1、鋰電池行業(yè)綜述報(bào)告一、鋰電池分類和結(jié)構(gòu) 鋰電池主要是指在電極材料中使用了鋰元素作為主要活性物質(zhì)的一類電池， 包括鋰原電池與鋰二次電池。 鋰原電池是不能充電重復(fù)使用的， 二次電池是可以 多次充放電使用的。鋰原電池主要有鋰錳電池、鋰硫電池、鋰亞硫酰氯電池、鋰 硫酰氯電池等。手表、計(jì)算器、計(jì)算機(jī)主板 CMO鋪用到的3V鋰電池，主要是鋰 錳電池。而通常所說的鋰電池， 如手機(jī)鋰電池， 筆記本鋰電池， 屬于鋰二次電池。 鋰二次電池中最常見，也是應(yīng)用最廣泛的是鋰離子二次電池，簡(jiǎn)稱鋰離子電池。由于鋰離子電池具備可反復(fù)充放電的性質(zhì)，而且在其工作過程中碳排放為 零，因此在日常生活中， 特別是大型儲(chǔ)能設(shè)備如車載用電

2、池中得到廣泛應(yīng)用。 另 外，由于鋰離子電池環(huán)保安全及循環(huán)使用的特點(diǎn)，在電動(dòng)工具、電動(dòng)車、路燈備 用電源、大型電力儲(chǔ)能設(shè)備以及手機(jī)、 數(shù)碼相機(jī)、 筆記本計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品中得 到廣泛應(yīng)用，本文將重點(diǎn)著力于介紹鋰離子電池。鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上主要有五大塊：正極、負(fù)極、電解液、隔膜、外殼與電 極引線。電池部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu)， 用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜 隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鈷酸鋰（或鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、 磷酸亞鐵鋰等） 及鋁箔組成的電流收集極。 負(fù)極由石墨化碳材料和銅箔組成的電 流收集極組成。電池充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC 元件（正溫度系數(shù)熱敏電阻 ）

3、，以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。單 節(jié)鋰電池的電壓為3.7V （磷酸亞鐵鋰正極的為3.2V）。由于電池容量也不可能無 限大，因此常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理，以滿足不同場(chǎng)合的要求。PTC無件 墊片保護(hù)閥（安全閥絕緣板蓄電池外売絕緣板負(fù)扱引線 嚴(yán)員極（碳材料）正極（一）正極材料1鉆酸鋰（LiCoO2）鉆酸鋰也是目前應(yīng)用最為廣泛的正極材料，鉆產(chǎn)生 3.9V的電壓平臺(tái)，對(duì)鉆 酸鋰而言，對(duì)應(yīng)于其理論容量，高達(dá)274mAh/g實(shí)際容量可達(dá)155mAh/g,具有很 高的能量密度。主要應(yīng)用于便攜電池領(lǐng)域：如手機(jī)、 PDA移動(dòng)DVD MP3/MP和 筆記本電腦等。2. 鎳酸鋰（LiNi

4、O2）在鎳酸鋰電池中，化學(xué)離子對(duì)Ni4+/Ni3+可產(chǎn)生3.75V的電壓平臺(tái)，提供接 近200mAh/g的循環(huán)容量。但在實(shí)際中，很難得到這個(gè)結(jié)果。首先在高溫下，由 于Li的揮發(fā)，很難合成化學(xué)計(jì)量比LiNiO2，高溫時(shí)六方相的LiNiO2晶體很容易 轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较嗟腖iNiO2晶體。這種鋰鎳置換的立方的沒有電化學(xué)活性，而且該 反應(yīng)的逆過程很慢并且不完全。此外在充放電過程中，LiNiO2還可能發(fā)生其他一系列的結(jié)構(gòu)變化，而導(dǎo)致嵌鋰容量的損失。因此實(shí)際上鎳酸鋰無太大實(shí)用價(jià)值。3. 鎳鉆二元復(fù)合材料考慮到鉆酸鋰價(jià)格昂貴，鎳酸鋰合成困難，研究人員開發(fā)出鎳鉆二元材料結(jié) 合了二者的優(yōu)點(diǎn)，用價(jià)格相對(duì)低廉的鎳替代部

5、分鉆，合成具有LiCoO2 一樣的優(yōu)良電化學(xué)性能的正極材料，那么將具有廣闊的應(yīng)用前景。4. 尖晶石錳酸鋰（ Li2Mn2O4）尖晶石錳酸鋰能夠產(chǎn)生 4.0V 的電壓平臺(tái)，與鈷酸鋰相當(dāng)，理論容量 148mAh/g,實(shí)際容量120mAh/g左右，比現(xiàn)在所用的鉆酸鋰稍低。與鉆酸鋰和鎳 酸鋰相比，錳酸鋰原料來源廣泛，價(jià)格非常便宜（只有鈷的 10%），而且沒有毒 性,對(duì)環(huán)境友好。曾一度被認(rèn)為是替代 LiCoO2 的首選鋰離子電池正極材料。但 是尖晶石Li2Mn2O4容量容易衰減的。5. 磷酸鐵鋰（ LiFePO4）1997 年, Goodenough 等研究人員首次報(bào)道了橄欖石型的磷酸鐵鋰 （LiFeP

