有龍洞堡國際機場和黃果樹支線機場，使貴安新區(qū)成為連接東南亞、南亞和長三角、京津冀之間的重要航空樞紐。綜上所述，本項目建設符合國家產業(yè)政策及省市鼓勵、支持戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的產業(yè)政策，具備良好的外部和內部投資環(huán)境條件。本項目三元正極材料的大規(guī)模生產將對國際、國內鋰離子電池產業(yè)及新能源汽車產業(yè)的發(fā)展起到巨大的促進作用，也將為本地區(qū)新材料產業(yè)的發(fā)展起到示范作用。1.2.1 項目在經濟上可行本項目總投資為58362萬元（按全額流動資金計），其中建設投資27026萬元，建設期利息539萬元，全額流動資金30797萬元（其中鋪底流動資金9239萬元）。當原料前驅體材料按70000元/噸、鋰鹽按元/噸（含稅價）計價時，年總成本費用估算平均值為萬元；當產品622型三元正極材料的出廠價格按元/噸（含稅價）計算，年均含稅營業(yè)收入為萬元，年均營業(yè)稅金及附加為6391萬元（其中增值稅為5706萬元）。項目投資內部收益率為37.56%（稅前），稅前靜態(tài)投資回收期4.21年（含建設期），總投資收益率29.66%，項目在經濟上可行。1.2.2 項目抗風險能力本項目盈虧平衡點為50.76%（生產期平均），抗市場風險能力較強。1.2.3 存在問題和建議本項目產品市場較好，建議盡快立項建設。附：綜合技術經濟指標表表1-2 綜合技術經濟指標序號名稱單位指標說明一產品方案1622型三元正極材料二生產規(guī)模1622型三元正極材料t/a10000三年操作時間小時7200四主要原材料消耗1前驅體材料t/a95002鋰鹽t/a45003富氧系統(tǒng)分子篩t31.8一次裝填量，15年更換一次4富氧系統(tǒng)干燥劑t/a8五公用工程消耗1電（10KV/380V）kWh/h7183.4含公用工程用電2新鮮水t/h2.53循環(huán)水t/h1204儀表空氣Nm3/h2440560%富氧Nm3/h1200六勞動定員人200七占地面積m2八建構筑物占地面積m237685九綜合能耗1單位產品生產能耗GJ/t產品18.632全年總能耗 t標煤/a6355.79十項目總投資萬元58362按全額流動資金計1建設投資萬元270262建設期利息萬元5393全額流動資金萬元30797鋪底流動資金9239萬元十一營業(yè)收入(含稅)萬元生產期平均十二營業(yè)稅金及附加萬元685生產期平均增值稅萬元5706生產期平均十三總成本費用萬元生產期平均十四利潤總額萬元15964生產期平均十五所得稅萬元3991生產期平均十六稅后利潤萬元11973生產期平均十七財務盈利能力分析1財務內部收益率項目投資所得稅前%37.56項目投資所得稅后%28.59項目資本金%67.092財務凈現值項目投資所得稅前萬元69406ic=12%項目投資所得稅后萬元447963項目投資回收期含一年建設期靜態(tài)投資所得稅前年4.21靜態(tài)投資所得稅后年5.02動態(tài)投資所得稅前年4.92動態(tài)投資所得稅后年6.264總投資收益率%29.665項目資本金凈利潤率%69.02十八清償能力分析年1財務比率資產負債率%48.01達產年流動比率%達產年速動比率%達產年2借款償還期年5不含建設期十九盈虧平衡點%50.76生產期平均或達產期平均2 市場分析2.1 鋰電池概述2.1.1 鋰離子電池發(fā)展簡史在所有元素中，鋰是自然界中最輕的金屬元素，同時具有最負的標準電極電位（-3.045V vs SHE）。這些特點使得鋰具有很高的能量密度，其理論比容量達到3860Ah/kg。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。習慣上，人們把鋰離子電池也稱為鋰電池，但這兩種電池是不一樣的。鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質溶液的電池；而鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。