鋰離子動力電池：最具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱悠囓囕d電源

   鏈招顧問

    能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎?？v觀人類社會發(fā)展歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的變革和更替。在過去100多年里，發(fā)達國家先后完成了工業(yè)化建設，消耗了地球上大量的自然資源，特別是能源資源。當前，一些發(fā)展中國家正在步入工業(yè)化階段，能源消費增加是經(jīng)濟社會發(fā)展的客觀必然。中國是當今世界上最大的發(fā)展中國家，發(fā)展經(jīng)濟，擺脫貧困，是中國政府和中國人民在相當長一段時期內(nèi)的主要任務。中國是目前世界上第二位能源生產(chǎn)國和消費國。能源供應持續(xù)增長，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供了重要的支撐。能源消費的快速增長，為世界能源市場創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國已經(jīng)成為世界能源市場不可或缺的重要組成部分，對維護全球能源安全，發(fā)揮著越來越重要的積極作用。 鏈招顧問

一、行業(yè)政策

    由于我國能源消耗越來越高，資源緊缺與經(jīng)濟快速發(fā)展的矛盾突出，國家一直鼓勵新能源動力電池技術和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，主要政策列舉如下：

內(nèi)容來自鏈招顧問

    ①2011年國家發(fā)展改革委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2011年本）》，鼓勵類第十六條第6款提出，鼓勵新能源汽車關鍵零部件中，鼓勵動力電池正極材料（比容量≥150mAh/g，循環(huán)壽命2000次不低于初始放電容量的80%）研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。 鏈招顧問

    ②2012年工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，未來工作的主要任務中提出重點突破動力電池技術瓶頸，開發(fā)新型正極材料，加強電池管理可靠性研究和輕量化設計，提高電池比能量。加快推進動力電池關鍵材料和裝備自主化，重點支持具有技術基礎和發(fā)展?jié)摿Φ钠髽I(yè)，自主研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池正極材料，同時鼓勵和支持有條件的裝備制造業(yè)，自主研發(fā)動力電池及關鍵材料的生產(chǎn)，打破國外壟斷。

鏈招顧問

    “規(guī)劃”中產(chǎn)業(yè)布局提出重點建設京津、珠三角、長三角地區(qū)動力電池產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域。到2020年，培育形成2-3家產(chǎn)銷規(guī)模超過200億瓦時，具有電池關鍵材料研發(fā)和生產(chǎn)能力的動力電池龍頭，形成2-3家鋰離子動力電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)。 鏈招顧問

    關于新能源汽車產(chǎn)業(yè)布局，要求結合示范工程，創(chuàng)建新能源汽車產(chǎn)業(yè)先導示范基地；依托現(xiàn)有汽車重點企業(yè)，重點建設長春、上海、武漢、重慶、北京、廣東、安徽、浙江等新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地。到2020年，培育形成1-2家新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模超過100萬輛汽車企業(yè)集團，3-5家新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模超過50萬輛的汽車企業(yè)集團。

    根據(jù)“規(guī)劃”，到2015年，新能源汽車補貼試點城市數(shù)量將達到20個以上。

copyright 鏈招顧問

    ③地方鼓勵發(fā)展新能源汽車政策

    廣州市即將公布的相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃顯示：未來幾年，將大力發(fā)展電動汽車及相關產(chǎn)業(yè)，到2015年，力爭混合動力及純電動汽車保有量達到15萬輛。 內(nèi)容來自鏈招顧問

    江蘇省于今年3月出臺《江蘇省新能源汽車推廣應用指導意見》，明確新能源汽車推廣應用的工作進度和目標任務：2012－2014年，重點在南京、蘇州、南通試點；2013－2015年，在無錫、常州、鹽城、揚州、鎮(zhèn)江等地選擇有條件的地區(qū)繼續(xù)推廣應用。各試點市在試點期內(nèi)分別推廣應用新能源汽車1000輛以上，其中純電動汽車占50%以上。 鏈招顧問

    佛山市買電動車可獲三成補貼；合肥市把2012年確定為新能源汽車3年示范推廣最后一年。

內(nèi)容來自鏈招顧問

    山東省出臺多項政策促進新能源汽車發(fā)展，濟南、淄博、濰坊、煙臺、臨沂、德州和聊城被列入山東省新能源汽車推廣試點城市，在公共交通、出租、公務、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共領域推廣應用新能源汽車。

