动力锂离子电池行业调研报告.docx

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动力锂离子电池行业调研报告

第一章动力锂离子电池行业简介

1.1新能源汽车及动力电池简介

1.1.1新能源汽车简介

1、定义

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

2、分类

图表1-1新能源汽车的分类

序号

分类依据

类别

按动力源

混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（EV）、燃料电池电动汽车（FCV）氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车

按车载电池

镍氢电池动力汽车、锂电池动力汽车、燃料电池动力汽车

3、新能源汽车发展趋势

新能源汽车发展路径：

普通HEV→插电式HEV→纯电动汽车→燃料电池电动汽车。

图表1-2新能源汽车工作原理

动力类型

驱动方式

工作原理

环保

机电混合型

混合

动力车

（HEV）

内燃机+电机驱动

（普通HEV）

动力以内燃机为主，无外接电源，电机在汽车起动时单独工作，加速、上坡时辅助内燃机工作。

油耗比普通汽车降低20%-40%

内燃机+电机驱动

（插电式混合动力，PHEV）

外接电源为电池充电，电池电量充足时单独驱动汽车行驶，电能耗尽时，启动内燃机工作模式。

以电能为主，油箱储油作为备用。

油耗比普通汽车降低50%-80%

电力型

纯电动车

（EV）

电机驱动

依赖自身携带的储能电池为动力来源，储能电池依靠外接电源充电。

零油耗

燃料电池车

（FCV）

电机驱动

依靠自身携带的氢、甲醇、天然气等燃料，通过电极反应充电，驱动车辆行驶。

零油耗

图表1-3新能源汽车发展趋势

在目前的技术条件下，由于纯电动汽车的电池介质、续航能力、性能以及相关配套设施不健全（如充电站建设），混合动力汽车成为当前发展新能源汽车的过渡选择。

1.1.2新能源汽车动力电池简介

应用于电动车（电动汽车、电动自行车等）的电池，即我们俗称的动力电池。

目前常用的或正处于开发阶段的动力电池包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池。

目前商业化最成功的是镍氢动力电池，锂离子电池则是下一步研发的重点，而燃料电池被认为是最终目标。

图表1-4各类动力电池性能对比

铅酸电池

镍氢电池

锂离子电池

燃料电池

液体锂离子电池

聚合物锂离子电池

正极

二氧化铅

氢氧化镍

锂化合物

氧极

负极

海绵状铅

储氢合金

炭材料

燃料极

电解液

稀硫酸溶液

氢氧化钾

液体电解液

聚合物电解液

电压（V）

2.0

1.2

3.7

0.6-0.8

比能量（Wh/kg）

30-45

60-80

110

155

500

比功率（W/kg）

150-400

160-230

300

315

100

体积比能量

（Wh/L）

60-80

150-200

200-280

＞320

1000

循环次数（次）

300-500

500-1000

＞1000

＞2000

每月自放电率

4-5%

30-35%

＜5%

极低

工作温度（℃）

-20~60

20~60

0~60

20~60

20~105

有害物质

铅

优点

原材料丰富、廉价、技术成熟

高倍率放电性好、耐充放电能力强、耐过充放能力强、寿命长、高低温性能好、安全性好

能量密度高、平均输出电压高、输出功率大、自放电率小、无记忆效应、可快充、寿命长。

能量密度高、寿命长、自放电率最低、安全性好不易燃烧、不需串联就可制成大电池、不需要使用传统隔膜材料、更易于大规模工业化生产

比能量高、能量转换率高、性能稳定、安全性好

缺点

比能量低、寿命短、耐过充放差、污染环境

自放电率高

成本高、须保护电路、防止过充放、热不稳定性、可能发生燃爆、安全性低

成本高

弱低温性能

成本很高、寿命短、电流小、比功率小、难充电

主要应用

（应用趋势）

汽车起动电池、电动自行车电池

普通HEV

HEV、PHEV、EV

燃料

电池汽车

技术成熟度

成熟

成熟（技术性能接近理论极限）

发展期

起步阶段

图表1-5其它动力电池

序号

名称

正极

负极

电解液

优缺点

镍镉蓄电池

氢氧化镍

镉

氢氧化钾

氢氧化钠

有较强的耐深度放电能力，质量轻、寿命长，但价格高且金属镉有巨毒，耐高温性能较差。

铁镍蓄电池

氢氧化镍

海绵状铁

氢氧化钾

特点与镍镉蓄电池相同，但使用中需定期加水，价格也高。

钠氯化镍蓄电池

氯化物

液态金属钠

B″2Al2O3

NaAlCl4

银锌蓄电池

氧化银

锌

氢氧化钾

能量高，质量轻，温度特性稳定，但价格高，寿命短。

钠硫蓄电池

熔融硫

熔融的钠

B2氧化铝矾土陶瓷管

容量大、质量轻，但使用寿命短，且正、负极板物质必须是高温熔融状态（300-350℃），为此必须有特殊的加热装置。

锌空气电池

锌

氧

氢氧化钾

比能量大，性能稳定，安全性好，自放电率低，回收再生方便。

铝空气电池

高纯度铝

氧

氢氧化钾和氢氧化钠

比能量大，质量轻，回收再生方便，成本也低，但比功率较低，充电和放电速度比较慢，电压滞后，自放功率较大，需防止电池工作时的过热。

太阳能

蓄电池

直接将太阳能转变成电能，用硅作为原料，太阳能蓄电池除了光电转换率低以外，还存在成本高的缺点。

超容量

电容器

高能量密度的储能元件，能存储大量电荷，且能迅速地充放电。

飞轮电池

利用高速旋转的飞轮来贮存能量，当飞轮加速旋转时从外界吸收能量，此为“充电”；而当飞轮减速时释放能量，此为“放电”。

比能量己超过最好的化学电池所贮存的比能量。

1.1.3电池性能对新能源汽车性能的影响

动力电池的性能对新能源汽车性能的影响如图表1-6所示：

图表1-6电池各项性能对新能源汽车性能的影响

1.2动力锂离子电池相关定义及其构成

1、定义

锂离子电池（Li-ionBatteries）是由锂电池发展而来，是以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，其充放电过程是由锂离子在电池正负极中的脱出和嵌入实现的。