但隨著科學技術的發(fā)展，隨著數碼產品如手機、筆記本電腦等產品的廣泛使用，鋰離子電池以優(yōu)異的性能在這類產品中得到廣泛應用，并逐步向其他產品應用領域發(fā)展?，F在鋰離子電池已經成為了主流，并且已成為目前新一代動力電源的發(fā)展方向。2.1.2 鋰離子電池的組成鋰離子電池的性能主要取決于所用電池內部材料的結構和性能。這些電池內部材料包括正極材料、負極、電解質、隔膜和以及電池殼等部分組成。正極材料在電池成本中所占比例約為40%，電解液和隔膜的成本占比分別約為10%和15%。正、負極材料的選擇和質量直接決定鋰離子電池的性能與價格。由于正極材料的密度遠高于負極材料，因此正極材料的比容量對電池比能量的影響更大，正極材料對于鋰電池的能量密度、安全性、循環(huán)壽命等尤其起著決定性作用，其技術發(fā)展尤為關鍵。2.1.3 鋰離子電池的發(fā)展鋰離子電池具有比能量高、比功率大、使用壽命長、工作范圍寬等特點，除筆記本電腦、手機、便攜電源、攝像機、便攜式測量儀器、小型醫(yī)療儀器等小型輕量化電子裝置及電動玩具、電動剃須刀等日用電器中已被廣泛應用外，鋰離子電池還廣泛應用于電動工具、純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、儲備電源、軍用電源等多種新興領域。近十年來，在各國政府的支持與推動下，鋰離子電池的技術迅速發(fā)展，其產業(yè)化也正在向前推進。目前，作為純電動汽車獨立驅動電源，鋰電子電池的比容量不斷得到提高，作為混合動力汽車和燃料動力汽車輔助電源，鋰離子電池在性能、壽命、安全性等方面也符合要求。2.2 鋰電池三元正極材料概述2.2.1 鋰電池正極材料性能比較在鋰離子電池中，正極材料是鋰離子最直接的提供者。目前主流的鋰離子電池正極材料主要有層狀結構的鈷酸鋰（LCO）、鎳酸鋰（LNO），尖晶石結構的錳酸鋰（LMO）和橄欖石結構的磷酸鐵鋰（LFP）以及三元材料（主要包括鎳鈷錳酸鋰NCM和鎳鈷鋁酸鋰NCA兩種）等。就能量密度、成本、安全性、熱穩(wěn)定性和循環(huán)壽命來看，它們各有千秋，這也導致動力鋰電池正極材料技術路線出現分化。表2-1 各種常用的鋰離子電池正極材料的性能比較參數鈷酸鋰鎳酸鋰錳酸鋰鎳鈷錳磷酸鐵鋰振實密度/g.cm-32.83.02.42.62.22.42.02.31.01.4比表面/m2.g-10.40.60.30.70.40.80.20.41220克容量/mAh.g-1140155190210100115155165130140電壓平臺/V3.63.83.73.53.2循環(huán)性能300-5008002000過渡金屬貧乏貧乏豐富豐富非常豐富原料成本很高高低廉較高低廉環(huán)保含鈷含鎳無毒含鈷鎳無毒安全性能差差較好較好優(yōu)良適用領域小電池小電池動力電池小電池、小型動力電池動力電池、大容量電源從能量密度上講，錳酸鋰好于磷酸鐵鋰，鎳鈷錳多元材料NCM又好于錳酸鋰，。鈷酸鋰循環(huán)壽命長，能夠快速放電，但Co是貴重金屬，全球含量有限、價格昂貴，目前鈷酸鋰已越來越不能適應市場，因此國內許多鈷酸鋰企業(yè)正積極向三元材料轉型。磷酸鐵鋰電池的特色是不含鈷等貴重金屬，原料價格低及磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會有供料問題，其工作電壓適中、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，且安全性能好，不會因為過充、溫度過高、短路、撞擊而發(fā)生爆炸或燃燒，環(huán)境友好，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。但磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較低；材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。