十分鐘帶你了解鋰電池產(chǎn)業(yè)

1、十分鐘帶你了解鋰電池產(chǎn)業(yè)1鋰電池簡(jiǎn)介1.1鋰電池的特點(diǎn)鋰電池運(yùn)用于汽車領(lǐng)域正成為一項(xiàng)核心技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)：重量輕、儲(chǔ)能大、功率大、 無(wú)污染、也無(wú)二次污染、壽命長(zhǎng)、自放電系數(shù)小、溫度適應(yīng)范圍寬泛，是電動(dòng)自行車、 電動(dòng)摩托車、電動(dòng)小轎車、電動(dòng)大貨車等較為理想的車用動(dòng)力。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴、安全性較差。不過(guò)現(xiàn)在已有技術(shù)開(kāi)發(fā)錳酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸 釩鋰等新型材料，大大提高了鋰離子電池的安全性，而且降低了成本。1.2鋰電池與市場(chǎng)上各類電池對(duì)比一覽表鉛酸鎳鎘鎳氫鋰離子傳統(tǒng)液態(tài)聚合物鉛酸質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、工作溫度范 圍、自放電率、可靠性質(zhì)量能量密度、 體積能量密度、 自放電率質(zhì)量能量密度、體積能量密度、電

2、壓 輸出、自放電率質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自 放電率鎳鎘更好的可循環(huán)性、 電壓輸出、價(jià)格質(zhì)量能量密度、 體積能量密度質(zhì)量能量密度、體積能量密度、電壓 輸出、自放電率質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自 放電率鎳氫更好的可循環(huán)型、 電壓輸出、價(jià)格工作溫度范圍、更好的 可循環(huán)性、自放電率、 可靠性質(zhì)量能量密度、體 積能量密度、工作 溫度范圍、自放電 率、電壓輸出質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自 放電率鋰離子傳統(tǒng)液態(tài)更好的可循環(huán)性、 安全、價(jià)格工作溫度范圍、更好的 可循環(huán)性、價(jià)格、安全價(jià)格、安全、自 放電率、重復(fù)循 環(huán)質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安 全、價(jià)

3、格聚合 物更好的可循環(huán)性工作溫度范圍、更好的 可循環(huán)性、價(jià)格體積能量密度、 更好的可循環(huán) 性、價(jià)格工作溫度范圍、更 好的可循環(huán)性絕對(duì)優(yōu)勢(shì)更好的可循環(huán)性、 價(jià)格工作溫度范圍、價(jià)格體積能量密度質(zhì)量能量密度、體 積能量密度、自放 電率、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)質(zhì)量能量密度、體積能 量密度、自放電率、電 壓輸出、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物正極材料采用導(dǎo)電聚合物作為正極 材料,其比能量是現(xiàn)有鋰 離子電池的3倍，是最新 一代的鈕離子電池。固體聚什物屯解質(zhì)凝膠聚合物電解質(zhì)電解質(zhì)為聚合物與鹽的 混合物，這種電池在常 趾下的離了電導(dǎo)率低， 適于高溫使用，在固體聚合物電解質(zhì)中 加入熠塑劑等添加劑， 從而提高離了電導(dǎo)率， 使電池可在常溫下使川

4、鋰離子電池聚合物鉀離子電池（UP）液態(tài)鋰離子電池（L1B）聚合物電池與下一代鋰離子電池相比，有以下優(yōu)勢(shì): （1）用固體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì)，具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu) 點(diǎn)。不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上的問(wèn)題，由此用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而提高整個(gè)電池的比容量。（2）可采用高分子正極材料，其質(zhì)量比能量將會(huì)比目前的液態(tài)鋰離子電池提高50%以 上。（3）在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比液態(tài)鋰離子電池有所提高。 其劣勢(shì)也尤為明顯，在工作溫度、循環(huán)性能上不如液態(tài)鋰電池需要突破。1.3鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈解析礦資源： 鉆、鐐、鎬、 磷、鐵、鈕 及林神化合 物電芯原材料： 正負(fù)極材料、