应用于电动车（电动汽车、电动自行车等）的锂离子电池，称之为动力锂离子电池，是动力电池的一种。

2、分类及应用领域

根据正极材料的不同，可将动力锂离子电池分为：

钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池以及三元材料电池。

图表1-7动力锂离子电池的分类

正极材料

钴酸锂LiCoO2

二元材料

三元材料

锰酸锂LiMn2O4

磷酸铁锂

LiFePO4

镍钴酸锂LiNiCoO2

镍锰酸锂LiNiMnO2

钴镍锰酸锂

LiCo1/3Ni1/

3Mn1/3O2

工作电压

3.6V

3.7V

3.3V

材料电容量

160mA/g

180mA/g

160mA/g

190mA/g

110mA/g

160mA/g

循环寿命

＞500次

＞1000次

价格

高

较高

低

较低

安全性

低

较低

较好

好

应用领域

小型电池

动力电池

根据电解质的不同，可将动力锂离子电池分为：

液体锂离子电池和聚合物锂离子电池。

其具体参数见图表1-4各类动力电池性能对比。

图表1-8液体锂离子电池和聚合物锂离子电池的区别

3、构成

图表1-9动力锂离子电池的构成及主要材料

序号

组成部分

常用材料

正极

钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂

负极

石墨、石墨化碳、改性石墨、石墨化中间相碳微珠

隔膜

聚乙烯或聚丙烯孔膜

电解液溶剂

碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、二甲氧基乙烷（DME）

电解质

六氟磷酸锂（LiPF6）

1.3动力锂离子电池行业现状

1.3.1行业发展现状

目前我国电池生产厂家超过千家，其中蓄电池企业800多家。

传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟，但它们用在汽车上作为动力电池则存在较大的问题。

目前，越来越多的汽车厂家选择采用锂电池作为新能源汽车的动力电池。

近几年，我国的汽车锂电池产业，从无到有，从小到大，发展很快，生产能力仅次于日本。

在国家科技项目的重点支持下，我国动力锂电池关键技术、关键材料和产品研究已经取得重大进展。

虽然小容量功率型动力锂电池技术和产品与国外相比仍有一定差距，但大容量动力锂电池产业发展已经处于国际领先水平。

单体动力电池的特性，已经具备推广应用的条件。

动力锂电池产业已经进入到产业化建设和推广应用的关键阶段。

动力锂电池产业化进程已经处于国际领先地位。

1.3.2亟待解决的问题

1、技术范畴：

加快新型动力锂电池成组应用技术和设备研究。

主要是新兴动力锂电池块和总成集成关键技术、关键零部件和产品研究。

目前已经具有基本成熟的技术储备，只要纳入国家规划体系，产业化有望在一两年内却实质进展。

2、产业化建设：

急需解决的是标准化体系、市场化的产品及其技术保障体系建设。

上述问题已经成为制约产品发展的主要问题，能否迅速改变上述局面，是能否顺利进入产业化建设和推广应用的历史新阶段，推动新型动力锂电池产业持续、健康、快速发展的关键。

1.4国际锂离子电池发展现状

长期以来，许多发达国家把电动汽车列为主要攻克的目标，美国支持多个国家实验室和企业一起承担车用锂离子电池的开发工作。