6、O4） 可用于鋰離子電池正極材料,其中的鋰離子可以完全從晶格中脫出形成層狀FePO4其相對(duì)于鋰的電極電壓為3.5V，理論容量為170mAh/g6. 材料性能綜合評(píng)價(jià)綜上所述， LiCoO2 的研究比較成熟，綜合性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，容量較 低，毒性較大。 LiNiO2 成本較低，容量較高，但制備困難，材料性能的一致性 和重現(xiàn)性差，存在較為嚴(yán)重的安全問題。鎳鉆二元復(fù)合材料，兼有 LiNiO2 和 LiCoO2 的優(yōu)點(diǎn)，但仍存在較為苛刻的合成條件，綜合性能有待改進(jìn)。同時(shí)由于 含較多昂貴的Co,成本也較高。尖晶石Li2Mn2O4成本低，安全性好，但循環(huán)性 能尤其是高溫循環(huán)性能差， 在電解液中有一定的

7、溶解性， 儲(chǔ)存性能差。 因此上述 鉆酸鋰、鎳酸鋰、 錳酸鋰及其同類正極材料尚不能滿足要求。 磷酸鐵鋰作為鋰離 子電池的正極材料是近幾年才出現(xiàn)的事，國(guó)開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰電池是 2005 年7月（比亞迪公司）。其充放循環(huán)壽命達(dá) 2000次，過充電壓30V下不燃燒，穿 刺不爆炸。 磷酸鐵鋰正極材料類鋰離子電池更易串聯(lián)使用， 以滿足電動(dòng)車頻繁充 放電的需要。由于同時(shí)具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價(jià)格 便宜，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，磷酸鐵鋰可視為是新一代鋰離子電池的理想正極材料展氣 二炭電3®目189C19001992工作屯律2V1 2V1.2V3J-3.7V60-BDWh Kq1UJ

8、-1E0Wh.'Kt|3C0次1憂0次500100C 汜自就電牟4-汽20-30%30-35%<5%屯打是是<02S.'Wh0 5$伽0.3 IS VVh袂建無電.耳專命此KitX電,< 電紳豐,r）.睚 坯帝命卡ft t 翳 <瓠*有t己1te航立、W之就電盤串低（二）負(fù)極材料目前，鋰離子電池所采用的負(fù)極材料一般都是碳素材料，如石墨、軟碳（如 焦炭等）、硬碳等。正在探索的負(fù)極材料有氮化物、PAS錫基氧化物、錫基氧化物、錫合金，以及納米負(fù)極材料等。作為鋰離子電池負(fù)極材料要求具有以 下基本性能：（1）鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰

9、的電 位，從而使電池的輸出電壓高；（2）在基體量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫插以得到高容量密度；（3）氧化還原電位不會(huì)發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電；（4）插入化合物應(yīng)有較好的電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，這樣可減少極化并能進(jìn) 行大電流充放電；（5）從實(shí)用角度而言，主體材料應(yīng)該便宜，對(duì)環(huán)境無污染；碳負(fù)極鋰離子電池在安全和循環(huán)壽命方面顯示出較好的性能，并且碳材料價(jià)廉、無毒，目前商品鋰離子電池廣泛采用碳負(fù)極材料。 近年來隨著對(duì)碳材料研究 工作的不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過對(duì)石墨和各類碳材料進(jìn)行表面改性和結(jié)構(gòu)調(diào)整， 將比容量從原來的理論值372mAh/g大大提高到700mAh/1000mAh/g同時(shí)使 鋰離子電

10、池的比能量大大增加。目前，已研究開發(fā)的鋰離子電池負(fù)極材料主要有：石墨、石油焦、碳纖維、 熱解炭、中間相瀝青基炭微球（ MCM）B 、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最 有應(yīng)用價(jià)值。一般來說，根據(jù)石墨化程度，可將碳負(fù)極材料分成石墨、軟碳和硬 碳。石墨材料導(dǎo)電性好，結(jié)晶度較高具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，充放電容量可達(dá) 300mAh/g 以上，充放電效率在 90%以上， 可與提供鋰源的正極材料鈷酸鋰、 錳酸 鋰、鎳酸鋰等匹配， 組成的電池平均輸出電壓高， 是目前鋰離子電池應(yīng)用最多的 負(fù)極材料。軟碳材料為容易石墨化的碳素材料，是指在2500°C以上的高溫下經(jīng)過 石墨化轉(zhuǎn)變的無定形碳。 軟碳的石墨化程

11、度低， 與電解液的相容性好。 常見的軟 碳有石油焦、針狀焦、碳纖維、碳微球等。而硬碳材料是指難于石墨化的碳素材 料，是由高分子聚合物經(jīng)過熱分解形成的，鋰容量很大（5001000mAh/g。這 類碳在2500C以上的高溫也難以石墨化，常見的硬碳有樹脂碳（酚醛樹脂、環(huán)氧 樹脂、聚目前，已研究開發(fā)的鋰離子電池負(fù)極材料主要有：石墨、石油焦、碳纖 維、熱解炭、中間相瀝青基炭微球（ MCMB 、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油 焦最有應(yīng)用價(jià)值。（ 三 ） 電解液基質(zhì)目前鋰電池電解液基質(zhì)絕大多數(shù)使用六氟磷酸鋰，其分子式為 LiPF6 ，白色 晶體，穩(wěn)定性較差，易與水反應(yīng)，加熱分解。六氟磷酸鋰可溶于無水氟化氫、