    山東省規(guī)劃到2015年，全省新能源汽車生產(chǎn)規(guī)模達到25萬輛，其中新能源客車2萬輛，新能源乘用車10萬輛，低速電動車8萬輛，新能源專用車5萬輛，其中有20%以上的產(chǎn)品出口國際市場。”

鏈招顧問

    安徽省《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》要求，大力發(fā)展以電動汽車為代表的新能源汽車的研究、開發(fā)和市場應用，到2011年，包括純電動、充電式混合動力和普通型混合動力在內(nèi)，新能源汽車要形成年50萬輛的產(chǎn)能，銷量要占國內(nèi)乘用車銷售總量的5%左右。 鏈招顧問

    安徽合肥2012年，將推廣2.25萬輛新能源汽車，建設20座充電站及一批充電樁，到“十二五”末，合肥將形成10萬輛新能源乘用車和5000輛新能源客車的產(chǎn)能。

copyright 鏈招顧問

二、市場現(xiàn)狀及前景

鏈招顧問

    新能源汽車的動力用電池技術是新能源汽車的核心技術。在目前的技術條件下，新能源汽車的發(fā)展依賴于動力用電池技術的發(fā)展。

鏈招顧問

    目前汽車用蓄電池主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池。其中鉛酸電池由于比能量低，目前只大量應用于傳統(tǒng)汽車的啟動電源。其它幾類目前都可以作動力電池應用，但鎳氫電池電壓低，只有1.2V，導致比能量低，組裝后電池體積過大，極大的限制了鎳氫電池作為動力電池的發(fā)展前景。燃料電池目前僅在實驗室及新概念車型中使用，由于該電池中需大量采用貴金屬鉑，且由于儲氫技術難及成本高限制了其大規(guī)模使用前景。 內(nèi)容來自鏈招顧問

    新能源汽車在電池的配用上，鑒于鎳氫電池技術最成熟，成本相對較低，因而目前是HEV（混合動力汽車）配用電池的首選。由于鎳氫電池自放電率高、比能量較小，只能用在HEV上，不適合應用于要求長續(xù)航時間的PHEV（插電式混合動力汽車）和EV（純電動汽車）上。而鋰離子電池因為有更高的能量密度、更大的放電功率、自放電小和壽命長等優(yōu)點，而成為未來電池發(fā)展的方向。特別是對磷酸鐵鋰電池的應用研究，在安全性與續(xù)航能力方面不斷取得技術突破，將在PHEV、EV上獲得大規(guī)模應用，并將在2020年后逐漸取代鎳氫電池。各種電池的技術性能比較見表1。 copyright 鏈招顧問

表1  磷酸鐵鋰電池與傳統(tǒng)電池性能比較 鏈招顧問

    與傳統(tǒng)電池相比，磷酸鐵鋰電池只在價格方面處于一定劣勢，其他各項指標明顯占據(jù)優(yōu)勢。但如果考慮電池壽命，磷酸鐵鋰電池的價格卻是最低的，說明磷酸鐵鋰電池性價比較高。 內(nèi)容來自鏈招顧問

    鋰離子電池主要包括正極、負極、隔膜、電解液四部分。新能源汽車對動力電池的要求是：比能量高、比功率大、自放電少、使用壽命長及安全性好等。而其中正極材料是鋰離子電池中最為關鍵的原材料，直接決定了電池的比能量、比功率、安全性能等。因而進一步說，動力汽車的發(fā)展依賴于鋰離子電池正極材料技術的發(fā)展。 內(nèi)容來自鏈招顧問

    目前商業(yè)化的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰四種。其技術性能比較見表2。

表2  各種鋰離子電池性能比較

說明：磷酸鐵鋰除了振實密度、克容量兩個指標略有不足，其他各項指標均占很大優(yōu)勢，尤其是在循環(huán)性能、環(huán)保性、安全性能、原料成本及應用領域方面。

    相比較而言，鈷酸鋰最大的問題是安全性差（150℃高溫時易爆炸）、循環(huán)壽命短；錳酸鋰安全性比鈷酸鋰好很多，但高溫環(huán)境的循環(huán)壽命更差（500次）。磷酸鐵鋰因為高放電功率、成本低、可快速充電且循環(huán)壽命長（2000次以上），在高溫高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高（300℃高溫以上才有安全隱患），安全性能高。因而磷酸鐵鋰是目前公認的最理想的新能源汽車動力用鋰電正極材料。

copyright 鏈招顧問

    在鋰離子電池的四大材料中，目前國產(chǎn)產(chǎn)品技術指標能跟得上進口產(chǎn)品的只有正極和負極材料；國內(nèi)基本上還不能生產(chǎn)動力鋰離子電池隔膜；國產(chǎn)電解液產(chǎn)量上雖然能滿足國內(nèi)市場需求，但其核心材料——六氟磷酸鋰則100%依賴進口。

