磷酸鐵鋰的消費分析與預測

1、 磷酸鐵鋰的消費分析與預測4.1 世界磷酸鐵鋰消費分析與預測4.1.1 世界磷酸鐵鋰消費分析鋰離子動力電池是一種以滿足混合電動汽車、純電動汽車、電動自行車、電動摩托車、不間斷電源、割草機、礦燈和小型發(fā)電站電能存儲和轉(zhuǎn)換的大容量、高功率的大型鋰離子電池。工業(yè)的發(fā)展和人類文明的進步很大程度建立在石油能源的基礎上，并且依賴程度日趨嚴重，石油能源是不可再生能源，隨著石油能源的匱乏，人類提出了節(jié)約、合理使用石油能源。鋰離子動力電池可以在大量領域內(nèi)使用電能取代石油能源，節(jié)約了大量寶貴的石油資源，同時電能是一種清潔能源，可以緩解使用石油能源帶來的嚴重的環(huán)境污染。因此，大量發(fā)展鋰離子動力電池具有重要的社會經(jīng)濟

2、意義。環(huán)保的呼聲和不可再生能源緊缺給綠色二次能源提供了廣闊的發(fā)展空間，促進了電動自行車，混合電動汽車的研究、生產(chǎn)和應用。鋰離子動力電池具有能量密度高、環(huán)境友好、安全性好和循環(huán)壽命長的特點，成為電動車首選移動能源。鋰離子動力電池作為綠色二次能源具有巨大的市場需求，其主要可用于電動自行車和混合電動汽車及車用蓄電池。全球鋰離子電池市場呈現(xiàn)中、日、韓三足鼎立的局面。日本是最早實現(xiàn)鋰電池商用化的國家，在2000年以前，全球鋰電的生產(chǎn)基本被日本壟斷。但隨著中國、韓國鋰電池制造技術的開發(fā)和提升，日本鋰電池出貨量的比例在逐漸降低，而中國和韓國鋰電池出貨量的比例在逐漸增加。如下表統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2002年到20

3、08年中國和韓國的鋰離子電池市場占有率逐年增加，而日本的市場份額也因此逐年減少。表4.1 20022008年世界鋰離子電池市場占有率變化情況表國家2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年日本65.28%61.82%57.67%58.01%54.39%51.40%49.97%中國11.24%12.62%19.10%19.52%22.95%23.03%23.17%韓國10.67%12.17%16.20%17.39%18.40%21.32%22.08%其他12.81%13.39%7.02%5.08%4.26%4.25%4.78%鋰離子電池的性能主要取決于正負極材料，目前

4、，主要應用于鋰離子電池的正極材料是嵌鋰過渡金屬氧化物，包括層狀limo2（m=co，ni，mn）和尖晶石limn2o4等，然而這些材料分別由于價格、安全性、電化學性能等原因使他們在高容量電池的應用方面受到制約。1997年美國德克薩斯大學的goodenough首次報道了磷酸鐵鋰能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，考慮到其無毒，對環(huán)境友好，原材料來源豐富，比容量高，循環(huán)性能好，認為這類材料將成為動力型鋰離子電池最有希望的正極材料。磷酸鐵鋰動力電池的研發(fā)，為解決全球能源緊缺問題，具有十分重要的意義。磷酸鐵鋰作為鋰電池材料是近幾年出現(xiàn)的事，其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的

5、技術指標。1c充放循環(huán)壽命近2000次。單節(jié)電池過充電壓30v不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出的大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用，以滿足電動車頻繁充放電的需要。磷酸鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優(yōu)點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。2003年，百得（black & decker）公司想制造一種性能優(yōu)于有繩的無繩電動工具，認為a123的磷酸鐵鋰電池材料符合要求，下了幾百萬塊電池的訂單。2006年，百得公司新的無繩專業(yè)電動工具上市銷售。2008年，a123年產(chǎn)鋰電池1,000萬只以上，產(chǎn)品主要用于電動工具及遠程通信方面。據(jù)science daily 20