此外，據長期關注鋰電行業(yè)發(fā)展的專家觀察，目前國內磷酸鐵鋰前途堪憂，因其技術進步跟錳酸鋰（包括三元材料）的技術進步相比，其差距不是在縮小，而是在拉大?，F在電動汽車方面對磷酸鐵鋰基本上是退出的，錳酸鋰系列三元材料更合適。2.2.2 三元材料技術發(fā)展與現狀三元是指鋰電池一種正極材料名稱。三元材料則是三元材料做正極的電池，其正極是三元材料、負極是石墨的電池即是通常說法中的“三元動力電池”。還有一種正極是三元、負極是鈦酸鋰的，通常被稱為“鈦酸鋰”，其性能比較安全，壽命比較長。正極三元材料是鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整。三元材料優(yōu)點是三元鋰電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。目前商業(yè)化三元系列材料（LiNixCoyMnzO2）包括LiNi1/3Co1/3Mn1/2O2、LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。自1999年Liu等首次報道了層狀的鎳鈷錳三元過渡金屬復合氧化物，該氧化物為LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2共熔體，具有LiCoO2的良好循環(huán)性能、LiNiO2的高比容量和LiMnO2的安全性，2001年T.Ohzuku等首次合成了具有優(yōu)良性能的層狀NaFeO2結構的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，鎳鈷錳三元復合材料的研究因此受到特別關注。層狀鎳鈷錳三元復合材料一定程度綜合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2的優(yōu)勢，提高材料的導電并改善充放電循環(huán)性能，彌補不足，改善了材料性能，降低了成本。因此，資源豐富、價格低廉、環(huán)保無毒和綠色的三元材料以及磷酸鐵鋰為代表的新型正極材料成為下一代動力電池材料的首選。2.3 鋰電池正極材料生產和市場現狀2.3.1 鋰離子電池主要應用領域鋰離子電池應用領域主要有以下幾個方面：（1）便攜電源：在攝像機、隨身聽、移動電話、筆記本電腦、便攜式測量儀器、小型醫(yī)療儀器等小型輕量化電子裝置及電動玩具、電動剃須刀等日用電器中已被廣泛應用；（2）儲能電源：隨著世界能源日趨緊張，太陽能、風能、潮汐能的開發(fā)相繼問世，這些清潔能源有一個共同特點，即動力來源在時間上不連續(xù)，因而必須在其高峰期將所發(fā)的電能儲存下來，以便低峰時使用，因此大容電量的“二次電池”便成為清潔能源的重要組成部分之一；（3）動力電源：大容量的二次電池已成為電動汽車的理想動力源，特別是磷酸鐵鋰正極材料的運用，使電動汽車進入市場的腳步已越來越快，由于安全性能得到了保證，動力型鋰電池在航空、航天、航海中將會有廣泛的應用前景；（4）軍用電源：現代化戰(zhàn)爭由機械化自動化信息化向信息中心戰(zhàn)的方向發(fā)展，其中哪一個階段都少不了電源，軍用電源的便攜性、能量密度高低、壽命、可靠性是軍事通訊設備、偵察設備、制導兵器、軍用計算機所用電源必須的要求，特別是前線作戰(zhàn)部隊，由于受到大范圍機動、高速推進、能利用的運載交通工具有限，主要依靠便攜能源。電池作為“信息中心戰(zhàn)”中的信息采集、信息處理、信息傳輸的動力源，也已成為部隊作戰(zhàn)能力的重要標志之一。目前，鋰離子電池除了用在軍事通訊外，也用在一些武器系統(tǒng)中，如美國、德國、英國研制的單兵系統(tǒng)，日本正在建造電動潛艇中均采用了鋰離子電池為動力電源。2.3.2 國內外鋰電池行業(yè)生產和市場現狀2.3.2.1 國內外鋰電池生產和市場現狀 圖2-1 20112015年全球鋰離子電池產量及不同類型電池占比示意圖由上圖可見，2015年，全球鋰離子電池總體產量達到100.75GWh，同比增長39.45%。