欧盟则制定了高比能量蓄电池的发展计划，采用规划和计划的手段，保证了基础研究的连续性，并不断产生出阶段成果。

日本在锂离子电池领域具有垄断地位，索尼、三洋电机、松下电池、NEC等著名公司都建有大规模锂离子电池生产厂，而且大多数制造商除了保持和扩大原有品牌的产量外，都在利用各自的优势开拓锂离子动力电池新产品。

总的来看，日本仍然是动力锂离子电池技术领先的国家，其动力锂离子电池及其关键材料量产技术已经成熟，性能已几乎满足电动汽车需求。

第二章行业市场分析

2.1市场规模与潜力

2.1.1国内市场规模

如果《汽车产业调整和振兴规划》得以实现，则2011年我国新能源汽车销量将达到50万辆左右；而科技部部长万钢给出了“到2012年，国内有10%新生产的汽车是将是节能与新能源汽车”的目标，如实现，国内新能源汽车将达到年产100万辆的规模，则动力锂离子电池市场规模可达到150亿。

而如果按照客车计算，这一数值还将提高3倍——每辆混合动力客车的电池需求是轿车的4倍。

图表2-1国内锂离子电池市场容量预测

年份

电动汽车销量（万辆）

锂离子电池占动力电池比例

锂离子电池需求量（万只）

锂离子电池均价

（万元/人民币）

市场总额

（亿元/人民币）

2010

20%

2011

20%

2012

100

30%

150

注：

2007年混合动力汽车销量1434辆，2008年约3000辆，2009年客车销量4034辆，乘用车310辆。

2009以后，政府加大对发展新能源汽车的支持力度，新能源汽车发展政策密集出台（具体政策见第三章）。

2.1.2国际市场规模

动力锂离子电池国际市场主要分布在混合动力车（HEV）、电动工具、电动自行车及电动代步车领域，预测2010年国际市场将达到280亿元人民币。

具体分布如下：

1、混合动力车市场。

目前日本和美国的混合动力车销量占汽车总销量的比重均不超过2.5%，但其产业化环境已经成熟；美国、日本和欧洲也逐渐将重心放到混合动力汽车上，未来将大批量生产。

因此，美国和日本将是动力锂离子电池的主要国际市场。

图表2-22010全球HEV电池市场规模测算

2006

2007

2008

2009

2010

全球汽车产量（万辆）

6950

7310

7574

7650

7880

HEV数量（万辆）

100

150

210

HEV占有率

0.58%

0.82%

1.30%

1.96%

2.66%

锂离子电池渗透率

20%

锂离子电池市场

（亿元/人民币）

210

2.其他市场

图表2-32010年全球其他市场规模测算

全球产量或规模

电池产值

（亿元）

锂电池渗透率

动力锂离子电池

市场规模（亿元）

电动工具

1.82亿台

330

10%

电动自行车

2500万辆

335

10%

33.5

电动代步车

120万辆

10%

3.3

合计

69.8

2.2客户需求分析

2.2.1市场分类

根据动力锂离子电池的用途，可将其客户群体分为以下几类：

1）电动汽车领域；

2）燃油汽车、摩托车领域；

3）电动摩托车领域；

4）电动自行车领域；

5）电动工具领域；

6）其他市场应用：

矿灯电源、UPS、通信、航天、军事及其他。

2.2.2主要新能源汽车厂商对动力电池的选择

目前来说，由于以钴酸锂为正极材料的电池安全性不高，且价格昂贵，而以磷酸铁锂为正极的电池在技术上还不成熟，故全球主流车厂主要选择锰酸锂动力电池作为锂电动汽车的配套电池。