12、低 烷基醚、腈、吡啶和醇等非水溶劑，但難溶于烷烴和苯等有機(jī)溶劑。 LiPF6 易與 酸反應(yīng)生成PF5和鋰鹽，含有LiPF6的有機(jī)電解液因具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué) 穩(wěn)定性， 被選定為鋰離子電池的電解質(zhì)。 綜上，鋰離子電池各部分材料市場(chǎng)價(jià)格 如下：低躺人一造石崔4K7萬/噸中高厲人透石善6-12萬/噸低端天然石墨2-4萬/噸中裔端氏然石卑6-10 y/Mi氨化牯7* b 萬/噸+4000氯化鍥3* 4萬/噸氯化縊0, 7w/l碳酸鋰（999）6* 2蘇7噸碳酸鋰（995）4. 5萬/噸牯酸& (GSL)24.5-28.5 萬/噸札3-4. 8萬/噸三元材胖333+型：17萬/噸532型：萬

13、噸型：2萬/噸磅酸鐵鋰13萬/'噸 15萬/噸 18萬/噸電解液J普適型）：8-10f噸L一10-15萬/噸（四）隔膜鋰電池隔膜是鋰電池結(jié)構(gòu)中最重要的一部分。現(xiàn)在要求隔膜的厚度一般為25 微米，單層隔膜可能達(dá)到的厚度為7-40微米。隔膜通常有兩種類型。一、選用 聚乙烯-聚丙稀-聚乙烯三層合拼隔膜紙，目前有美國(guó) Celgard及日本UBE制造 此類型隔膜特點(diǎn)在于降低成本，但制造工藝復(fù)雜，對(duì)超薄16微米以下尤為難做到。二、單層聚乙烯隔膜，目前有日本的旭化成、東燃、美國(guó)的ENTEK三家公司。 此類型隔膜由于是單層聚乙烯，故生產(chǎn)成本較高。日本優(yōu)質(zhì)電池隔膜幾乎全部采 用單層聚乙烯隔膜。WIDE公

14、司的隔膜紙產(chǎn)品也采用單層聚乙烯隔膜。電池的正負(fù)極之間的隔膜，首先它必須具備良好的電絕緣性，其次由于它在 電解液中處于浸濕狀態(tài)，必須具備良好的耐堿性，并且要有良好的透氣性等。因 此電池制造商在選擇隔膜時(shí)多選用在較廣的溫度圍 （-55 C85C）保持電子穩(wěn)定 性、體積穩(wěn)定性、和化學(xué)穩(wěn)定性。隔膜性能的好壞在很大程度上將影響電池的循 環(huán)壽命和自放電狀況。因此，透氣性、厚度、阻抗的設(shè)計(jì)成為判別電池品質(zhì)好壞 的重要指標(biāo)。對(duì)于鋰電池，如果隔膜的隔膜孔洞不好，將影響鋰離子在正負(fù)極之 間的傳遞，繼而影響鋰電池的充放電。二、鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析（一）國(guó)鋰電池發(fā)展刺激政策電動(dòng)汽車對(duì)中國(guó)戰(zhàn)略意義重大，政府動(dòng)作頻頻。作為

15、汽車生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，中國(guó)由于在傳統(tǒng)汽車制造領(lǐng)域處于絕對(duì)落后，因此政府非常重視電動(dòng)汽車的研 發(fā)，希望借此實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，縮小汽車這個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)與世界先進(jìn)水平的差距。 從近些年政府政策制定看，對(duì)電動(dòng)汽車的支持力度很大。繼2009年1月，由科技部、財(cái)政部、發(fā)改委、工業(yè)和信息化部共同啟動(dòng)十城千輛工程之后，2010年6月,財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布了關(guān)于開展私人 購(gòu)買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)的通知，備受關(guān)注的新能源汽車補(bǔ)貼實(shí)施細(xì)則正式出 臺(tái)。實(shí)施細(xì)則確定在、等5個(gè)城市啟動(dòng)私人購(gòu)買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)工作， 政策明顯傾向發(fā)展鋰電池電動(dòng)汽車，對(duì)插電式混合動(dòng)力乘用車及純電動(dòng)車每輛最高補(bǔ)貼5萬

16、和6萬元，對(duì)弱混電動(dòng)車每輛僅補(bǔ)貼3000元市場(chǎng)推廣政策(1) 科技部“十城千輛”計(jì)劃：每年發(fā)展10個(gè)城市，每個(gè)城市推出1000輛 新型動(dòng)力汽車開展示運(yùn)行，涉及公交、出租、公務(wù)、市政等領(lǐng)域，將至少推 廣使用6萬輛的節(jié)能與新能源汽車；(2) 2009年9月，國(guó)家電網(wǎng)公司宣布其正在、和其他大型城市建造電動(dòng)車 充電站，每座充電站投資額為25萬元人民幣；(3) 科技部目前正在考慮建造可插入汽車充電的充電站，而另一種是鋰離 子電池交換站，汽車在此可將用盡的電池交換一塊充滿電的電池；2009年10月，通用透露正與國(guó)家電網(wǎng)商討合作，以建立電動(dòng)車充電 平臺(tái)。經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠政策(1) 財(cái)政部補(bǔ)貼計(jì)劃：在、等5個(gè)城市啟動(dòng)