從不同類型電池來看，小型電池占比已經由2011年的97.04%下降到2015年的66.28%；得益于新能源汽車產業(yè)，動力電池占比已經上升到2015年的28.26%，成為鋰電池重要組成部分。 圖2-2 20112015年中國鋰離子電池產量及不同類型電池占比示意圖由上圖可見，2015年，中國鋰離子電池總體產量達到47.13GWh，同比大幅度增長54.78%。得益于動力電池出貨量的快速增長，中國鋰離子電池產量全球占比上升至46.78%，動力電池在整個鋰離子電池中的比重快速上升，由2014年的19.38%上升到2015年2015年的36.07%。根據國家統(tǒng)計局數據，2015年全國電池行業(yè)累計完成銷售收入4474億元，同比增長5%。主要產品是鋰電池企業(yè)收入2030億元，占到行業(yè)45%；鎳氫電池行業(yè)收入430億元，占到10%；其他電池行業(yè)占到45%。其中鋰電池行業(yè)的收入增速20%是最高的，考慮到鋰電池的用量中仍有大部分是手機等飽和類的電子產品使用，鋰電池企業(yè)收入2030億元中包括有產業(yè)鏈的電池上游企業(yè)數據，初步估計其中有1000億元的鋰電池成品銷售收入，汽車占200多億元的銷售收入，占鋰電池產量的近30%。2015年新能源汽車爆發(fā)式增長對鋰電的拉動效果較強，鋰電池企業(yè)的利潤增長遠高于鎳氫電池企業(yè)和鉛酸電池企業(yè)的盈利。2.3.2.2 國內外鋰電池產業(yè)競爭格局 圖2-3 目前國際鋰離子電池競爭格局示意圖目前全球鋰離子電池產業(yè)小型電池領域內，競爭格局相對穩(wěn)定，SDI、LGC、Pana、Sony和ATL前五家合計市場份額為55.1%；中大型電池領域內，BYD得益于國內新能源汽車的爆發(fā)式增長，已經成為全球最大的動力鋰電池企業(yè)，2015年的市場份額高達14%，動力電池的競爭格式尚未成型，未來將存在較大的變化空間。具體各廠家所占鋰離子電池市場份額見上圖2-3所示。圖2-4 2015年全國鋰電池行業(yè)產量地區(qū)占比情況據中商情報網訊資料，2015年中國鋰離子電池產量.36萬只。2015年鋰離子電池產量前十的省市分別是廣東、江蘇、福建、天津、江西、浙江、湖北、上海、云南和山東。前三省份鋰離子電池的產量占據全國產量的68.2%。其中，廣東鋰離子電池產量就達到.08萬只，占全國鋰離子電池產量的42.24%，成為全國鋰離子電池產量最高的地區(qū)。2.3.2.3 新能源汽車及動力電池未來三年預測我國動力鋰離子電池目前正處于發(fā)展期。目前各汽車行業(yè)對于鋰電及其它新能源的研發(fā)都給予了高度重視，據統(tǒng)計，國內至少有 30 家客車企業(yè)已涉足新能源車研發(fā)；轎車方面，六大汽車集團（上汽、一汽、東風、長安、廣汽、北汽）以及萬向、奇瑞、吉利、比亞迪、眾泰等都爭相研發(fā)新能源車，企業(yè)數量總計超過 40 家。未來新能源汽車替代傳統(tǒng)汽車趨勢將成為必然，動力鋰電池作為新能源汽車的“心臟”，將催生龐大的產業(yè)經濟效應，對電池原材料供應商和廠商來說都是巨大的商業(yè)機遇。新能源汽車主要指純電動汽車（EV）、混合電動汽車（HEV）和燃料電池汽車（PEV）三類，其中涉及使用鋰離子電池的主要是純電動汽車與混合電動汽車兩大類。根據 Avicenne 公司的調查研究，隨著可外接充電式混合動力電動車（HEV、P-HEV、EV）的迅速崛起，鋰離子電池在新能源汽車領域的使用將面臨著一個爆發(fā)式的增長。我國節(jié)能汽車、新能源汽車的發(fā)展將分兩步走：2011年至2015年，發(fā)展節(jié)能汽車，2016年至2020年，將傳統(tǒng)汽車的燃油經濟性提高至國際先進水平，大規(guī)模普及混合動力（油電、氣電混合動力）汽車。2015年，由于國內新能源汽車突然爆發(fā)式增長，導致動力電池出現供不應求，尤其是在2015年下半年，大量整車廠排隊購買電池。