图表2-4部分汽车制造商锂离子电池的选择及其供应商

汽车制造商

锂离子电池类型

电池厂商

股东厂商

大众、福特、本田

锰酸锂/镍钴锰三元

三洋电机

三洋

丰田、三菱

镍钴锰三元

PEVE

丰田、松下

日产、雷诺

锰酸锂

AESC

日产、NEC

本田、三菱

镍钴锰三元

GS汤浅

汤浅

大众

锰酸锂

东芝

通用

锰酸锂/镍钴锰三元

HEV

日立、神户

通用、现代

锰酸锂

CompactPower

LG化学

宝马、戴姆勒

锰酸锂

SBLiMotive

三星、博世

通用、福特、宝马、戴姆勒

镍系（镍钴铝）

JCS-SAFT

江森自控、SAFT

通用、戴姆勒

磷酸铁锂

A123Systems

GE、MIT等

ThinkNordic

锰酸锂

EnerDel

Enerl

Phoenix

锰酸锂

AltairNano

比亚迪

磷酸铁锂

比亚迪

京华、中通

锰酸锂

盟固利

中信国安

图表2-5国内主要新能源汽车电池类型选择

车型

电池型号

生产公司

HEV

轿车

长安汽车

杰勋HEVSC7152

40QNYD6镍氢

中炬森莱

QNFT6-3镍氢

湖南神舟

比亚迪

QCJ7100ADM

FADM07309磷酸铁锂

比亚迪

华晨汽车

尊驰SY7181CSEBBB

3093210镍氢

江苏百乐

北京现代

新胜达Elantra

锂离子

LG化学

悦动LPI

锂聚合物

LG化学

奇瑞

A5SQR7130A217A

镍氢电池

中炬森莱

通用

别克君越SGM7240HAT

镍氢

美国Cobasys

一汽

红旗CA7130N

240QNYD6镍氢

中炬森莱或神舟

上海大众

奔腾CA7130N

40QNYD6镍氢

中炬森莱或神舟

帕萨特SVW7553FCV

锂离子电池

苏州星恒

纯电动轿车

吉利

熊猫电动车LC-E

锂离子电池

天津清源

Happy

Messenger

锂离子电池

天津力神

莲花

竞悦EV

聚合物锂电池

比亚迪

F3e

磷酸铁锂

比亚迪

长城

欧拉

锂离子电池

众泰

2008EV纯电动车

锂离子电池

奇瑞

S18纯电动轿车

磷酸铁锂

HEV城市客车

长安汽车

SC6442H

QNYD6镍氢

中炬森莱

QNFT6-3镍氢

湖南神舟

五洲龙汽

车

FDG6111HEVG

6FM150HD铅酸

深圳雄韬

南车时代

TEG6128SHEV

DY360-60-C1镍氢

江苏春兰研究院

中通客车

LCK6110GHEV

镍氢

春兰研究院

LCK6112GHEV

LP2770106AB锂离子

天津力神

北汽福田

福田BJ6123C6N4D燃料电池混合动力

DY336-80镍氢

北京有色研究院或泰州春兰

欧曼BJ6113C7M4D

IMC6-48锂离子

美国伊顿

BJ6113C7M4D

IMC6-48锂离子

美国伊顿

一汽解放

CA6124SH8

DY336-40镍氢

江苏春兰

京华客车

BK6129

DY336-40镍氢

江苏百乐

安源客车

PK6112AGH

6DM90铅酸

北京远望

安凯汽车

HFF6110GZ-3

5.5L铅酸

美国OPTIMA

宇通客车

ZK6110HGZ

QNFG40镍氢

泰州春兰

ZK6118HGZ

WX100-EV磷酸铁锂

万向电动汽车

ZK6126HGZ

QNFG60镍氢

泰州春兰

ZK6126HGZ1

IMC6-48锰基锂离子

美国伊顿

厦门金旅

XML6112PHEV1

YTS-5.5L铅酸

美国OPTIMA

东风汽车

EQ6122HEVEQ6122HEV1

280QFNG40-3镍氢

280QFNG40FG镍氢

湖南神舟春兰集团

吉江汽车

NE6111SHEV1

QNFG60镍氢

泰州春兰

纯电动城市客车

中通博发

LCK6128EV

SPIM23300260锂离子

中信盟固利

江苏常隆

马可YS6120DG

SPIM24300260锂离子

中信盟固利

ANX-1280-1磷酸铁锂

北京安耐信

京华客车

BK6122EV

SPIM23300260锰酸锂

中信盟固利

PUIFP46/153/287

磷酸铁锂

北大先行

上汽

南京依维柯

锂离子电池

天津清源

QY6720EV

锂离子电池

天津力神

上海万象

象牌SXC6120GD

ANX-1280-1锂电

北京安耐信

2.3市场区域分布与集中度分析

从地理分布来看，我国锂离子电池的生产厂家主要集中在广东、山东、江苏、浙江、天津等地，广东省锂电的生产量约占全国的2/3，多集中在深圳、东莞、中山等地，其中深圳又占广东全省锂电生产量的3/4，占全国产量的1/2。