17、私人購(gòu)買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)工作，政策明顯傾向發(fā)展鋰電池電動(dòng)汽車，對(duì)插電式混合動(dòng)力乘用車 及純電動(dòng)車每輛最高補(bǔ)貼5萬和6萬元，對(duì)弱混電動(dòng)車每輛僅補(bǔ)貼 3000元。(2) 將通過應(yīng)用汽車消費(fèi)者稅等各種稅費(fèi)政策，引導(dǎo)新型動(dòng)力汽車消費(fèi)；(3) 目前正在研究通過所得稅減免、進(jìn)口稅收優(yōu)惠等政策，支持企業(yè)加大 對(duì)新能源汽車的投入和技術(shù)改造的力度；(4) 科技部會(huì)同市政府將對(duì)長(zhǎng)安杰勛混合動(dòng)力汽車購(gòu)買者提供每輛2萬元的補(bǔ)貼。法律強(qiáng)制政策 結(jié)合研發(fā)經(jīng)費(fèi) 補(bǔ)助(1) 從2008年至2012年，省和株洲、市每年共安排 4500萬元資金，專 項(xiàng)用于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；(2) 國(guó)家電網(wǎng)公司正在加快建設(shè)電動(dòng)汽車能源供給系統(tǒng)

18、檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，為開展電動(dòng)汽車能源供給系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究提供試驗(yàn)手段；正在積極開展電動(dòng)汽 車供電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和電池系統(tǒng)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)的研究和制訂工作，目前已經(jīng)完 成了公共能源供給系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系第一批6套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)的起草工作；此外還將開展電動(dòng)汽車相關(guān)配套政策的研究，為政府出臺(tái)相關(guān)政策提供決策支持。(二)國(guó)外刺激政策為了加速本國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，占領(lǐng)未來行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，西方各國(guó)紛紛推出電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)扶持政策，加大在相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)投入。從政策著力點(diǎn)考慮，政策可包括2方面：供給端政策和需求端政策。供給端政策主要是加大基礎(chǔ) 材料的研發(fā)投入，加快充電站等相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)和相關(guān)人員培訓(xùn)等。需求端政 策主要是購(gòu)車補(bǔ)貼，稅收優(yōu)

19、惠，政府采購(gòu)電動(dòng)車等措施。JlK春W電勸慮車秋抻食黨保給就：吐聆卻扭迂04億基龍剛于區(qū)吃電也吐其俎件"電渤車環(huán)圧 H伴以吃聖吳亙吐謖克旳岌展.常軋斌；綸予晌工電迪+ F：;:n護(hù)* 2500-7500英冠齊視佚出L優(yōu)護(hù)中 2012 4 TT，上P】JK#衛(wèi)1於弊車中-扌是-地電式.出爭(zhēng)動(dòng)力點(diǎn)皐也鳴曲 汽軋目標(biāo)：牛鳧EQit站上希脫林軸電式氯助車連到100萬輔.供冷域：弋投實(shí)如 憶卑;心 冋于電殆筈栢in件的昭心 心哉詭施 jfcBtr 2Q20 4it00可牛：M 2012 4-所有破有野卓痔対鬢建心 富愣蛍処詡連崑電站“鸞卓靖：2012卑乏繭+減府將對(duì)韻異電彩汽車梶供與DOtJ B

20、t7t*MHU：慄冷F；： 221將披人5化咬.5子臭林電動(dòng)奉的研倉(cāng)*電電召）車捱廣，息豈日札漢在恥環(huán)釗用*宛電設(shè)建建設(shè)尋*比： 我母就：時(shí)枸東電動(dòng)豐對(duì)苗堺者域烘込*期的北訊堆殖"也諭牟韻斗 樸給:可題止也略愛之屮+計(jì)劃揭農(nóng)1撫奚様曲覺會(huì)用千扎卄電勸豐.縫4勖#卒和掛樋瞞観薛 字的岌機(jī)計(jì)*12014-踣上存戟的配動(dòng)辜達(dá)到1苗喬輯.日菲低帶我：2009 膽2010科千牛別越兩3C億日尢弋力屯持祈一'氏電電 找耒曲基Z研丸：奇劇授竇2«比日總+丄持為了新一祀削建直用插 鍛.右劭技*理坨；守?fù)泶衷?shī)26憶m無屜124 tin尢引亍血為峯卷魁 護(hù)動(dòng)力車3t電站的建魂；

21、1;«:報(bào)虎車U.離韻電站車棒孫舟笳 萬日兀和補(bǔ)At:介人涓豪 看韻熹電勅4血Jt卓信購(gòu)1：翟#重受如劇比才魏軒縄摟那JU亂麻科 廿瓷丸電設(shè)斗齢成區(qū)；（三）鋰離子電池市場(chǎng)現(xiàn)狀及需求前景分析鋰離子電池具有工作電壓高、體積小、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、PDA數(shù)碼相機(jī)和攜帶式電動(dòng)工具等領(lǐng)域，其中筆記本電腦占23%手機(jī)占50%為最大應(yīng)用領(lǐng)域。鋰離子電池自1992年由索尼公司產(chǎn)業(yè)化以來，全球鋰電池市場(chǎng)基本由日本獨(dú)霸天下。近年來，隨著中國(guó)和國(guó)的迅速崛起，日本鋰電池的市場(chǎng)分額逐漸減少，全球鋰電池產(chǎn)業(yè)形成了中、日、三分天下的格局。隨著手機(jī)、筆記