6、09年5月11日報道，由磷酸鐵鋰電池驅(qū)動的電動滑板車、電動自行車、電動輪椅等在歐洲首次亮相，其所用到的磷酸鐵鋰粉末由phostech lithium公司位于加拿大魁北克省st. bruno的工廠生產(chǎn)?！傲姿徼F鋰電池最終將給電動汽車行業(yè)帶來豐厚的利潤，在電池行業(yè)掀起一場革命”蒙特利爾大學化學系教授、phostech lithium的創(chuàng)辦人之一michel gauthier如是說。phostech lithium公司因擁有生產(chǎn)和銷售基于goodenough博士專利的電池材料的專有權而在鋰電池領域占有舉足輕重的地位。2010年6月22日，東京索尼發(fā)布采用了橄欖石磷酸鐵鋰電池的全新儲能模塊。該產(chǎn)品的主

7、要特點是高輸出功率、更長使用壽命及優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。新儲能模塊首批樣品將從2010年6月開始出貨。新儲能模塊具備1.2千瓦時級別的大容量，可便捷地進行并聯(lián)或串聯(lián)以獲得高電壓或高容量。該產(chǎn)品可用于固定電源，例如數(shù)據(jù)服務器的不斷電系統(tǒng)ups或移動電話無線基站的備用電源。2010年上市的通用雪佛萊volt電動車采用a123提供的磷酸鐵鋰電池。通用汽車2011年宣布，a123 systems將為通用汽車的一款電動車產(chǎn)品提供電池組，這款電動車就是全新2011款雪佛蘭spark ev。2007 年全球磷酸鐵鋰材料需求量為700 噸左右，2008 年快速增長到1500 噸左右，因其特點，小電池領域用得很少，所

8、產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池目前主要應用在電動工具、電動自行車等動力鋰電池領域。不過，2008 年下半年開始蔓延的全球經(jīng)濟危機較大地延緩了磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，2009 年的需求呈現(xiàn)負增長狀態(tài)，估計需求量大概在1200 噸左右，很多企業(yè)大幅減產(chǎn)。a123 曾經(jīng)非常樂觀地預計到2010 年全球磷酸鐵鋰市場需求量為10 萬噸，有業(yè)內(nèi)人士認為，即使2010 年的需求有較大增長，實際上可能1 萬噸都很難達到。不過，誰都篤信動力鋰電池在交通運輸和儲能領域會有非常光明的前景，那會是一個數(shù)千億元的巨大市場，而磷酸鐵鋰是制造動力鋰電池最適宜的正極材料也得到了大多數(shù)人的認同，雖然技術改進的難度看起來也很大。目前世界磷酸鐵

9、鋰廣泛用于混合動力汽車、電動工具、電動自行車、電動代步車、筆記本電腦、手機、新能源蓄能等領域，20072010年世界磷酸鐵鋰消費情況見下表。表4.2 20072010年世界磷酸鐵鋰消費情況表圖4.1 20072010年世界磷酸鐵鋰產(chǎn)能產(chǎn)量走勢圖 4.1.2 世界磷酸鐵鋰需求預測自上世紀九十年代以來，鋰離子電池的應用范圍越來越廣，如手機、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品，電動自行車及電動汽車等領域。而在未來幾年，鋰離子電池必將以其自身優(yōu)異的特性逐步占領整個電池市場。圖4.2 鋰離子電池在各個應用領域的應用增長預測如圖4.2所示，鋰離子電池在各個應用領域的應用將迅猛增長，其中全球鋰離子電池的總需求規(guī)模在