動力電池的供不應求及對未來新能源汽車行業(yè)的整體看好，現有動力電池企業(yè)均開始大規(guī)模投資，按照1年的投資建設期，預計2016年下半年內將有大量產能釋放，屆時我國電池產能將會出現總體平衡，但優(yōu)質電池產能將會持續(xù)緊張。表2-2 我國動力電池產能情況一覽表企業(yè)名稱2014年產能（GWh）2015年產能（GWh）2016年產能（GWh）BYD2616萬向0.61.53中航鋰電124光宇0.50.51.5CATL0.9627.5力神1.31.954國軒高科0.651.52+10（青島基地）微宏動力1.01.54.5中聚電池0.50.51山東威能111.5比克0.50.752波士頓電池0.412威能0.91.352沃特瑪0.320.481.5多氟多0.20.51三星/1.21.2LG/1.21.2國內合計11.8324.9365.920112015年全球新能源汽車產量及比重情況見下圖2-5所示。 圖2-5 20112015年全球新能源汽車產量及比重示意圖據統(tǒng)計，2015年，全球新能源汽車實現產量69.19萬輛，同比增長97.9%；中國市場的增長更是走出預期，達到37.89萬輛，在全球新能源汽車產量的比重由2014年的24.01%上升到2015年的54.76%，成為全球最重要的新能源汽車生產和銷售國。國內新能源商用車增長明顯，乘用車全球占比增速明顯。預計2016年，中國新能源汽車產量將達到56.7萬輛，其中增長點來自于乘用車和物流車等領域。相應的汽車電池產量在2016年將達到33.4Gwh，其中三元（NCM）電池將大量應用在乘用車上，磷酸鐵鋰（LFP）電池將更多的用在客車等領域，到2018年預計NCM電池將超過LFP電池。未來幾年中國新能源汽車及動力電池產量預測見下圖2-6所示。 圖2-6 中國新能源汽車及動力電池產量預測圖2.3.3 國內外鋰電池正極材料生產和市場現狀2.3.3.1 國際上鋰電池正極材料生產和市場現狀正極材料決定了鋰電池的能量密度、壽命和安全性等指標，占鋰電池的成本高達40%以上。國際正極材料產業(yè)主要分布在日、中、韓。動力電池領域，中國以磷酸鐵鋰（LFP）為主，國外為錳酸鋰（LMO）和鎳鈷錳酸鋰（NCM）；3C領域則百花齊放，包括鈷酸鋰（LCO）、鎳鈷錳酸鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）、磷酸鐵鋰（LFP）和錳酸鋰（LMO）。表2-3 主要電池企業(yè)原材料供應關系一覽表電池企業(yè)正極材料負極材料隔膜電解液三星SDI三星SDI、L&F、ECOPRO、優(yōu)美科、瑞翔貝特瑞、日立化成、三菱化學、精工碳素韓國旭成、新宙邦、國泰華榮東麗、旭化成、SK創(chuàng)新LG化學L&F、優(yōu)美科、LG化學、瑞翔貝特瑞、三菱化學、日立化成、上海杉杉國泰華榮、三菱化學、韓國旭成、LG化學SK創(chuàng)新、東麗、旭化成、Celgard、星源材質松下日亞化學、住友金屬礦山、優(yōu)美科、廈門鎢業(yè)日立化成、貝特瑞、精工碳素三菱化學、宇部興產、新宙邦旭化成、Celgard、宇部興產索尼日亞化學、優(yōu)美科、三井金屬貝特瑞、JFE三菱化學、新宙邦三菱化學、新宙邦東麗、旭化成、SK創(chuàng)新日立當升科技、日亞化學、日本三德日立化成、信越三菱化學宇部興產、旭化成AESC三井金屬、日本電工、日亞化學日立化成、吳羽化學三菱化學、富山藥業(yè)旭化成、Celgard、宇部興產LEJ日亞化學昭和電工三井化學東麗力神天津巴莫、優(yōu)美科瑞翔上海杉杉、貝特瑞、JFE天津金牛、新宙邦Celgard、東麗、鴻圖隔膜比亞迪Phostech、瑞翔貝特瑞、上海杉杉、精工碳素韓國旭成、新宙邦SK創(chuàng)新、星源材質、金輝高科比克盟固利、當升科技、瑞翔貝特瑞、長沙星城新宙邦宇部興產、Entek、CelgardATL北大先行、深圳振華、優(yōu)美科貝特瑞、上海杉杉、江西紫宸東莞杉杉、新宙邦Celgard、日本電工、Tonen、Ashahi國軒電池國軒高科貝特瑞廣州天賜、國泰化榮、新宙邦UBE、旭化成、Entek、星源材質萬向臺灣長遠、臺灣立凱、瑞翔、天津斯特蘭貝特瑞、星城石墨廣州天賜、東莞杉杉、新宙邦星源材質、旭化成 圖2-7 20112015年全球及國內正極材料產量統(tǒng)計示意圖圖2-8 全球正極材料市場份額由上圖2-7可見，2015年全球正極材料產量為22.34萬噸，中國正極材料產量為10.65萬噸。