22、本電腦等便攜電器設(shè)備的發(fā)展，全球鋰離子電池的市場(chǎng)規(guī)模廣闊全球二次fl!電池市場(chǎng)規(guī)欖億忙元場(chǎng)地摸增速目前鋰電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣P記本電腦和手機(jī)。1998年至今，全球鋰離子電池需求量持年均兩位數(shù)以上的增長(zhǎng)。在全球新一代3G移動(dòng)通訊技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、 數(shù)字化娛樂便攜設(shè)備逐步普及的情況下， 筆記本電腦、手機(jī)、上網(wǎng)本、數(shù)碼產(chǎn)品、 游戲機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域的需求將繼續(xù)保持旺盛的增長(zhǎng)。次邂電池應(yīng)用領(lǐng)域電劫工具 莫它5.63%8.76%乞記木電腦電予產(chǎn)品11.51%手機(jī)45.05%電動(dòng)汽車對(duì)鋰電池材料消耗量相當(dāng)于傳統(tǒng)電池的上萬倍。由于電動(dòng)汽車需要的是大功率電能，因此實(shí)際使用過程中，往往使用上千個(gè)電芯串聯(lián)成電池組以保

23、證能量的供應(yīng)。以日本尼桑公司2010年推出純電動(dòng)車型LEAF為例，鋰電池容量 為24kWh是標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)電池容量的12000倍。因此，電動(dòng)汽車對(duì)鋰離子電池材料 的需求很大。據(jù)測(cè)算，一臺(tái)純電動(dòng)汽車需要40-50公斤的正極材料和電解液，是單個(gè)手機(jī)電池耗用量的一萬倍左右。根據(jù)測(cè)算，僅生產(chǎn) 100 萬輛電動(dòng)車所需的鋰離子電池相關(guān)材料， 就將是目前 全球鋰電池材料總需求量的數(shù)倍。 因此，電動(dòng)汽車的推廣將帶動(dòng)鋰離子電池相關(guān) 材料的需求呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。三、鋰電池技術(shù)分析（ 一 ） 材料比較鋰電池的市場(chǎng)將會(huì)爆發(fā)性增長(zhǎng)， 已經(jīng)無需置疑。 電動(dòng)汽車產(chǎn)量的快速擴(kuò)必將 帶動(dòng)對(duì)鋰電池材料的需求。鋰電池主要由 4 部分構(gòu)成，

24、即電極、電解液、隔膜和 包裝材料。其中，包裝材料和石墨負(fù)極技術(shù)相對(duì)成熟，成本占比不高。鋰離子電 池的核心材料主要是正極材料、 電解液和隔膜。 其中， 正極材料是鋰離子電池電 化學(xué)性能的決定性因素。正極材料占鋰電池成本的比例超過 40%，是最主要的構(gòu)成部分。電解液和隔膜，成本占比分別為 10%和20%。由于目前鋰電池核心材料仍處于研發(fā)階段，離大規(guī)模成熟應(yīng)用于電動(dòng)汽車 仍有一定距離， 國(guó)企業(yè)仍需要持續(xù)研發(fā)， 改進(jìn)工藝， 以滿足電動(dòng)汽車對(duì)材料的更 高要求。綜合技術(shù)、產(chǎn)品盈利能力和需求增長(zhǎng)幅度，對(duì)各子行業(yè)排序如下：1. 從技術(shù)成熟度考慮， 電解液磷酸鐵鋰=六氟磷酸鋰 隔膜。電解液主要是 復(fù)配技術(shù)，技術(shù)

25、最為成熟，不存在新產(chǎn)品替代的風(fēng)險(xiǎn)， 風(fēng)險(xiǎn)因而最低； 與之相對(duì)， 磷酸鐵鋰的技術(shù)路線風(fēng)險(xiǎn)最高， 日企業(yè)基本采取三元材料和高端錳酸鋰的技術(shù)路 線。另一方面， 國(guó)磷酸鐵鋰的生產(chǎn)取得一定突破， 但一致性目前仍未得到有效解 決，國(guó)絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)都還處于小量送樣階段， 未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)； 六氟磷酸 鋰的技術(shù)路線風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低， 但產(chǎn)品要求嚴(yán)格， 工業(yè)化生產(chǎn)難度很高； 隔膜的難 點(diǎn)不在合成而在于工藝， 國(guó)相對(duì)落后的應(yīng)用研究， 導(dǎo)致隔膜成為鋰電池核心材料 中，國(guó)產(chǎn)化率最低，也是生產(chǎn)難度最大的材料。2. 從產(chǎn)品收益率考慮， 隔膜六氟磷酸鋰 磷酸鐵鋰電解液。技術(shù)門檻的高 低，決定了產(chǎn)品盈利的高低。因此，佛塑股份的

26、隔膜雖然質(zhì)量落后于國(guó)際巨頭， 定位中端，仍然具有 60%以上的毛利率。而國(guó)泰的電解液，定位高端，毛利率預(yù) 計(jì)在30%-40%左右。六氟磷酸鋰和磷酸鐵鋰，預(yù)計(jì)盈利能力介于兩者之間。3. 從動(dòng)力電池帶來的需求增長(zhǎng)幅度考慮， 磷酸鐵鋰 隔膜電解液=六氟磷酸 鋰。由于磷酸鐵鋰不能用于傳統(tǒng)小型鋰電池， 因此動(dòng)力電池對(duì)其的需求拉動(dòng)最為 顯著；動(dòng)力電池對(duì)隔膜安全性要求很高， 目前主要使用 3 層復(fù)合隔膜， 因此大大 提升了隔膜的需求量。 而傳統(tǒng)鋰電池領(lǐng)域的約 1.5 億平米左右的需求量， 決定了 其需求彈性略低于磷酸鐵鋰； 六氟磷酸鋰與電解液基本保持 1：10 的比例， 因此 兩者的需求彈性相同。（ 二 ）

