16----2015动力电池行业研究报告

2016/9/6
LFP电池放电曲线
以STL18650为例，在不同放电倍率和不同温度下放电曲线。
高效率输出
2016/9/6
工作温度范围广
磷酸铁锂的特点分析（三）: 缺点
1. 导电性差：目前在实际生产过程中通过在前驱体添加有机 碳源和高价金属离子联合掺杂的办法来改善材料的导电性 （A123、烟台卓能正采用这种方法），研究表明，磷酸铁 锂的电导率提高了7个数量级，使磷酸铁锂具备了和钴酸锂 相近的电导特性。 2. 锂离子扩散速度慢。目前采取的解决方案主要有纳米化 LiFePO4晶粒，从而减少锂离子在晶粒中的扩散距离，再者 就是掺杂改善锂离子的扩散通道，后一种方法看起来效果 并不明显。纳米化已经有较多的研究，但是难以应用到实 际的工业生产中，目前只有A123宣称掌握了LiFePO4的纳米 化产业技术 。
2016/9/6
国内磷酸铁锂电池市场现状
虽然国内锂电池产业历程并不长，但其产业发展得益于手机、NB市场的蓬勃 发展，加上国内快速发展的经济对能源需求的逐年增加，推动锂电池产业的 发展。例如比亚迪、深圳比克已在全球锂电池市场占相当大的市场比率，急 起直追日韩商。 目前中国大陆锂电池产业正处于优胜劣汰的发展过程，唯具有技术和品牌优 势的厂家，才有机会获得更大的市场空间。
2016/9/6
隔膜：一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电 子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电 过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯 （PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。
3.工作原理：
当外部电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电 路跑到负极上,锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过” 隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的 电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反的， 以LiFePO4为例，其化学反应方程式为：
2016/9/6
汽车用动力锂电池市场分析（一）
全球锂电池市场规模（亿美元）预测
From： IIT 中信建设研发部
1. 目前全球锂电池主要满足手机，笔记本电脑，PDA等电子产品 需求，市场规模为50亿美元。 2. 未来5年、10年左右，电动汽车将推动锂电池市场规模达约110、 550亿美元规模。
2016/9/6
磷酸铁锂工作原理图
宏观图
微观结构图
LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过 聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中 的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。
2016/9/6
磷酸铁锂的特点分析（一）: 优点
1. LiFePO4电池的标称电压是3.2 V（稳定的放电平台）、终止充 电电压是3.6V、终止放电压是2.0V ; 2. 比容量大，高效率输出：标准放电为2～5C、连续高电流放电 可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C； 3. 工作温度范围宽广（-20 ℃ ——＋75 ℃ ），高温时性能良好： 外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可 达160℃，电池内部结构安全、完好； 4. 即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性 最好； 5. 极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；实 验室制备的磷酸铁锂单体电池在进行IC的循环测试时，循环 寿命高达2000次。
动力锂电池
磷酸铁锂电池
2016/9/6
发展电动汽车用动力电池的社会意义：
1.减少对石油的依赖程度；
2.减少CO2的排放量，减缓全球温室效应；
3.优良的电池性能有助于改善汽车的整体性能；
2016/9/6
减少对石油的依赖程度
中国原油需求和消费图
中国石油总需求供需缺口
1. 《BP世界能源统计2006》的数据表明，以目前的开采速度计算，全球石油储 量可供生产40年，煤炭可用160年，对于我国这样一个多煤少油的国家而言， 发展锂电池新能源应用势在必行。
2016/9/6
பைடு நூலகம்
全球主要锂电池企业08年Q4市场占有率
From：IIT 中信建设研发部
2016/9/6
全球主要锂离子电池企业的投产和生产计划
2016/9/6
From: 申万研究 2009、05
目前国内锂电池生产结构分析
随着国内锂电池产业链的逐步完善，以及应用市场需求的逐步扩大，锂电池 市场将呈现持续性增长的趋势，加上中国作为一个低廉的劳动成本和丰富的 原材料资源大国，锂电池市场格局将不再被日韩厂商所主导。
2016/9/6
磷酸铁锂的特点分析（二）: 优点
6. 过放电到零伏也无损坏，零电压存放7天后电池无泄漏，性能良 好，容量为100%；存放30天后，无泄漏、性能良好，容量为 98%；存放30天后的电池再做3次充放电循环，容量又恢复到 100%。 7. 可快速充电，自放电少，无记忆效应：可大电流2C快速充放 电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起 动电流可达2C, ； 8. 低成本； 9. 对环境无污染。
