磷酸亚铁锂的市场发展前景

5€/g
1st g
15€/g 2nd gHale Waihona Puke Baidu
25€/g 3rd g
95€/g 4th & onward
2015
2020
Post 2020
Regulation pushes OEMs to reduce the fleet average emission by 30% to 34% by 2020
(g/km) 160 140 120 100 80
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
- Clariant的磷酸亚铁锂降低了系统的复杂性，提高了系统的安全性
磷酸亚铁锂是唯一商业化的能保证 安全的正极材料
安全性
在电极层面解决安全问题能极大地 降低电池发生事故的可能性
Clariant Life Power® P2
磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战 -结构内在的安全性是磷酸亚铁锂材料最坚实的优势
1 过热 2 过充或过放 3 短路
• 冷却不充分 • 外部热源
• BMS失效导致电池包中单体电
池的不平衡
• 内部短路：电芯失效，异物穿透，
制造缺陷
• 外部短路
可靠的安全措施应该包括: 降低热失控发生地可能性 一旦发生事故，降低事故造成的危害
Source : Altenergymag
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
当电池系统需要在较高温度下工作或者需要较长的循环寿命时， LFP电池的性价比更高
LFP/LAB 5-Year使用成本对比
2.5 2.0
成本平衡点
1.5 1.0 0.5 0.0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1,000 Cycles/year 25° C 33° C 41° C
AGM
一般 2x value 差 2-5 years 差 ~ 50% 一般 1-3 years 好
LFP
差 3x value 好 > 10 years 好 Up to 100% 好 > 10 years 一般
差
差
差
好
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
放电深度DOD的影响

医疗 电信备电 交通工具 储能
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
LFP 以更少的容量和重量提供更长时间优异的性能
性能指标
放电倍率 充电倍率 低温性能 高温稳定性 循环寿命 重量 体积，尺寸
Flooded
一般 差 一般 最低 -20C 差 最高25C 差 ~300 差
磷酸亚铁锂电池替换铅酸电池的优势 迅速发展的机动车微混启动电源市场 三元材料和磷酸亚铁锂的对比 小结
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014
磷酸亚铁锂材料目前的市场应用
磷酸亚铁锂材料的优势和面 临的挑战
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
Average Carbon Discharge coating Voltage** (%) 3.45 3.85 1 0
Cost ($/kg) 20 25
* Composition: Ni 4/9, Mn 4/9, Co 1/9 see also Modeling the Performance and Cost of Lithium-Ion Batteries for Electric-Drive Vehicles; P. A. Nelson, K. G. Galleger, I. Bloom, D. W. Dees; Argonne National Laboratory, Report ANL-11/32, 2011 ** Voltage versus Li
使用温度的影响：
使用环境温度越高，铅酸电池的循环寿命就越低
温度由25° C升高到33° C，铅酸电池的循环寿命减少50%! LFP电池基本不受影响 在40° C环境下工作1小时+在 20° C 环境下1小时对铅酸电池的损害大于在30° C下的2个小时 世界上绝大多数地区的年平均温度在25° C以上，甚至在一些寒冷的地区，其夏季气温也经常超过 25° C 电池的绝缘材料往往进一步抬高电池系统的温度
In the above calculation, advanced AGM is used as a benchmark of LAB while the cycle life of LFP battery is assumed at 3,000 cycles at room temperature. Cost of AGM and LFP battery is estimated respectively at $120 and $500 on kWh basis. 5 years of service life is assumed for both types of batteries.
磷酸亚铁锂的市场发展前景
第三届中国锂电池正负极材料 研讨会 2014-03-06
Tony Chen 陈卫 BL BM 23.02.2014
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014
目录
磷酸亚铁锂材料目前的市场应用 磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
传统铅酸电池的应用领域
迅速发展的机动车微混电源市场
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 迅速发展的机动车微混电源市场
欧洲议会通过更加严厉的 CO2 排放法规促使汽车生产商采取行 动
CO2 排放目标 (g/km)
130 95
68~78
(Indicative)
法规的原则
以汽车厂商年度新注册车辆为目标 仅针对所有车辆的平均值 不达标的处罚非常严厉
VRLA
一般 差 一般 最低 -20C 差 最高25C 差 ~300 差
AGM
差 差 好 最低 -30C 差 最高25C 差 ~300 差
LFP
好 >25C rate 好 >25C rate 一般 最低 -20C 好 可达45C 好 >3000 好
一般
一般
一般
好
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
(Source: Int’l Council of Clean Transportation) Fleet emission per OEM 2011 and gap from 2020 target CO2average emission target for OEMs by 2020:in 93~101g/km
Other appliactions 8%
Other vehicles 6% E-bike 9%
Transport vehicles (incl. forklifts) 9% UPS (incl. base stations) 10% Motorcycle starter battery 6%
Source : Industrial Technology Research Institute IEK, 2011
154
34%
145
30%
137
30%
134
31%
132
30%
Daimler
BMW
VW
Renault
Ford
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 迅速发展的机动车微混电源市场
降低CO2排放的各种措施
措施 CO2 减排 投资
轻量化
高
高
电动化
高
高
ICE 优化
中
中
微混
中
低
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 迅速发展的机动车微混电源市场
48V 独立系统 优点
• 结构简单 • 减重+额外电能
48V 双系统
• 额外电能
12V 独立系统
• 减重 • 额外电能 • 即插即用方案 • 系统尚未成熟无法全 面替换铅酸电池
12V 双系统
• 成本最低 • 即插即用方案
• 产品供应链尚不成熟 • 切换到48V 体系的成 本较高 • 以往 42V 体系失败的 教训
Automobile starter battery 52%
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
磷酸亚铁锂电池替换铅酸电池的优势
- 更低的使用成本
铅酸电池的主要优势是较低的初始采购成本 铅酸电池的各种不足导致更高的使用成本
LFP 电池已经在很多领域解决了铅酸电池的不足，成为替换铅酸电池的有力挑 战者 在以下应用领域LFP电池已经开始成功替换铅酸电池:
• 2012年全球铅酸电池市场达到300亿美元 • 铅酸电池市场继续增长但增速明显低于其他电池技术
Source : avicenne, 2013
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
传统铅酸电池的应用领域
Global LAB market by application (2010)
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 迅速发展的机动车微混电源市场
不同微混系统的成本
Battery System
48V Standalone