5、電解液、隔膜 等.電池制造商: 電芯制造； PACK組裝鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域：礦燈、電動(dòng)車、電子消費(fèi)品等1.3.1最上游：礦產(chǎn)資源（1）最上游是礦資源，包括鉆、鎳、錳、磷、鐵、鋰及各種化合物。目前，鉆和鋰用 且旦一p量最大。（2）國(guó)內(nèi)鉆生產(chǎn)領(lǐng)頭企業(yè)有金川、華友、嘉利柯和優(yōu)美科四家，年產(chǎn)量都在1500噸 以上，國(guó)內(nèi)金屬鉆儲(chǔ)量極少，目前約80%的金屬鉆靠進(jìn)口。（3）鋰資源在中國(guó)儲(chǔ)量相對(duì)豐富，僅次于智利、阿根廷。國(guó)內(nèi)資源目前主要被中信國(guó) 安、西藏礦業(yè)掌控，并同時(shí)生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰。而電池級(jí)碳酸鋰則由天齊鋰業(yè)、尼科 國(guó)潤(rùn)供應(yīng)，其中天齊鋰業(yè)技術(shù)最成熟，是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者，約占國(guó)內(nèi)60%的市場(chǎng)份額， 并且有部分出口

6、。1.3.2上游:電芯原材料電芯原材料是鋰電產(chǎn)業(yè)中最核心的環(huán)節(jié)。其原材料包括：正極材料、負(fù)極材料、隔膜、 電解液、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、極耳、鋁塑復(fù)合膜等。原材料成本如下圖：電池成本分布.電解液隔膜負(fù)極材料及其他正極材料1.3.3中游：電芯制造和PACK組裝電信制造和PACK組裝屬于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)外涉足企業(yè)眾多。產(chǎn)業(yè)主要分布在 日本、韓國(guó)、中國(guó)和臺(tái)灣。大廠競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，例如：索尼、三洋、三星、LG化學(xué)、比亞迪、比克、力神、ATL 能源這樣的鋰電巨頭。近兩三年來(lái)發(fā)展迅猛。1.4電池應(yīng)用領(lǐng)域（1）鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域極廣，涉及低端、中端、高端三塊市場(chǎng)，可以應(yīng)用于電動(dòng)工具、 UPS電源、礦燈、

7、玩具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，這些都是關(guān)系民生的消費(fèi)量， 此外在軍事和航天領(lǐng)域也是一種最佳的動(dòng)力電池。（2）由于臺(tái)灣廠商在全球筆記本及手機(jī)等市場(chǎng)的極大影響力，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè) 發(fā)展。目前，我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)以筆記本及手機(jī)為主要應(yīng)用，并逐步擴(kuò)張至高功率的電動(dòng) 手工具、電動(dòng)車等市場(chǎng)。（3）全球關(guān)注焦點(diǎn)，新能源電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車。改變?nèi)蜃兣厔?shì)的迫切要求，將 會(huì)逐步推廣新能源汽車，而電動(dòng)汽車也是目前應(yīng)用最為成熟的技術(shù)。但儲(chǔ)能仍是新能 源汽車的短板之一，目前各個(gè)國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)將鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)逐步應(yīng)用在電動(dòng)汽車 上。2.鋰電池原材料2.1正極材料市場(chǎng)容量最大、附加值較高的是正極材料，大約占鋰電池成本

8、30%，毛利率低則 15%，高則70%以上，取決于材料。目前已批量應(yīng)用于鋰電池的正極材料主要有鉆酸鋰、 錳酸鋰、鎳酸鋰、鉆鎳錳酸鋰以及磷酸鐵鋰。鎳酸鋰電池安全性最差（過(guò)充易起火），高溫耐受度最低（高溫分解），合成難 度最高。不在下表中進(jìn)行對(duì)比。鉆酸鋰最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)很成 熟，并已廣泛應(yīng)用在小型低功率的便攜式電子產(chǎn)品上，如手機(jī)、筆記本電腦和數(shù)碼電 子產(chǎn)品等。磷酸鐵鋰材料是當(dāng)前用量最少的一種正極材料，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年全球供應(yīng) 量1500噸左右，其中最大供應(yīng)商A123供應(yīng)750噸，國(guó)內(nèi)廠商供應(yīng)量500噸左右。常見(jiàn)正極材料性能比較正極材料鉆酸鋰鎳鉆錳三元材料錳酸鋰磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)