    四大材料目前的銷售毛利率分別為：正極40%，負極20%，電解液40%，隔膜70%，六氟磷酸鋰材料70%。其中正極材料、電解液和隔膜是最核心的三種材料，占鋰離子動力電池成本的55%以上。在鋰電池成本構成中，正極材料約占20%，隔膜約占25%，電解液約占15%，負極材料約占2%。其中直接決定電池安全性能、市場容量大、附加值最高的是正極材料。 copyright 鏈招顧問

    目前中國內(nèi)地能生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的廠家接近300家。但由于技術門檻較高，其普遍存在產(chǎn)能低，產(chǎn)品質(zhì)量不過關等問題。真正能供應合格材料的主要有天津斯特蘭、北大先行等十幾家。 內(nèi)容來自鏈招顧問

    我國70%的石油用于汽車燃料，城市空氣污染物50%來自汽車排放，原油對外依存度已超過50%。而發(fā)展新能源汽車，是擺脫對石油等化石能源的依賴、保護生態(tài)環(huán)境和保障國家能源安全的戰(zhàn)略需要。電動汽車是新能源汽車發(fā)展的重點，動力電池又是電動汽車的核心部件。新能源汽車的發(fā)展為我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了更加廣闊的空間，鋰離子電池是最具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱悠囓囕d電源，是今后各國發(fā)展的重中之重，鋰離子電池材料產(chǎn)業(yè)由此將在近些年里取得突飛猛進地發(fā)展。

    鋰離子電池主要包括正極、負極、隔膜、電解液四部分。鋰離子電池從應用上可區(qū)分為小功率應用電池（用于移動式電子產(chǎn)品）與大功率應用電池（汽車、電動工具動力電池、太陽能儲能電池）。國內(nèi)小功率應用電池產(chǎn)業(yè)相對成熟，但大功率應用電池產(chǎn)業(yè)還處在剛起步階段。大功率應用鋰離子電池（以電動汽車動力電池為代表）四大部分國內(nèi)產(chǎn)業(yè)狀況見表3。具體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)及代表廠商見表4。 copyright 鏈招顧問

表3  鋰離子電池各部件產(chǎn)業(yè)狀況 copyright 鏈招顧問

    在鋰離子電池四大材料中，正極材料是鋰離子電池中最為關鍵的原材料，直接決定了電池的比能量、比功率、安全性能等，因此新能源汽車的發(fā)展依賴于鋰離子電池正極材料技術的發(fā)展。

    鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰（LiCoO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）、錳酸鋰（LiMn₂O₂）、三元LiNi_xCo_yMn_zO₂、磷酸釩鋰（Li₃V₂(PO₄)₃）和磷酸鐵鋰（LiFePO₄）以及它們衍生出的各種摻雜型化合物。其中，鈷酸鋰價格昂貴、安全性能差，鎳酸鋰安全性能差，合成條件苛刻，錳酸鋰高溫下錳的溶解引起容量快速下降，含釩正極材料具有一定的毒性，三元材料循環(huán)性較差都不能滿足安全環(huán)保的動力電池要求。相比較而言，磷酸鐵鋰原料價格便宜、環(huán)境友好，特別是其優(yōu)異的安全性和充放電循環(huán)性壽命，業(yè)內(nèi)普遍認為是適合電動汽車等大功率鋰離子電池應用需求的首選正極材料。

內(nèi)容來自鏈招顧問

    （1）磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面： 內(nèi)容來自鏈招顧問

    ①使用安全，磷酸根化學鍵的結合力比傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物結構化學鍵強，所以結構更加穩(wěn)定，并且不易釋放氧氣，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，磷酸鐵鋰電池是目前全球唯一絕對安全的鋰離子電池，在高溫下的穩(wěn)定性可達400-500℃（且在濫用情況下釋放的熱量最少），保證了電池內(nèi)在的高安全性；不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。 copyright 鏈招顧問

    ②該電池壽命超長，循環(huán)使用次數(shù)高，在室溫下1C充放電循環(huán)2000次，容量保持率80%以上；是鉛酸電池5倍，鎳氫電池的4倍，是鈷酸鋰電池4倍，是錳酸鋰電池4-5倍左右。