10、2009年已達到13.08gwh，2015年預計將達到60.83gwh，是2009年的4.65倍。磷酸鐵鋰材料是最近兩年才快速發(fā)展起來的電池正極材料，其低廉的價格、較高的安全性能、較好的結構穩(wěn)定性、優(yōu)越的循環(huán)性能使得其作為動力電池和備用電源領域有廣闊的應用前景，理論上大有取代錳酸鋰之趨勢，實際應用上沒有達到想象的效果。據(jù)有關材料分析，通過對混合動力汽車、電動工具、電動自行車、電動代步車4個領域的電池需求進行測算，保守的按照1020的滲透率計算，磷酸鐵鋰電池全球的市場規(guī)模就達到280億元，磷酸鐵鋰的需求量達6萬噸以上。根據(jù)磷酸鐵鋰的領先企業(yè)a123的測算，全球磷酸鐵鋰的實際需求量超過15萬噸，供

11、需缺口在10萬噸以上。2010年上半年最火熱的磷酸鐵鋰話題，最近差不多煙消云散，曾經(jīng)為專利爭斗不休的磷酸鐵鋰企業(yè)或機構開始達成一致。cnrs、universite de montreal、hydro-quebec、lfp technology、dr. john goodenough、dr. michel armand、phostech lithium幾家專利持有者達成協(xié)議，聯(lián)合成立swiss muttenz lifepo4+c licensing ag推廣磷酸鐵鋰技術。而磷酸鐵鋰未在量產(chǎn)車型上見到。目前量產(chǎn)的要么是三元系要么是錳酸鋰。磷酸鐵鋰無法解決一致性和使用壽命的問題，同時還有安全的問題。

12、磷酸鐵鋰龍頭企業(yè)a123 system持續(xù)虧損，并且虧損幅度持續(xù)擴大，2011年上半年虧損3300萬美元，虧損幅度是2010年上半年的6倍。4.2 我國磷酸鐵鋰需求分析與預測4.2.1 我國磷酸鐵鋰消費分析磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化將直接帶動鋰離子動力電池的產(chǎn)業(yè)化，同時由于磷酸鐵鋰動力電池的重量輕，續(xù)航能力大的優(yōu)勢，電動自行車行業(yè)將以更高的速度增長。磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化也將推動混合電動車的應用和推廣。同時，鋰離子動力電池在車用蓄電池、不間斷電源、大型通信電源等方面的應用具有廣闊的市場。 表4.3 我國磷酸鐵鋰應用領域消耗分析表應用領域電池配置材料耗量市場概況折算用量風光互補路燈24v-100

13、ah7公斤大陸市場2010年led路燈需求量為67萬盞。4690噸電動自行車36v-10ah1公斤2008年中國共銷售2100萬輛電動自行車，其中鉛酸電池占據(jù)90%以上，鎳氫次之，鋰電池僅占1%。21000噸電動工具36v-2.3ah0.20公斤全球需求量5.47億顆18650，目前市場85%被鎳鎘電池占據(jù)。5470噸電動汽車300v-200ah160公斤“十城千輛”示范項目，到2010年在13個城市推廣至少3萬輛新能源車的運行。4800噸電動大巴500v-400ah550公斤我國的電動自行車從研制開發(fā)到上世紀90年代中期小批量投放市場，及至現(xiàn)在的生產(chǎn)和銷售，一直呈逐年大幅增長的勢頭。1998

14、年我國電動自行車的產(chǎn)量為5.54萬輛，1999年產(chǎn)量為12.6萬輛，2000年為27.6萬輛，到2001年上升到58萬輛，2002年起銷售規(guī)模突破100萬輛，2003年全國產(chǎn)量高達400萬輛，2004年已銷售500萬輛，累計產(chǎn)銷量達1500萬輛，市場容量已經(jīng)達到100億元，全國共有近700家電動自行車企業(yè)獲得了生產(chǎn)許可證。目前中國的自行車數(shù)量為5億輛，保守估計，其中每年2%被電動自行車取代，每輛電動自行車配一個動力電池，每個電池用1千克磷酸鐵鋰計算，一年所需要的磷酸鐵鋰正極材料將達到1萬噸?；旌想妱悠囎钕戎饕枪卉嚿系膽茫匀珖?00個大中城市計算，共計采用混合電動汽車50000輛，每

