锂电池相关材料

对锂电池产业的初步认识

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一、电池分类

一次电池：也称为原电池，活性物质只能使用一次的电池，如：一次性碱性电池

二次电池：经充电后可继续使用的电池，包括：铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池

太阳能电池：通过光化学反应转化为电能，可分为：多晶硅电池、非晶硅薄膜电池等。

燃料电池：将燃料与氧化剂中化学能直接转化为电能的发电装置。外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”

二、电池性能比较

（一）上游：正极材料、负极材料、隔离膜、电解液

1、正极材料：中国目前正极材料主要包括钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂。

几种锂电池正极材料性能比较

钴酸锂依然是国小型锂电领域正极材料的主力；三元材料和锰酸锂主要在小型锂电中应用，在电动自行车和电动工具中也有部分使用；磷酸铁锂目前主要使用在电动工具盒电动汽车领域。

随着动力电池的发展，国厂家大多倾向于采用磷酸铁锂材料。它是一类新型的锂离子电池用正极材料。该类材料具

有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性等特点，特别适用于动力电池。它的出现是锂离子电池材料的一项重大突破，现已成为各国竞相研究的热点。目前磷酸铁锂被认为是最有发展前途的动力电池正极材料。

国主要动力电池中游厂商生产磷酸铁锂产能情况：贝特瑞800吨/年，斯特兰500吨/年，北大先行500吨/年，国轩500吨/年，华鑫500吨/年，天骄350吨/年，锂先锋200吨/年，卓能200吨/年。

动力锂电池的发展给锂电正极材料的成长带来了巨大的市场空间，应用于这类材料在未来的增长趋势明显。据IIT(日本对动力锂电池能量需求的预测：2010年到2012年动力锂电池汽车对锂电能量的需求增长率为137%，预计2018年动力锂电池的总能量将达到350亿Wh，而2009年小型锂电的总能量需求约为48亿Wh.。

分析动力锂电的能量需求及汽车锂电生产商对正极材料的选择，按照锰酸锂的能量密度约370Wh/kg，磷酸铁锂约432Wh/kg，三元材料约525Wh/kg为计算依据，未来10年世界动力锂电正极材料市场需求变化趋势如下：

未来10年世界动力锂电正极材料市场需求变化趋势单位：吨

总体来看，锂电正极材料行业正处于朝气蓬勃的青壮年期，将长期处于快速增长阶段。在未来10年将保持年均22.8%的增长率，尤其是2012年动力锂电池的大规模商业化将使得锂电正极材料需求量的年增长率超过40%，市场总量将超过8万吨。

未来10年锂电正极材料产量预测单位：吨

2、负极材料：一般为各种碳材料和和金属氧化物，锂离子电池广泛采用碳材料种类繁多，目前研究很多且很成功的碳负极材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂变聚合物和裂解碳等碳负极材料。与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，且国已经实现产业化，行业前三甲企业是贝特瑞、杉杉、海容，基本上能够满足国市场需要。

3、隔离膜：锂电池隔离膜成本占电池成本的三分之一，隔离膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料，目前国厂商基本依赖从日本、国、美国等国的进口，隔膜这一高技术附加值与高利润附加值材料的国产化进程将是降低锂电池成本的主要突破领域，主要难点是符合材料、厚度、强度、

孔径等。隔膜是锂电池材料术壁垒最高的一种附加值材料，毛利通常达到40%以上，占了锂电池成本的20%-30%，国能生产隔膜的企业仅有星源科技和金辉高科两家，两家技术相对成熟；大部分依赖进口，市场主要被日本旭化成工业、东燃化学、美国的CeLGard等公司把持。隔膜具有典型的“高技术、高资本”等特点，而且项目周期很长，投资风险较大，国很多企业不感兴趣。

4、电解液：电解液占锂电池成本的12%左右，毛利接近40%。目前国电池生产商电解液配套也基本实现国产化。电解液在3-5年依旧是产业，一个软肋是，电解液主要原料为六氟磷酸锂，占电解液成本的50%左右，其中生产成本10万元/吨，售价40万元/吨，毛利高达75%，国却没有企业能生产。目前被关东电化学工业等几家日本企业把持。除杉杉股份外，国主要生产电解液的企业还有华荣化工、赛纬电子、金牛、金光、天赐等10家企业。

（二）锂电池

所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。

自锂离子电池大规模商用化以来，凭借其优异的性能，不断攻城略地，现已牢牢占据二次电池的高端市场。但在较

长一段时间，世界锂离子电池市场基本是日本一家独霸的局面。最近几年中国和国奋起直追，目前世界锂离子电池市场已经呈现出中、日、三足鼎立的格局。锂离子电池的发展呈现出多方向并举的局面。

锂离子电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基材、隔离膜和罐材等。其中，正极材料是锂电池中最为关键的原材料，由于正极材料在锂离子电池中占有较大比例（正、负极材料的质量比例为3:1-4:1），因此它决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时由于锂离子电池正极材料在电池成本中所占比例可高达40%左右，所以其成本也直接决定电池成本的高低。应该说是锂离子电池正极材料的发展引领了锂离子电池的发展。

锂离子电池的研究是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等众多学科的交叉领域。目前该领域的进展已引起化学电源界和产业界的极大兴趣。可以预料，随着电极材料结构与性能关系研究的深入，从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是继镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间，市场前景最好、发展最快的一种二次电池。

（三）下游：手机行业、笔记本行业、电动工具行业、电动车行业

1、手机行业：09年手机锂电池需求量达到20亿组。2008年，我国移动用户新增9392.4万户，用户总数为6.41亿户，每百人移动拥有量达到47.3部，比2007年增加6.2部，全行业手机产量为5.6亿部，同比增长2%。2008年全球手机出货量达到11.8亿部，同比增长3.5%，我国境生产手机占47.5%，与07年基本持平。09年全球手机出货量将下降2-5%，我国手机出口量占生产量的60%以上，外需下降对行业造成较大影响，而3G建设将带动手机市场投资增加和市场扩大。

2、笔记本行业：09年锂电池需求量为10亿组，对锂离子电池的第二大用户手提电脑而言，因轻薄、便利、随处可用等优点对台式机的有很强的替代性，2007年全球NB渗透率（替代台式机）已达39%，未来在移动网络趋于完善的情况下，NB渗透率仍保持较快发展，将进一步带动锂离子电池和电解液未来需求的快速增长。

3、电动工具行业

目前发达国家的电动工具市场已经较为成熟，但随着发展中国家及东欧的快速崛起，预计全球动力工具的需求在2009 年前仍将以 5%/年的速度增长。目前全球电动工具一年需要 7 亿多颗电池，其中只有略高于 1 成的量是用锂电池及镍氢电池，镍镉电池仍为主要材质，但因镍镉电池的环境污染性，欧美国家已逐渐用法令限制其适用围，其中电动