27、 存在問題 磷酸鐵鋰的一致性問題有待解決。國(guó)目前對(duì)于鋰離子電池的研究，大多數(shù)集 中于正極材料。 各種正極材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)， 因此都需要通過工藝改進(jìn)提高 其性能。目前，通過摻混技術(shù)、碳包覆、納米制程以及一些其它工藝，改善正極 材料的循環(huán)壽命、 提高電化學(xué)性能成為研究熱點(diǎn)。 對(duì)企業(yè)而言， 掌握合成工藝僅 僅是第一步， 大批量供貨的情況下， 如何保證產(chǎn)品質(zhì)量的批次穩(wěn)定性是更為重要 的環(huán)節(jié)。由于磷酸鐵鋰對(duì)合成工藝條件的要求更為苛刻， 這就對(duì)企業(yè)從原料采購(gòu)、 工藝控制、現(xiàn)場(chǎng)管理、產(chǎn)品檢驗(yàn)等各方面都提出更高要求。六氟磷酸鋰質(zhì)量難控制，合成難度高。鋰電池的電解質(zhì)主要是六氟磷酸鋰， 其生產(chǎn)的主要原料為無水

28、氫氟酸和五氟化磷， 均為氟化工產(chǎn)品。 生產(chǎn)過程中， 反 應(yīng)流程長(zhǎng)，工藝條件嚴(yán)苛， 產(chǎn)品純度要求高。 目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求水分小于 30ppm， 游離酸小于i0ppm要求極為苛刻。因此生產(chǎn)企業(yè)若沒有重化工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，尤其 是氟化工的技術(shù)積累，很難做到穩(wěn)定高效的生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。隔膜生產(chǎn)工藝極難掌握，技術(shù)壁壘很高。生產(chǎn)隔膜的原理并不復(fù)雜，主要難 點(diǎn)在于提高隔膜孔隙率、 降低隔膜厚度的同時(shí)還要保證隔膜的機(jī)械強(qiáng)度。 由于原 理簡(jiǎn)單，理論研究很少。而生產(chǎn)工藝難度極高，核心技術(shù)掌握在少數(shù)幾家手中， 因此應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)也很少。（ 三 ） 正極材料發(fā)展分析衷占器種猊電也疋蚊射片的龍匸鍛正蛆村料低中15Q1501501401

29、20i壯/壬申等低懾500>1000>1000500'1000訴4宜能丸住電導(dǎo)準(zhǔn)凍掾1鉆酸鋰：目前最成熟的，唯一商品化的鋰離子電池正極材料，主要應(yīng)用 于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式數(shù)碼產(chǎn)品以及電動(dòng)玩具等。優(yōu)點(diǎn)：材料的加工性能很好，密度高，比容量相對(duì)較高，材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 循環(huán)性能好，材料的電壓平臺(tái)較高且比較穩(wěn)定缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、容量幾乎發(fā)揮到了極限、資源緊缺、安全性差。未來方向：在傳統(tǒng)鋰離子電池領(lǐng)域，鎳鉆鋰和鎳鉆錳鋰三元材料是最有希 望代替。鉆酸鋰的正極材料。安全性差和過高的成本，限制了其在動(dòng)力電池領(lǐng)域 的大規(guī)模應(yīng)用。傳統(tǒng)電池領(lǐng)域，鉆酸鋰也面臨成本更低的三元材料和錳酸鋰

30、的挑 戰(zhàn)。由于鉆酸鋰工藝成熟，基數(shù)較大，因此未來數(shù)年仍將占有正極材料大部分市 場(chǎng)份額。根據(jù)IIT報(bào)告的預(yù)測(cè)，到2012年，全球?qū)φ龢O材料的需求量約為7.67萬 噸，其中鉆酸鋰需求量約3萬噸，占比約40%仍舊是第一大消費(fèi)品種。09年到 2012年，鉆酸鋰復(fù)合增長(zhǎng)率9.32%，多元材料復(fù)合增長(zhǎng)率37.05%,錳酸鋰復(fù)合增 長(zhǎng)率79.56%,磷酸鐵鋰復(fù)合增長(zhǎng)率114.72%。磷酸鐵鋰和錳酸鋰的增速明顯高于 其它產(chǎn)品，主要得益于其在動(dòng)力電池中的應(yīng)用。2.錳酸鋰和三元材料錳酸鋰是除鉆酸鋰外研究最早的正極材料，適合于電動(dòng)工具、礦燈電池和 手機(jī)電池等對(duì)容量要求不高的領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)：安全性較高，尤其是高溫下的穩(wěn)定