15、輛車車用電池使用正極材料100千克計算，一年需要正極材料5000噸。另外，磷酸鐵鋰可以在小電池上可以和鈷酸鋰混合使用，一年的需求量將達到5000噸。因此，保守估計，磷酸鐵鋰正極材料每年市場需求為2萬噸。但是，目前，電動自行車、電動汽車主要采用鎳氫電池作為動力源，而鋰離子電池電動汽車的份額仍然較小。有資料稱：2009年國內(nèi)每年磷酸鐵鋰的需求量為8000噸左右，2010年國內(nèi)磷酸鐵鋰的年需求量超過1.5萬噸。而2008年我國磷酸鐵鋰實際銷售不到1000噸。目前國內(nèi)生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的廠商較多，主要集中在廣東、深圳、浙江、天津等地，其中，深圳是國內(nèi)最大的鋰電池生產(chǎn)基地，有代表性的是比亞迪、沃特瑪、比克

16、、atl等。深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動力汽車，2008年該公司大批量采購國內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰，據(jù)稱磷酸鐵鋰月需求是40噸，最高達到月需200噸。是中國目前最大的磷酸鐵鋰消費企業(yè)。該公司磷酸鐵鋰除滿足自用外，還滿足大眾、上海等客戶需求。深圳市沃特瑪電池有限公司自2006年以來專項生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，2007年中試成功并實現(xiàn)小批量供貨。沃特瑪最早只生產(chǎn)單體電池，2008年掌握了電池成組技術，并為五洲龍、吉利和奇瑞等整車廠配套。該公司現(xiàn)有的磷酸鐵鋰環(huán)保動力電池車間具備日產(chǎn)1.25兆瓦時的能力，是目前國內(nèi)實際生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量最大的生產(chǎn)廠家。目前，深圳市上路運行的混合動力公交車配裝的磷酸

17、鐵鋰電池絕大部分產(chǎn)自沃特瑪，其中有的車輛已經(jīng)運行一年多，行駛里程超過2萬公里，表現(xiàn)良好。除此之外，該公司的產(chǎn)品還為即將在深圳上路示范運行的141輛混合動力公交客車配套。隨后，沃特瑪再為180輛新能源客車提供動力電池的訂單將在2011年內(nèi)完成。在深圳市場取得重大突破的同時，沃特瑪還積極開拓國內(nèi)其他市場。2011年8月初，該公司與眾泰汽車簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，為其純電動轎車配套。此外，沃特瑪還為廈門金旅即將在天津示范運行的40多輛新能源公交車提供動力電池組。山東海霸電池有限公司是中國北方地區(qū)規(guī)模較大的鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家之一，也是山東省鋰離子動力電池重點生產(chǎn)廠家。目前該公司的產(chǎn)品主要是：磷酸鐵鋰動力

18、電池（礦燈電池、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、電動高爾夫球車、電動觀光車、電動警車、電動清掃車）。此外，atl廣東新能源目前每月對磷酸鐵鋰的需求是10噸，天津力神在經(jīng)過長時間的為valence oem后，每月也有固定的磷酸鐵鋰需求。河南環(huán)宇集團和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)廠家。理論上磷酸鐵鋰需求旺盛，根據(jù)我們的調(diào)研認為，利用磷酸鐵鋰作正極材料生產(chǎn)動力電池的應用還剛起步，許多技術問題需要解決；市場需求主要是測試樣品，需要開發(fā)、開拓市場。電動汽車發(fā)展的形勢已經(jīng)趨于明朗，但要克服技術難題、進一步降低制造成本保守估計還需要35年的成熟期，發(fā)展電動汽車是我國的戰(zhàn)略目標，但我國磷酸鐵鋰電池企業(yè)目前的重點必須放在電動工具、電動自行車和路燈市場?！爸\生存求發(fā)展”是我們現(xiàn)階段的重要任務。20072010年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)、供、需情況見下表和圖：表4.4 20072010年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)、供、需平衡表單位：噸/年項目2007年2008年2009年2010年圖4.3 20072010年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)、供、需