鋰電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

鋰電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2008年6月，第14條指令召開。國際電池肯定會在天津?yàn)I海港舉行。與會專家一致認(rèn)為,相對于傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等其他二次電池,鋰離子電池以其電容量大、安全性佳、體積輕巧、耐高溫及循環(huán)壽命長等優(yōu)異性能正在逐步占領(lǐng)市場,未來將成為二次電池市場的主力;鋰離子電池的重要構(gòu)成部分——正極材料,對鋰離子電池的發(fā)展起著決定性的作用,目前常用的鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳鈷錳、錳酸鋰、磷酸鐵鋰,其中磷酸鐵鋰以其明顯的優(yōu)勢獲得了業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可,大家一致認(rèn)為未來2-3年內(nèi)磷酸鐵鋰必將成為鋰離子電池材料的主流。一、全球鋰電池市場全球鋰電池產(chǎn)量在過去15-17年內(nèi)一直保持平均10%~20%的增長速度,從2001年起,這一年均增速更是高達(dá)40%。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)IIT于2007年3月發(fā)表的報(bào)告指出,除筆記本電腦及手機(jī)等主要的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域外,電動工具、其它消費(fèi)性電子產(chǎn)品、輕型電動車與電動汽車等新的應(yīng)用領(lǐng)域，已為鋰電池注入高度成長的動力，并將成為2016年鋰電池總產(chǎn)值挑戰(zhàn)100億美元的主要推手。據(jù)IIT等研究機(jī)構(gòu)推估，2008年鋰電池市場需求量約為28.7億顆，年增率將超過20%。2016年鋰電池總需求量更可望突破50億顆。全球鋰電池產(chǎn)能主要集中在東亞地區(qū),2007年全球鋰離子市場已經(jīng)形成中、日、韓三足鼎立的局面,代表性的生產(chǎn)企業(yè)為索尼、松下、三洋、三星和LG,其中,中國的發(fā)展速度最快,韓國次之。2007年,中國鋰離子電池以13.5億顆的產(chǎn)量首次超過日本,占全球產(chǎn)量的16.9%,較2006年增長28.36%(見圖1),位居世界第一。雖然中國鋰電池生產(chǎn)歷史并不長,但得益于中國國內(nèi)手機(jī)市場和筆記本市場的蓬勃發(fā)展,帶動了以比亞迪、比克、邦凱、力神、環(huán)宇、光宇、力興和TLC等為代表的一批鋰離子電池制造商的快速崛起。二、鋰電池的分類鋰電池的實(shí)質(zhì)是一種濃差電池,其正負(fù)電極材料由2種不同的鋰離子嵌入化合物組成,正極為不同類型的含鋰化合物;負(fù)極則為石墨一類的物質(zhì)形成層狀結(jié)構(gòu),Li+可填充于其中。由于存在安全性不高、成本高、有污染等不足,鋰電乃至于二次電池的發(fā)展一直受到用戶和公眾的質(zhì)疑,為了改善這些問題,正極材料的選擇非常重要。同時,正極材料是鋰電池的重要構(gòu)成部分,業(yè)界對鋰電池的分類也主要是根據(jù)不同的正極材料來給予區(qū)分,目前所應(yīng)用正極材料主要有:鈷酸鋰、鎳鈷錳、錳酸鋰、磷酸鐵鋰。這些正極材料性能、成本的不同(見表1),直接決定了鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域及其商業(yè)化的程度。目前,市場上商業(yè)化程度最高的鋰電池使用的正極材料是鈷酸鋰,但由于鈷酸鋰的晶體結(jié)構(gòu),其熱穩(wěn)定差,存在較大安全性隱患問題;并且鈷資源有限,成本較高,目前只能應(yīng)用于小型電池。近2年,在大容量、大功率電池領(lǐng)域,磷酸系材料、錳系材料、鎳鈷錳三元系材料是目前應(yīng)用的主要正極材料;但是錳酸鋰由于其先天結(jié)構(gòu)缺陷,循環(huán)性能不好,所以,在使用成本上甚至要比鉛酸電池高;還有鎳鈷錳三元系材料迫于鎳、鈷原材料價(jià)格一直上漲,成本居高不下,一時間難以激起市場的追捧。磷酸鐵鋰作為鋰電正極材料,雖然振實(shí)密度低、電壓平臺低,但它的高安全性、環(huán)保、高壽命非常顯著,是其他正極材料電池難以比擬的(見表2),尤其是它的安全性備受推崇;另外,磷酸鐵鋰的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,即使在過充電情況下也不會產(chǎn)生游離氧,不和電解液反應(yīng),是目前真正可以稱得上安全的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)包括:1磷酸鐵粉的使用安全，磷酸鐵粉廣泛應(yīng)用于鈷酸和錳酸電池的安全隱患。磷酸鐵粉是目前世界上絕對安全的陰離子電池。在高溫下的穩(wěn)定性可達(dá)400-500c。