9、層狀氧化物層狀氧化物尖晶石橄欖石振實(shí)密度（g/cm3）2.8-3.02.0-2.32.2-2.51.0-1.4比表面積（m2/g）0.4-0.60.2-0.40.4-0.812-20克容量（mAh/g）135-145155-190100-120130-150電壓平臺(tái)（V）3.63.5-3.63.7-3.93.2-3.3循環(huán)次數(shù)=300=800=500=2000過(guò)渡金屬貧乏貧乏豐富非常豐富原料成本（USD/g）很高（26-50）高（22-40）低廉（15-28）低廉（15-28）環(huán)保含鉆含鎳、鉆無(wú)毒無(wú)毒安全性能差，穩(wěn)定性低較好良好優(yōu)秀合成困難度容易難難中等溫度耐受性尚可，-2055C以外會(huì)衰退尚

10、可，-2055C以外會(huì)衰退差，高于50C迅速衰退極佳（-4070C仍正常使用）適用領(lǐng)域小電池小電池/小型動(dòng)力 電池動(dòng)力電池動(dòng)力電池/超大容 量電池缺點(diǎn)材料成本高 安全性低安全性待加強(qiáng)高溫自放電循環(huán)壽命知導(dǎo)電度差 體積大2009年正極材料市場(chǎng)詳情L(zhǎng)CO=鉆酸鋰，NMC=鋰鉆鎳錳三元材料，LNO=酸鋰，LMO=酸鋰，LFP=磷酸鐵鋰圖中所示，幾乎沒(méi)有一家公司選用LCO作為汽車鋰離子電池正極材料。在當(dāng)前市場(chǎng)中（主要集中于便攜設(shè)備），即使鋰金屬及相關(guān)物質(zhì)價(jià)格在下降，但是鉆使用量下降的趨勢(shì)不會(huì)停止。LCO在09年的所占的市場(chǎng)份額將從08年的69%下降到50%。各家鋰電池供應(yīng)商使用正極材料的比例LCO=鉆

11、酸鋰，NMC=鋰鉆鎳錳三元材料，LNO=酸鋰，LMO=酸鋰，LFP=磷酸鐵鋰09年各家鋰電池正極材料供應(yīng)商市場(chǎng)占有率最大的兩家供應(yīng)商N(yùn)ichia和Umicore仍然銷售大量的LCO，但他們向Sanyo和SDI 銷售的NMC的量均有增長(zhǎng)。第三大供應(yīng)商韓國(guó)的L&F正用LGC研制的NMC配方技術(shù) 提高其產(chǎn)量。排名第四的田株式會(huì)社則采用LNO作為主要產(chǎn)品。正極材料供應(yīng)商整體的市場(chǎng)占有情況。09年預(yù)測(cè)正極材料總需求量為30845噸，同比 下降16%。負(fù)極材料占鋰電成本比例較低，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，行業(yè)前三甲企業(yè)是深圳貝特瑞、上海杉杉、長(zhǎng)沙海容，基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。在鋰離子電池負(fù)極材料中，石墨類碳負(fù)極