全球市場NCM和NCA增幅明顯，LFP的增長主要來自于中國市場，LCO和CMO增幅平穩(wěn)。而中國市場LFP大幅增長，NCM也保持了較快的增速，LCO平穩(wěn)增長，而LMO同比下滑。但在國際市場上，鋰電正極材料依然形成寡頭壟斷的局面，其中日韓企業(yè)在技術水平和工藝控制上實力較強。而中國雖然有200多家正極材料生產企業(yè)，但廠家產品同質化嚴重，毛利率低于10%，其中LFP產能過剩最為嚴重，整體產能利用率低于10%，大部分企業(yè)虧損。目前中國出口日韓的正極材料中，只有鈷酸鋰材料享受13%的出口退稅，并且這13%的出口退稅基本是鈷酸鋰的利潤來源。國內出口的鈷酸鋰基本上以成本線甚至低于成本的價格來獲得相對競爭優(yōu)勢，再靠出口退稅獲得微薄利潤。其它正極材料包括錳酸鋰和磷酸鐵鋰均不享受出口退稅，經營艱難。2.3.3.2 國內鋰電池正極材料生產和市場現狀2015年中國正極材料產量為10.65萬噸。隨著新能源汽車等應用市場的高速增長，其發(fā)展步伐加快，新一輪的動力電池產業(yè)鏈投資已成為熱潮。而作為動力電池的核心原材料，正極材料自然成為這輪投資熱潮的一大亮點。電池新材料領域由于技術進入門檻高，投資收益高、持續(xù)時間長，成為企業(yè)尤其是上市公司擴大利潤來源、提升業(yè)績的渠道之一。因而，進入鋰電池正極材料行業(yè)的大企業(yè)比較多。國內正極企業(yè)更多是在為未來全球動力電池產能轉移到中國做市場布局。中國具有良好的硬件基礎，如廉價的原材料成本以及一定的技術底蘊，同時中國巨大的需求空間使得產業(yè)升級的動力十足。動力電池產能向中國轉移趨勢明確。三星SDI在合肥、天津和西安等地選址建設動力電池后端工藝和PACK生產線。預計隨著正極材料技術集成度的不斷提高以及動力電池在大陸的快速發(fā)展，大部分不具備核心競爭力的正極材料企業(yè)將逐步退出，國內非常有希望涌現出35家龍頭企業(yè)。在下游應用市場利好不斷的背景下，正極材料產業(yè)正處于技術升級和產品更新換代的關鍵階段。到目前，中國正極材料在全球市場中約占到30%的份額，仍具有小幅提升的潛力。而之前，我國新能源汽車生產普遍使用磷酸鐵鋰電池。按照2013年的統(tǒng)計數據，國內80%的動力電池正極材料依然是LFP，但是隨著以特斯拉為代表的國外新能源汽車讓三元鋰電池在市場上越來越受重視，國內很多新能源汽車企業(yè)也開始推出使用三元鋰電池的車型。三元材料進入了中國電池的選擇范圍，2015年三元材料在正極材料使用中占比達到26%左右。事實上，這兩種電池究竟哪種更加適合新能源汽車，多年來一直是業(yè)內爭議的話題。據公開研究資料顯示，相比三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池的體積更大、成本更高、能量密度偏低，這意味著采用這種電池的新能源汽車成本會更高，續(xù)航里程也更短。如果僅僅從能量密度的要求而言，HEV的能量密度要求較低，LMO、LFP和NCM電芯都可以滿足要求。PHEV的能量密度要求較高，目前只有NCM/NCA電芯可以滿足PHEV的要求，而受到Tesla動力電池技術路線的影響，NCM也必然會在EV上有擴大應用的趨勢。2.3.4 三元正極材料生產和市場現狀2.3.4.1 近年來三元正極材料市場情況根據前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的2013-2017年中國鋰電池正極材料行業(yè)發(fā)展前景與投資預測分析報告研究顯示，從細分產品結構來看，2012年我國鋰電池正極材料中鈷酸鋰的市場份額較大，占比達到50.16%；其次是三元材料，市場份額為22.80%；錳酸鋰位居第三，市場份額為19.84%；磷酸鐵鋰的市場份額為6.84%，位居第四。