从所有制来看，我国锂离子电池生产企业以三资企业为主（中外合资经营企业、中外合作经营企业、外商独资经营企业），国有企业与集体企业在行业总体中占很小的比例。

从市场集中度来看，我国锂离子电池行业集中度比较高，其中比较大的企业主要包括：

比亚迪股份有限公司、深圳比克电池有限公司、天津力神电池股份有限公司、湖南科力远新能源股份有限公司、春兰股份等企业。

图表2-6为原小型锂离子电池（手机、笔记本电脑等）等市场分布情况。

图表2-62009年1-11月全国锂离子电池产量分析

排名

企业

产品

产量（万只）

占比

深圳比亚迪锂电

锂电池

30011

28.33%

上海比亚迪

锂电池

15329

14.47%

天津力神电池股份有限公司

锂电池

10187

9.62%

三洋能源（北京）有限公司

锂电池

8860

8.36%

索尼电子（无锡）有限公司

锂电池

8578

8.10%

IPWOER科技（天津）有限公司

锂电池

7027

6.63%

珠海松下电池有限公司

锂电池

5725

5.40%

东莞新能源科技有限公司

锂电池

5236

4.94%

无锡松下电池有限公司

锂电池

4132

3.90%

飞毛腿（福建）电子有限公司

锂电池

3654

3.45%

河南思达高科技股份有限公司

锂电池

2054

1.94%

哈尔滨光宇电源股份有限公司

锂电池

1927

1.82%

三洋能源（天津）有限公司

锂电池

1728

1.63%

深圳知己迅联通讯有限公司

锂电池

949

0.90%

东莞市迈科新能源有限公司

锂电池

541

0.51%

2.4国内市场竞争格局

国内动力锂电池厂商中，产业化做得最好的当属比亚迪、天津力神、深圳比克和被日本TDK全资收购的东莞新能源（ATL）。

目前国内竞争格局形成三个梯队，如下表：

图表2-7国内市场竞争格局

公司

电池类型

合作整车厂商

第一

梯队

比亚迪

磷酸铁锂

自用

天津力神

锂聚合物、磷酸铁锂

天津清源电动车

深圳比克

磷酸铁锂

—

东莞ATL

锂聚合物

印度Teva电动车、大客车

第二

梯队

咸阳威力克

锰酸锂、磷酸铁锂

奥运大巴、海马、

吉利、东风日产

中信盟固利

锰酸锂、钴酸锂

奥运纯电动公交车

深圳天雷

磷酸铁锂

一汽客车

第三

梯队

苏州星恒

锰酸锂、磷酸铁锂

上海汽车

深圳聚能达

锰酸锂

电动自行车为主

广州国光

锂聚合物

广州公交

2.5行业发展趋势分析

1、动力锂离子电池发展趋势一

图表2-8动力锂离子电池发展趋势-1

三种材料的具体性能参数见图表1-7动力锂离子电池的分类。

相比较而言：

1、钴酸锂最大的问题是安全性差（150度高温时易爆炸）、成本高（钴价约50万元/吨，含钴60%的钴酸锂超过40万元/吨）、循环寿命短；

2、锰酸锂安全性比钴酸锂好很多，但高温环境的循环寿命更差（500次）；

3、磷酸铁锂因为高放电功率、成本低（约15~20万元/吨）、可快速充电且循环寿命长（1000次以上），在高温高热环境下的稳定性高（300度高温以上才有安全隐患），具有很好的安全性能，因而是目前最理想的动力汽车用锂电正极材料。

2、动力锂离子电池发展趋势二

图表2-9动力锂离子电池发展趋势-2

两类电池的性能对比见图表1-4各类动力电池性能对比。

根据爱尔兰市场调研机构预测，今后更多的厂商将开始生产锂聚合物充电电池。

锂聚合物充电电池与锂离子充电电池相比，形状能够简单地进行定制，而且具有容量大、安全性高等特点。

因此，随着锂聚合物充电电池的价格逐渐减低到锂离子充电电池的价格水平，锂离子电池很可能被锂聚合物电池取代。

2.6行业新进入者

目前进入或预期进入这一行列的公司主要分为六类，如下表：

图表2-10行业潜在进入者

类别

进入特征

举例

第一类

本身即是电池行业或锂离子电池的生产

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