12、材料以其來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，一直是負(fù)極材料的主要類型。我國(guó)擁有豐富的天然石墨礦產(chǎn)資源。除石墨化中間相碳微球 （MCMB）、低端人造石墨占據(jù)小部分市場(chǎng)份額外，改性天然石墨正在取得越來(lái)越多的 市場(chǎng)占有率。據(jù)來(lái)自全球電池強(qiáng)國(guó)日本的權(quán)威信息表明：深圳市貝特瑞電子材料有限公司研發(fā) 生產(chǎn)的鋰電池負(fù)極材料目前處于國(guó)內(nèi)第一，世界第四的地位。公司研制、生產(chǎn)的高端負(fù)極材料產(chǎn)品，首次放電容量達(dá)360mAh/g以上，首次效率 大于95%，壓實(shí)比達(dá)1.7g/cm3，循環(huán)壽命500次容量保持在88%以上。產(chǎn)品出口至日 本、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大、丹麥、印度等國(guó)家，并在國(guó)內(nèi)40余家鋰電廠家應(yīng)用。該公 司年產(chǎn)1800噸天然復(fù)合石

13、墨、1200噸人造石墨負(fù)極材料、3000噸球形石墨、5000噸 天然微粉石墨和600噸錳酸鋰正極材料，并正在不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。2.3隔膜另有詳解2.4電解液電解液占鋰電池成本的12%左右，毛利率接近40%。目前國(guó)內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化， 只有少部分使用進(jìn)口電解液。根據(jù)2007年全球產(chǎn)業(yè)調(diào)查報(bào)告，鋰電電解液市場(chǎng)主要集中于日本宇部（UBE）和 韓國(guó)ECOPRO公司，共占全球市場(chǎng)份額的50%。國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)有國(guó)泰榮華、珠海賽 緯電子、天津金牛、東莞杉杉等10余家。其中，張家港國(guó)泰榮華占8%，中國(guó)其他企 業(yè)5%。全球鋰離子電池電解液主要生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)占有率Ube In du stripsECOPROMi

14、督 ub詰 hiTomiyama Pure Chem icals Mitsui Ch* mKshidQhemhangpagang Guotai-Huarong Chinese Githens LIB maker in電解液主要原材料為六氟磷酸鋰（LiPF6），占成本的50%左右，其生產(chǎn)成本為10 萬(wàn)元/噸，售價(jià)40萬(wàn)元/噸，毛利率高達(dá)75%。六氟磷酸鋰的原材料硅石/碳酸鋰都可以 在國(guó)內(nèi)采購(gòu)到，但是國(guó)內(nèi)尚未有企業(yè)能夠生產(chǎn)六氟磷酸鋰。目前市場(chǎng)被日本幾家企業(yè) 壟斷。目前全球鋰電電解液市場(chǎng)供求基本平衡，主要是靠鋰電池市場(chǎng)，未來(lái)則看電動(dòng)車 行業(yè)發(fā)展。初步估算，一輛混合動(dòng)力車需要電解液40公斤，而全球電動(dòng)

15、車輛2010年預(yù)計(jì)260 萬(wàn)輛，其中鋰電份額占10%，大約需要1.04萬(wàn)噸電解液，至2015年，電動(dòng)車輛數(shù)量將 達(dá)到900萬(wàn)輛，鋰電份額占60%，屆時(shí)消耗的電解液將達(dá)到2.4萬(wàn)噸。因此，電解液 3-5年后依然是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。鋰離子電池電解液材料未來(lái)一一高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性；主要發(fā)展將集中在： 新型溶劑（工作溫度范圍拓寬）、離子液體、新型鋰鹽（提高環(huán)境適應(yīng)性）、添加劑 （阻燃、氧化還原穿梭、保護(hù)正負(fù)極成膜等）等方面，與新型正、負(fù)極材料相匹配， 提高安全性、功率和容量，最終安全方便地應(yīng)用于電動(dòng)車、儲(chǔ)能、航天以及更廣泛的領(lǐng)域。2.5其他材料在鋰離子電池成本占比方面，粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、極耳、鋁塑復(fù)合膜