31、性較好。電解錳目前價(jià)格僅1.8萬 元，具有明顯成本優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)：比容量較低，高溫循環(huán)性能目前還沒有得到較好的解決，未來方向：小型鋰電池市場(chǎng)，日本研發(fā)的高端錳酸鋰材料可用于動(dòng)力電池。鎳鉆錳三元材料同樣也是非常有前途的正極材料，有望在小型鋰電池領(lǐng)域 替代鈷酸鋰。優(yōu)點(diǎn)：高容量的正極材料，比容量可以達(dá)到 180mAh/g 以上，安全性較好， 成本低，與電解液的相容性好，循環(huán)性能優(yōu)異，缺點(diǎn)：合成困難、合成條件苛刻、合成材料的穩(wěn)定性差；電壓平臺(tái)相對(duì)較 低，只有 3.55v 左右；密度相對(duì)較低；充電電壓較高，達(dá)到了 4.5v 左右。未來方向：主要是小型鋰離子電池市場(chǎng)，也有望進(jìn)入動(dòng)力電池市場(chǎng)。3. 磷酸鐵鋰：磷

32、鐵酸鋰材料是最近兩年才快速發(fā)展起來的正極材料，其低 廉的價(jià)格，較高的安全性能， 較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性， 優(yōu)越的循環(huán)性能使得其作為動(dòng) 力電池和備用電源領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。高安全性和熱穩(wěn)定性是磷酸鐵鋰的突出優(yōu)點(diǎn)。在針刺和擠壓實(shí)驗(yàn)中，磷酸 鐵鋰電池不發(fā)熱、不冒煙、不起火。在過充實(shí)驗(yàn)中，將電池過充到 4.5V ，過放至 0V,電池循環(huán)100次，外觀無任何異常，容量保持率達(dá)到 84%表現(xiàn)堪稱優(yōu)異。 對(duì)于動(dòng)力電池領(lǐng)域， 安全性是首要考慮的因素。 正是憑借磷酸鐵鋰在安全性方面 的優(yōu)勢(shì)，基本確立了其現(xiàn)階段汽車動(dòng)力鋰電池的正極材料首選的地位。磷酸鐵鋰的主要缺點(diǎn)是振實(shí)密度低，體積比容量低，電導(dǎo)率低，低溫放電 性能差

33、，倍率放電差等問題。其中，振實(shí)密度和體積比容量低對(duì)動(dòng)力電池來說， 問題并不嚴(yán)重。目前，磷酸鐵鋰已經(jīng)成為我國(guó)動(dòng)力鋰電池行業(yè)的主流選擇，比亞迪的電動(dòng) 汽車正是采用這種材料。全球供給高度集中。由于磷酸鐵鋰能量密度較低，需要采用碳包覆等技術(shù) 對(duì)其進(jìn)行改性， 提高了磷酸鐵鋰的生產(chǎn)難度和成本。 目前， 國(guó)際上磷酸鐵鋰的生 產(chǎn)商主要有美國(guó)的 A123、Valence 和加拿大的 phostech 公司。 據(jù)估計(jì)， A123 和 威能公司產(chǎn)能合計(jì)約 1000 噸， phostech 公司產(chǎn)能約 750 噸。由于 A123 和威能 的磷酸鐵鋰全部自用， 不對(duì)外銷售原料，因此國(guó)磷酸鐵鋰的供應(yīng)主要靠 phostec

34、h 、 天津斯特蘭公司和北大先行等極少數(shù)幾家。 phostech 、天津斯特蘭產(chǎn)能均為 500 噸，北大先行宣稱產(chǎn)能 2000噸，實(shí)際產(chǎn)量大大低于產(chǎn)能。國(guó)市場(chǎng)群雄并起，行業(yè) 格局有待規(guī)。合成難度大，產(chǎn)品供不應(yīng)求，導(dǎo)致全球磷酸鐵鋰價(jià)格居高不下。磷 酸鐵鋰目前國(guó)廠家的產(chǎn)品一般在15-18萬/噸，美國(guó)A123系統(tǒng)公司和Vale nee公 司報(bào)價(jià)在 20-30 萬/ 噸。目前，由于磷酸鐵鋰尚處于市場(chǎng)導(dǎo)入期，前期研發(fā)和市 場(chǎng)開拓費(fèi)用較高，行業(yè)公司，無論是國(guó)際巨頭如A123和vale nee還是國(guó)企業(yè)如天 津斯特蘭和北大先行， 普遍虧損。 磷酸鐵鋰未來廣闊的前景， 吸引眾多資本熱情 投入。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)， 國(guó)

35、目前從事磷酸鐵鋰合成的公司多達(dá) 100 家左右。由于正極 材料規(guī)模效應(yīng)顯著， 未來行業(yè)必將進(jìn)行整合， 僅有少數(shù)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量領(lǐng)先的公 司能夠笑到最后。（ 四 ） 電解液發(fā)展分析 電解液主要原材料為六氟磷酸鋰，占電解液成本的 50%左右，其生產(chǎn)成本為 10 萬元/噸，售價(jià)為40 萬元/噸，毛利率高達(dá) 75%。六氟磷酸鋰合成難度較高， 整個(gè)生產(chǎn)過程涉及高溫、 低溫、真空、高壓、腐蝕性強(qiáng)、 易燃易爆和劇毒化學(xué)品， 對(duì)設(shè)備和人員要求高、 工藝難度極大。 森田化工在家港的建設(shè)年產(chǎn) 300 噸六氟磷 酸鋰的工廠， 照搬日本工廠的成熟設(shè)備和工藝， 仍然歷時(shí) 3 年才穩(wěn)定達(dá)產(chǎn)， 可見 工藝難度之高。難點(diǎn)在于雜