48V Dual
12V Standalone
12V Dual
Standalone is a microhybrid system based solely on LIB as a full scale replacement of LAB while dual system represents one with additional LIB on top of the existing LAB
微混是目前性价比最高的解决方案
燃油的经济性
目标区域
20~30% 全混
混动成本
6,000$
15~20% 10~12% 微混 浅混
电驱动
力矩辅助
能量回收
300~500$
起停
(Source: Valeo)
Micro hybrid
Full hybrid
(Source: CleanTech Investment, 2012)
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战 -磷酸亚铁锂材料不会导致热失控
不同正极材料安全性对比 LCO
不安全
NCA
NMC
LMO
LFP
非常安全
ARC measurements on 18650 full cells from D. Doughty, P. Roth, The Electrochemical Society Interface, Summer 2012
放电深度越大，铅酸电池的循环寿命越短 铅酸电池的放电深度要控制在30%才能达到LFP电池75%放电深度下的循环寿命 在 25° C 环境下，铅酸电池的容量要达到LFP电池的2.5倍才能达到和LFP电池相当的循环寿 命
Source : Altenergymag
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
一致性 性能
缓解电池包和系统层面上对安全措 施的压力
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
磷酸亚铁锂材料的优势和面临的挑战
- NMC三元材料带来的挑战
Specific Capacity (mAh/g) LFP NMC 441* 160 175
Density (g/cm³ ) 3.6 4.65
磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
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第三届中国锂电池正负极材料研讨会2014, 磷酸亚铁锂材料未来市场发展方向
传统铅酸电池的应用领域
50 40 USD billion 30 20 10 0 1990 2000 2010 2012
Li-ion, NiMH, NiCD and other batteries Lead Acid Batteries
LFP较高的初始采购成本可以通过更长的循环寿命和 优异的性能得到补偿
性能指标
初始成本 10年使用寿命 可用的放电深度 日常维护 再生 安全及对环境的影响
Flooded
好 1x value 差 2-5 years 差 ~ 50% 一般 1-3 years 好
VRLA
好 1.5x value 差 2-5 years 差 ~ 50% 一般 1-3 years 好