內(nèi)容來自鏈招顧問

    ③該電池不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在其廢棄后若處理不當，將對環(huán)境夠成二次污染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產(chǎn)及使用中，均無污染，因此該電池被列入“十二五”期間的“863”、“973”國家高科技發(fā)展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發(fā)展的項目。 copyright 鏈招顧問

    （2）其他優(yōu)勢：

鏈招顧問

    ①該電池重量很輕，是鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的63%； 內(nèi)容來自鏈招顧問

    ②該電池體積小，商品設計可輕量化。鉛酸電池的2/3，也較鎳氫電池體積小； 鏈招顧問

    ③該電池單體電壓高，為3.2V，串聯(lián)少，電池組可靠性高；平臺性能：1C充放電，3.3~3.0V 平臺容量達到93%以上； 鏈招顧問

    ④放電平臺穩(wěn)定，可作大電流高功率充放電高倍率放電特性：10C充放電效率達到96%以上，容量保持率90%以上，可實現(xiàn)10C放電； 鏈招顧問

    ⑤該電池自放電??；無記憶效應?？沙潆姵卦诮?jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現(xiàn)象，電池可隨充隨用，無須先放完再充電；

    ⑥該電池快速充電特性優(yōu)，2C快充，半小時充足95%；

    ⑦工作溫度范圍寬廣（-20℃- +75℃），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

    除電動汽車外，磷酸鐵鋰正極材料在電動工具、大型蓄能電源、電動自行車、礦下蓄電池等方面也具有廣闊的應用前景。2011年，國內(nèi)磷酸鐵鋰的年需求量超過1.7萬噸，而2011年國內(nèi)合格磷酸鐵鋰實際產(chǎn)量只有1600噸左右，存在巨大的供應缺口。預計到2015年我國磷酸鐵鋰正極材料的國內(nèi)市場需求量將達到10萬噸。按照磷酸鐵鋰每噸15萬元計算，市場銷售規(guī)模將超過150億元。其相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值有望達到500億元。 copyright 鏈招顧問

    鑒于鋰離子動力電池及相關材料的廣闊發(fā)展前景，可以電動汽車關鍵組件——動力電池正極材料——磷酸鐵鋰的生產(chǎn)，作為全面發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的切入及突破點，進而逐步擴展到其他正極材料、負極材料、動力電池隔膜、電解液添加劑等的生產(chǎn)，最后全面發(fā)展電動汽車、電動自行車、電動工具、太陽能光伏儲能等大功率應用鋰離子成品電池。 copyright 鏈招顧問

    因此，磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化將直接帶動鋰離子電池、電動汽車及其相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，如果按照其30%的毛利率來算，其市場規(guī)模以及利潤將是可喜的。

    在國外，鋰離子動力電池正極材料載體的鋰離子電池的發(fā)展速度比較快，國外的投資相對比較多，并且均有明確的發(fā)展方向與計劃。歐盟為鋰離子電池的研究和開發(fā)規(guī)定了一系列的計劃，如：Joule、Brite-Euram等，并為此投入了近1400萬美元；加拿大的Hydro-Quebec 和3M公司從USABC（美國先進電池協(xié)會）獲得了3300萬美元用于發(fā)展電動汽車用鋰離子電池；德國的Varta公司和美國的Duracell也為USABC從事這方面的工作，歐、美的技術當前仍處于領先地位。

內(nèi)容來自鏈招顧問

    目前，Valence，Phostech，A123和日本的三井造船的磷酸鐵鋰已經(jīng)量產(chǎn)，并且Valence，和A123都在蘇州建廠。但國外的供應商為了追求更高的附加值只是在做OEM，而不愿意向國內(nèi)市場供應磷酸鐵鋰材料。

鏈招顧問

目前，國內(nèi)外已有許多公司開始進行以磷酸鐵鋰離子動力電池的工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)以比亞迪、萬向集團、深圳比克電池、天津力神、山東潤峰、中航鋰電為代表。美國和加拿大已有LiFePO₄產(chǎn)品，以通用汽車為代表，他們已看好亞洲這一很有潛力的大市場。磷酸鐵鋰正極材料產(chǎn)業(yè)化應用不僅對電池材料和電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用，對地區(qū)經(jīng)濟的進一步增長也具有顯著的戰(zhàn)略意義和社會經(jīng)濟價值。

如需更細致深入的了解此行業(yè)產(chǎn)品細分市場情況、進出口狀況、競爭對手情報等，可考慮向鏈招顧問進行詳細咨詢。詳情請致電010-68730738