36、質(zhì)控制。電解液對(duì)六氟磷酸鋰的純度要求極高，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求水 分小于30ppm游離酸小于10ppm由于六氟磷酸鋰本身具有吸潮性， 因此高純?cè)?料的獲取和生產(chǎn)過程中雜質(zhì)控制和產(chǎn)品提純都是關(guān)鍵因素。 較高的技術(shù)門檻， 導(dǎo) 致極高的市場(chǎng)集中度，市場(chǎng)主要被關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、STELLA森田化學(xué)等幾家日 本企業(yè)壟斷。國(guó)目前僅有天津金牛能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)量約 80 噸，產(chǎn)品全部自用不對(duì) 外銷售。國(guó)泰和多氟多正在進(jìn)行中試生產(chǎn)。發(fā)展趨勢(shì)：長(zhǎng)期看，新電解質(zhì)體系的開發(fā)將是大勢(shì)所趨。六氟磷酸鋰材料的 熱穩(wěn)定性較差，從60C開始就有少量分解，在較高溫度或惡劣的環(huán)境下，分解的 比例大大增加， 產(chǎn)生氫氟酸等游離酸， 會(huì)使電解

37、液酸化， 最終導(dǎo)致電極材料的損 壞以及電池性能的急劇惡化。同時(shí)六氟磷酸鋰易潮解，而水分是電解液的大敵。 近些年，草酸硼酸鋰鹽在電解液中的應(yīng)用逐漸引起關(guān)注。 用草酸硼酸鋰鹽配制成 的電解液有抗過充、 阻燃等功能， 形成的 SEI 膜非常穩(wěn)定， 滿足動(dòng)力電池高安全 性的要求。 更長(zhǎng)遠(yuǎn)看， 聚合物鋰電池可能成為鋰電池未來的發(fā)展方向。 由于用固 體電解質(zhì)代替了液體電解質(zhì) , 與液態(tài)鋰離子電池相比，聚合物鋰離子電池具有可薄形化、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點(diǎn)， 也不會(huì)產(chǎn)生漏液與燃燒爆炸等安全上 的問題，因此外殼材質(zhì)可以更輕，從而可以提高整個(gè)電池的比容量。此外 , 聚合 物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽

38、命等方面都比普通鋰離子電池有所提（ 五） 隔膜發(fā)展分析隔膜生產(chǎn)難度最高， 盈利最豐厚。 在鋰電池中主要作用是防止正負(fù)極短路， 同時(shí)在充放電過程中提供離子運(yùn)輸?shù)碾娡ǖ馈Ｓ捎阡囯x子電池具有工作電壓高， 隔膜材料與高電化學(xué)活性的正負(fù)極材料應(yīng)具備優(yōu)良的相容性， 同時(shí)還應(yīng)具備優(yōu)良 的穩(wěn)定性、耐溶劑性、離子導(dǎo)電性、電子絕緣性、較好的機(jī)械強(qiáng)度、較高的耐熱 性及熔斷隔離性。滿足鋰電池的特殊需求的同時(shí)，還要滿足制膜工藝的可行性， 涉及多學(xué)科領(lǐng)域， 因此隔膜研發(fā)進(jìn)展緩慢。 目前一般采用聚丙烯、 聚乙烯單層微 孔膜，以及由兩者復(fù)合制成多層微孔膜作為隔膜。 以聚丙烯為例，原料成本僅 8 千 元/噸，而加工制成隔膜后，

39、價(jià)格可達(dá) 300 萬元/ 噸，升值數(shù)百倍。鋰電池隔膜供給高度集中，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。隔膜的主要技術(shù)掌握在少數(shù)企 業(yè)手中，集中度很高。 國(guó)外的隔膜生產(chǎn)主要集中在美國(guó)的 celgard 公司和日本的 旭化成、東燃和宇部。由于技術(shù)壁壘較高，投資風(fēng)險(xiǎn)大，國(guó)企業(yè)的投資熱情并不 高。國(guó)能夠生產(chǎn)鋰電池隔膜的，僅有金輝高科（佛塑股份的子公司）、格瑞恩、 新時(shí)代和星源材質(zhì) 4 家公司，產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外同類相比， 仍存在較大差距。 其中， 金輝的產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)較好，供應(yīng)中低端市場(chǎng)。國(guó)中高端市場(chǎng)，主要由東燃、旭化 成和 celgard 公司壟斷。根據(jù)國(guó)鋰離子電池產(chǎn)量估算， 國(guó)隔膜的年需求量約 2 億 平米左右。國(guó)龍頭金輝的產(chǎn)量?jī)H 1200 萬平米，即使考慮其它幾家公司有限的產(chǎn) 量，供給也遠(yuǎn)低于需求。 金輝的產(chǎn)品雖然主要用于中低端市場(chǎng)， 毛利率仍然高達(dá) 60%以上。未來發(fā)展方向：更薄、更安全。鋰離子電池隔膜的發(fā)展，是隨著電池需求 的不斷變化而不斷發(fā)展的。 從需求看， 鋰電池正朝著更安全和更輕薄兩個(gè)方向發(fā) 展。數(shù)碼產(chǎn)品電池方面， 為迎合美觀和便攜的需求， 未來的鋰電池將朝著小型化 方向發(fā)展。 為追求單位體積下的高