2. 2009年我国石油对外依存度提高2.5个百分点，已到达53%。 3. 目前，我国原油消费60％用于交通用油，所以如何降低交通用油量，减少对 原油进口的依赖程度有重要的意义。
2016/9/6
减少CO2的排放量
1. 中国目前是世界上第二大CO2排放国，WWF预测到2010年中 国将成为全球第一大CO2排放国，中国面临着越来越大的碳 减排压力。 2. 从OICA的统计数据来看，汽车尾气排放已占据CO2排放总量 的16％，因此，推广使用清洁能源汽车，是势在必行的一项 重大举措。
汽车占CO2排放量的16％
2016/9/6
From：OICA
发展电动汽车用动力电池的经济意义：
1. 电池是目前新能源汽车技术和成本上最大的瓶颈，同时也是 新能源汽车产业链中利润最丰厚的一环，而且丰厚利润将长 期维持； 2. 动力电池行业从无到有，市场容量从目前的十几亿到2018年 的约325亿，未来几年是十几倍的增长，巨大的增长空间将 使整个产业链受益。 3. 电动汽车将带动与产业配套的相关设备产业飞速发展，如充 电站，充电适配器，大功率充电设备连接器等。
汽车用动力锂电池市场分析（二）
3. 国内已经有完整的锂电池产业链，比亚迪、比克等已居全球锂 电池行业前列，且在动力电池关键的电池组成领域并不落后国 外厂商（比亚迪全球第一个推出商用插电式混合动力汽车 F3DM，天津力神将与迈尔斯合作生产动力电池），产业整体 的规模和技术竞争力并不明显落后于国外。
4. 动力电池和电动汽车目前面临的最大挑战是降低成本，中国企 业在降低电池制造成本中能发挥比日、美企业更大的作用。
2016/9/6
4.锂电池分类：
聚合物锂电池和锂离子电池主要区别在电解质，锂离子电池的电 解质是液态的，聚合物电池的电解质是胶体型、或者固态聚合物。 聚合物锂电池的反应原理和锂离子电池一样，一般以软包的形式， 形状可塑性强；锂离子电池一般做成圆柱形或者方形。从安全角 度来讲，聚合物锂电池比锂离子电池更安全。
2016/9/6
5.锂电池充电曲线（ cc－cv模式）
恒压模式一般被称为涓流充电，其电流一般很小（降到0.1C以下） ，一般用 2016/9/6 整个充电时间的1/3充满容量的1/10。
6.锂电池产业链：
在上游原材料中，正极材料是锂电池中最为关键的原材料， 直接决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时也是锂电 池成本占比最高的材料，约占锂电池电芯材料成本的1/3左右。
电芯生产由于生产工艺和技术相对成熟，在有稳定的正极材料货源情况下， 国内大部分锂离子电池厂商均能生产出磷酸铁锂电芯。
由于制造动力电池 涉及到电芯的组合，必须保证电芯的一致性，这样对电池 的生产设备提出了更高更专业的要求，所以设备资金投入很大，一般来说， 建设一条磷酸铁锂电芯生产线至少需要 5000万元的启动资金。创业企业在进 入这一领域有一定的难度，传统的电池生产企业将具有较大的优势。
2016/9/6
中国对新能源汽车的政策
3. 《汽车产业调整和振兴规划》： 我国2009年3月发布的《汽车产业调整和振兴规划》中，对发展新能源汽车制 定了大致目标：未来三年，中国将形成50万辆纯电动混合动力和普通型混合动 力新能源汽车产能。到2012年，新生产汽车中将有10％是节能与新能源汽车， 新能源汽车产值有望达到5000亿元。
2016/9/6
全球动力锂电池的总容量需求增长趋势
From：IIT报告
2010－2013年全球动力锂电池汽车对锂电池的总容量需求的复合增长率为116％， 2013－2018年的复合增长率将保持在26％，2009年小型锂电的总容量需求约为 48亿Wh，预计2018年动力锂电池的总容量需求将达到350亿Wh，增长约6.3倍。
2016/9/6
1. 定义：
锂电池技术背景
锂电池的全称应该叫锂离子电池（简称LIB），在20世纪90年代 初索尼公司将锂电池产业化。它以碳为负极，以含锂的化合物作 正极；在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是 锂离子电池名称的由来。
2.内部结构：
锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。 正极：由含锂的过渡金属氧化物组成，常用的 材料有钴酸锂、 锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。 负极：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相碳微粒 电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiFL6）加 上有机溶剂配成。（六氟磷酸锂由五氯化磷和溶解在无水氟化 氢中的氟化锂反应结晶而成）
2016/9/6
正极材料——磷酸铁锂
磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP，也叫锂铁磷）电池是指用磷酸 铁锂作为正极材料的锂离子电池，其工作原理和锂离子电池是 一样的。 •LiFePO4正确的化学式为LiMPO4，（M 可以是任何金属，如 Fe，Co，Mn，Ti等）。 •其物理结构为橄榄石结构，从结构来看，可以用在锂离子电 池的正极材料还有AyMPO4, Li 1-xMFePO4, LiFePO4.MO等都 可以做正极材料。 •其特色是不含贵重元素，原料价格低且磷，铁，锂在地球上 的资源含量丰富，供料不会存在很大问题。 •除具有锂电池的共性特点外，还有一些特有的优点，比如其 工作电压适中（3.2V），容量大(170mAh/g)，高放电功率，可 快速充电且循环寿命长（高达2000次），在高温与高热环境 2016/9/6 下的稳定性高。`