而從隨后全球鋰電池正極材料市場份額來看，鈷酸鋰的市場份額呈下降趨勢，主要是因為鈷酸鋰價格昂貴，有毒、環(huán)境污染大，循環(huán)性能相對較差。三元材料和錳酸鋰市場占有率呈上升趨勢，其市場占有率提升最重要的原因是其成本較低等優(yōu)點，在與鈷酸鋰的競爭中具有一定的優(yōu)勢。三元材料可以滿足手機、筆記本電腦、平板電池等消費類鋰電池的需求，最主要是可以適用于電動工具、電動自行車、電動汽車等動力電池領域。僅從不同車型搭載電池種類看，客車領域搭載電池以磷酸鐵鋰為主，占比達88%，三元鋰電池僅占12%；乘用車領域，搭載三元電池占比達69%，磷酸鐵鋰電池占比29%，錳酸鋰電池占比只有2%。目前日本和韓國已經將動力電池的研發(fā)重點從LMO電池轉移到了NMC電池，這一趨勢非常明顯。國家工信部給新能源汽車動力電池企業(yè)下達的三個硬指標，2015年單體電池能量密度180Wh/kg以上(模塊能量密度150 Wh/kg以上)，循環(huán)壽命超過2000次或日歷壽命達到10年，成本低于2元/Wh。目前只有NMC電芯可以同時滿足前三個硬指標。因此，在未來35年，NCM/NCA將成為電動車用鋰電池的主流正極材料。2.3.4.2 三元正極材料生產和市場現狀從三元正極材料生產和市場現狀來看，目前全球三元材料廠商主要集中在中日韓，約占全球市場份額50%以上。日本企業(yè)技術知識積累深厚，韓國企業(yè)迅速崛起，技術和品質有趕超日本的趨勢，中國企業(yè)進入行業(yè)時間較短，各廠商產品同質化嚴重，毛利率低于10%，扎堆于中低端市場。隨著三元材料大量的應用于新能源乘用車，目前國內主流乘用車大量開始采用三元體系電池。三元正極材料出貨量占比提升，湖南彬彬、當升科技、廈門鎢業(yè)、長遠鋰科、寧波金和等企業(yè)出貨量居前，其供應集中度也在提高，前四家就占了市場份額的近50%。表2-4 目前主流乘用車使用三元體系電池一覽表乘用車名稱驅動類型車型上市時間電池類型華晨寶馬530LE插電式混動轎車中大型2015年1月三元材料北汽EV200純電動轎車緊湊型2015年3月三元材料北汽ES210純電動轎車中型2015年3月三元材料長安逸動純電動轎車中型2015年3月三元材料東風風神E30/E30L純電動轎車小型2015年3月磷酸鐵鋰力帆620EV純電動轎車小型2015年4月磷酸鐵鋰江淮iEV5純電動轎車中型2015年5月三元材料比亞迪唐插電式混合動力SUV緊湊型2015年6月磷酸鐵鋰吉利新大洋知豆D2純電動轎車小型2015年6月三元材料榮威插電550插電式混合動力轎車緊湊型2015年7月磷酸鐵鋰北汽EV160純電動轎車小型2015年9月磷酸鐵鋰北汽EU260純電動轎車緊湊型2015年9月三元材料江淮lev4純電動轎車小型2015年9月磷酸鐵鋰比亞迪宋插電混動SUV緊湊型2015年10月三元材料特斯拉ModelX純電動轎車中大型2015年10月NCA比亞迪元插電混動SUV緊湊型2015年11月磷酸鐵鋰比亞迪E5純電動轎車緊湊型2016年磷酸鐵鋰北汽EU300純電動轎車緊湊型2016年三元材料北汽新能源Atieva純電動轎車中大型2016年三元材料江淮瑞風S5混動插電混動SUV緊湊型2016年三元材料 圖2-9 2015年全球及國內三元材料生產情況示意圖全球及中國市場近幾年來的三元材料銷量均呈現快速增長趨勢。2011年全球三元材料銷量為2.8萬噸，中國市場銷量為7140噸，2012年全球三元材料銷量增加至4.4萬噸，中國市場銷量增加至9760噸。至2015年，全球三元材料的出貨量約6.5萬噸，比2014年增長了30%左右。2015年中國NCM三元材料主要受電動汽車需求增長和鈷酸鋰替代帶動，出貨量更是增長至占全球三元材料產量的46.9%，為3.05萬噸，同比增長45.2%，產值達32.7億元，同比增長35%。