這保證了電池的內(nèi)在安全，不受充電、溫度過高、短路、損壞和損壞的影響2由于電池長度長，循環(huán)時間長，電池消耗時間長，電池消耗頻繁，并且在室溫下充電循環(huán)1500次，容量保持率為95。這是鉛酸電池的8倍，氫磷酸池的三倍，鈷酸池的四倍，以及錳酸池的四到五倍3電池不含重金屬和稀釋金屬電池應(yīng)為稀釋金屬，無色經(jīng)sd認(rèn)證，污染。符合歐洲r(nóng)ohs的規(guī)定，這是一個絕對環(huán)保的電池，并經(jīng)過ce認(rèn)證。雖然電池中存在大量鉛，如果電池被遺棄，由于處理不當(dāng)，環(huán)境影響會造成二次污染，磷酸鐵鏈材料的生產(chǎn)和使用會被污染。因此，該電池被列入“十五年”國家科技發(fā)展計(jì)劃“863”，成為國家重點(diǎn)支持和促進(jìn)發(fā)展的項(xiàng)目三、磷酸鐵鋰企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀基于磷酸鐵鋰材料自身優(yōu)勢和市場的機(jī)遇,國內(nèi)外眾多公司紛紛涉足。目前,國際上生產(chǎn)磷酸鐵鋰的電池廠商主要有加拿大Phostech、美國Valence、美國A123、日本sonyo,其中Phostech主要與臺灣必翔合作,授權(quán)必翔獨(dú)家生產(chǎn)使用磷酸鐵鋰電池;業(yè)內(nèi)人士表示,Sony跟Sanyo近期已向Phostech要求授權(quán),預(yù)估近期可望有結(jié)果;美國Valence公司早在2003年就開始了磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化,解決了其電池的倍率放電及低溫性能等問題,并和中國的部分鋰離子電池廠家進(jìn)行合作,以O(shè)EM方式生產(chǎn)4~10Ah的聚合物電池,同時,在中國蘇州擬建生產(chǎn)基地(威能和威泰)來生產(chǎn)聚合物電池;美國A123公司是目前規(guī)模最大的磷酸鐵鋰生產(chǎn)商,備受各界看好,各國際知名廠商、創(chuàng)投紛紛成為其股東或董事會成員,包括Motorola、GE、Qualcomm、P&G、SequoiaCapital、YankeeTek,借助于資本和合作伙伴的力量,近年來,美國A123公司在不同的應(yīng)用領(lǐng)域和地區(qū)頻頻出手,進(jìn)行布局;此外,中國臺灣涉足磷酸鐵鋰的有長園、立凱、金山電、有量、必翔、新普及統(tǒng)振等。國內(nèi)磷酸鐵鋰的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與國際基本同步,在性能(見表3)、產(chǎn)能方面差距并不大,并且成本比國外還低。目前市場上宣稱可提供磷酸鐵鋰材料的廠家(見表4)超過10家之多,據(jù)2008年3月份統(tǒng)計(jì),有26家電池材料廠在生產(chǎn)或有投資意向,如天津斯特蘭、北大先行、蘇州恒正、湖南瑞祥等幾家企業(yè)已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)。雖然真正具備供貨能力的只有寥寥幾家,但表明中國企業(yè)希望抓住了此次鋰電池發(fā)展機(jī)遇，使中國鋰電在動力電池的產(chǎn)業(yè)化中走在了世界前列。四、磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)面臨的發(fā)展瓶頸由于國內(nèi)外眾多企業(yè)的介入,投入了大量研發(fā)費(fèi)用,現(xiàn)階段我國的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)較為成熟,且與國際先進(jìn)水平的差距不大。盡管如此,仍有一些問題不容忽視,如盡管磷酸鐵鋰電池的造價(jià)比其他鋰電池要低,但還是要高于普通鉛酸蓄電池,要完全替代鉛酸蓄電池還需要一段時間,尤其是對于像中國一樣的發(fā)展中國家,這個過程可能更加漫長;另外,目前大部分專利在一些國際大公司手里,磷酸鐵鋰電池的生產(chǎn)存在專利方面的風(fēng)險(xiǎn),國外大企業(yè)為了取得在該領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán),不惜在國際間大打跨國專利戰(zhàn),這給國內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展帶來了諸多不利因素。如何通過原始創(chuàng)新避免將來淪為鋰電池全球加工基地角色?是一個值得深入思考的問題。畢竟,在鋰離子電池的整個產(chǎn)業(yè)鏈(鈷、鋰、隔膜—正極材料—鋰電池芯—鋰電池—終端應(yīng)用等)中,上游正極材料決定了未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成敗。目前,中國面臨著日益突出的環(huán)境問題和能源問題,歐盟在2005年、2006年相繼出臺了ROHS和REACH兩項(xiàng)與化學(xué)品相關(guān)的法令,針對傳統(tǒng)