16、較低。粘結(jié)劑、 導(dǎo)電劑、鋁塑復(fù)合膜毛利較高，產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。粘結(jié)劑由阿科瑪（法）、蘇威（比）、 三井化學(xué)（日）、吳羽化學(xué)（日）供應(yīng)。導(dǎo)電劑由瑞士特密高供應(yīng)。鋁塑復(fù)合膜由大 日本印刷、日本昭合供應(yīng)；上述企業(yè)在國(guó)內(nèi)均有代理商。鋰電池產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)3.1發(fā)展和現(xiàn)狀1992年，鋰離子電池由索尼公司產(chǎn)業(yè)化，全球鋰電市場(chǎng)基本由日本獨(dú)霸天下。2000年以前，日本鋰離子電池產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的95%以上。2003年，中國(guó)電池總產(chǎn)量已達(dá)262億只，約占全球電池總產(chǎn)量的一半以上，中國(guó)已是 名副其實(shí)的電池制造大國(guó)，目前的電池產(chǎn)量和出口量都位居世界第一。動(dòng)力電池方面，由于鉆酸鋰的安全問(wèn)題和高昂的價(jià)格，導(dǎo)致鋰電始終

17、沒(méi)有完全進(jìn)入動(dòng) 力電池領(lǐng)域?，F(xiàn)在的情況是鉆酸鋰和錳酸鋰小批量配合使用，但是由于其固有的缺陷， 阻礙了大批量的商業(yè)化運(yùn)作，產(chǎn)品只是在小批量試生產(chǎn)階段。除成本問(wèn)題之外，鋰電仍有電池壽命機(jī)理（高功率電池老化特征、老化電池診斷、 老化電池電化學(xué)模型、電池壽命預(yù)測(cè)方法開(kāi)發(fā)）、電池的低溫性能表現(xiàn)（低溫性能特 點(diǎn)、低溫電解質(zhì)模型、低溫性能模擬）、容許偏差、過(guò)熱偏差、過(guò)負(fù)載偏差、檢查診 斷與降低電池成本（材料篩選與開(kāi)發(fā)、低成本制造）等。而長(zhǎng)期探索研究主要集中在 系統(tǒng)與材料兩方面。3.2未來(lái)趨勢(shì)磷酸基正極材料依其超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，極好的安全性能，較好的高溫性能，極其 低廉的價(jià)格，而且低溫性能和倍率放電已經(jīng)可以達(dá)到

18、鉆酸鋰的水平等，使其成為最有 希望的動(dòng)力電池材料，其在未來(lái)的5年內(nèi)可能會(huì)成鎳鎘電池的主要替代品，在未來(lái)的10年內(nèi)會(huì)成為鉛酸電池的有力競(jìng)爭(zhēng)者，在未來(lái)的20年內(nèi)可能會(huì)取代鉛酸電池，成為主 要的啟動(dòng)電源、UPS電源和后備電源，成為二次電池的老大。一方面，各企業(yè)所公布的大部分純電動(dòng)汽車蓄電池實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)，如加速性能、 充電時(shí)間、持續(xù)里程數(shù)等，還須在復(fù)雜的外部環(huán)境實(shí)際運(yùn)行下，進(jìn)一步驗(yàn)證其可靠性， 以及生產(chǎn)批量化質(zhì)量控制。另一方面，在我國(guó)鋰離子電池生產(chǎn)中，鋰離子電池所需隔 膜材料未能有實(shí)質(zhì)性的突破，全部依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，占到動(dòng)力電池成本的30%以 上。如果在這一材料上實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)，即可大幅度降低成本。對(duì)于缺少自主的、核心的汽車零部件技術(shù)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車用電池 和電機(jī)系統(tǒng)，是中國(guó)相關(guān)企業(yè)成為全球領(lǐng)先供應(yīng)商的重要機(jī)會(huì)。在這方面，中國(guó)企業(yè) 和國(guó)外的差距沒(méi)有現(xiàn)在的零部件核心技術(shù)那么大，并且擁有成本優(yōu)勢(shì)，以及在電動(dòng)自 行車用電池（尤其是鋰電池）方面積累的經(jīng)驗(yàn)。鋰電池產(chǎn)業(yè)政策解讀4