除NCM外，中國NCA三元材料也有少量出貨，主要是天津力神生產的18650型NCA三元鋰電池，配套江淮iEV5。由于NCA化學活性較強，對電池熱管理系統(tǒng)要求非常高，因此中國電動汽車對NCA的使用較少，2015年中國NCA三元材料出貨量約為2000噸。國內動力電池的出貨量，從三季度來看，是遠遠超過了一二季度。隨著新能源市場的發(fā)展加速，后期三元材料的需求也持續(xù)增長。根據日本B3公司預計，到2020年，全球的BEV年產量120萬輛，鋰電版HEV和PHEV合計是310萬輛，此外電動大巴年產量也有約10萬輛。根據2015年國際鎳鈷年會報告，估計到2020年，車用三元材料需求將新增20萬噸/年。據GGII統(tǒng)計，截至2014年年底，我國有三元材料生產企業(yè)78家。其中年銷售額超過2000萬元人民幣、擁有一定規(guī)模的企業(yè)約35家。另據統(tǒng)計，截至2016年初，已有包括天津巴莫、格林美、金鷹股份、國軒高科、事安集團、中信國安等近10家企業(yè)通過新建項目、企業(yè)并購、增資入股等方式在鋰電正極材料領域進行投資布局，項目總投資額超過120億元。在三元動力的市場大趨勢下，包括NCM、NCA在內的多元正極材料成為此輪企業(yè)投資的重點，目前除國軒高科、錢江摩托等個別企業(yè)之外，80%以上的投資都在該領域展開。2.4 國內市場需求預測2.4.1 鋰離子電池市場需求預測全球新能源汽車和儲能產業(yè)在技術不斷成熟、政府扶持政策不斷落地的大背景下呈現出快速產業(yè)化的趨勢，另外，電動工具、電動自行車、新能源等產業(yè)也在低碳經濟的背景下保持快速發(fā)展的勢頭，這些領域的快速發(fā)展正帶動著鋰電池行業(yè)規(guī)模的擴張以及正極材料等上下游行業(yè)的產業(yè)規(guī)模增長。 據有關機構研究預計，今后3年鋰離子電池市場需求仍會以接近50%的年均復合增長率高速成長，到2018年全球需求總量將超過38500萬kWh，超越鉛酸電池成為用量最大的二次電池產品。從消費類電子產品、交通工具電動化、工業(yè)&儲能這三大鋰離子電池應用市場的發(fā)展來看，2009 年以來，在3C 產品為主導的下游需求拉動下，鋰電池行業(yè)高速增長，但3C 產品的市場增長現在已趨于平緩，手機、筆記本、平板電腦市場增速放緩。以中國為例，真鋰研究預測2020 年中國手機、筆記本、平板電腦的鋰電池的需求量將達920 萬kWh，較2014 年增長50%左右；移動電源市場還處于高速成長期，預計到2017 年中國市場移動電源需求量可達580 萬kWh，接近2014 年的3 倍，2020 年達到680 萬kWh。交通工具電動化市場到2016年將會以5500萬kWh以上的需求量超越消費類電子產品市場而位居第一位，并在隨后迅速擴大差距；同時，電動汽車市場將會以2450萬kWh的需求量超越手機而成為鋰離子電池最大的細分市場。工業(yè)&儲能市場到2018年將會以11000萬kWh以上的需求量超越消費類電子產品市場，僅次于交通工具電動化市場而位居第二位；其中，移動基站電源市場在2017年將以超過2500萬kWh的需求量成為僅次于電動汽車的第二大細分市場?？偟膩砜?，未來幾年鋰離子電池市場仍在以電動汽車為代表的交通工具電動化市場，而2020年之后，以電網儲能、家庭儲能為代表的工業(yè)&儲能市場將會成為鋰離子電池的新藍海，前景不可估量。2.4.2 三元正極材料市場需求預測鋰離子電池正極材料是鋰電池的核心部分，其成本占鋰電池總成本的40%以上。其品質決定著電池性能的高下，也是影響電池價格的重要因素。3C領域鋰電池正極材料發(fā)展方向側重鋰電池的能量密度和安全性。在iPhone、iPad等小型智能終端產品的迅速發(fā)展情況下，國內鋰電正極材料企業(yè)由于地緣和成本優(yōu)勢將獲得更多的發(fā)展機會。在保證安全性和適當的循環(huán)性前提下，提高鋰電的能量兩個主要途徑，提高電極材料容量或者提高電池工作電壓。高電壓鈷酸鋰和高電壓三元材料