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锂电池行业研究报告

一、锂电池概述

（一）锂电池的定义及分类

1、定义

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：

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Li+MnO2=LiMnO2

该反应为氧化还原反应，放电。

由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。

所以，锂电池长期没有得到应用。

但随着人们日益重视，锂电池已经重新回到人们视线，成为以后新能源的发展方向。

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2、分类

根据锂电池所用电解质材料不同，锂电池可以分为液态锂电池（lithiumionbattery,简称为LIB）和聚合物锂电池（polymerlithiumionbattery,简称为LIP）两大类。

聚合物锂电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。

它们的主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。

聚合物锂离子电池可分为三类：

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固体聚合物电解质锂离子电池。

电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。

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凝胶聚合物电解质锂离子电池。

即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。

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聚合物正极材料的锂离子电池。

采用导电聚合物作为正极材料，其能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。

由于用固体电解质代替了液体电解质,与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以提高整个电池的容量；聚合物锂离子电池还可以采用高分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。

此外,聚合物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。

基于以上优点，聚合物锂离子电池被誉为下一代锂离子电池。

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（二）主要特点

灵巧型便携式电子产品要求尺寸小、重量轻，但电池的尺寸及重量与其它电子元器件相比往往是最大的及最重的。

例如，想当年的“大哥大”是相当“粗大、笨重”，而今天的手机是如此的轻巧。

其中电池的改进是起了重要作用的：

过去是镍镉电池，现在是锂离子电池。

锂电池的最大特点是比能量高。

什么是比能量呢?

比能量指的是单位重量或单位体积的能量。

比能量用wh/kg或wh/l来表示。

wh是能量的单位，w是瓦、h是小时；kg是千克（重量单位），l是升（体积单位）。

这里举一个例来说明：

5号镍镉电池的额定电压为1.2v，其容量为800mah，则其能量为0.96wh（1.2v×0.8ah）。

同样尺寸的5号锂－二氧化锰电池的额定电压为3v，其容量为1200mah，则其能量为3.6wh。

这两种电池的体积是相同的，则锂－二氧化锰电池的比能量是镍镉电池的3.75倍!

另外，锂电池具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。

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锂电池的缺点是：

锂原电池存在安全性差，有发生爆炸的危险；钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差；锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电；生产要求条件高，成本高，价格昂贵，主要应用于掌上计算机、pda、通信设备、照相机、卫星、导弹、鱼雷、仪器等。

随着技术的发展、工艺的改进及生产量的增加，锂电池的价格将会不断地下降，应用上也会更普遍。

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（三）结构

以圆筒形锂离子蓄电池为例。

表面涂有活性物质的正负极与隔板组成的组件插入金属制电槽内。

1、正极

正极物质在锰酸锂离子蓄电池中以锰酸锂（LiMn2O4）为主要原料，在磷酸铁锂离子蓄电池中以磷酸铁锂（LiFePO4）为主要原料，在镍钴锂（LiNiCOO2）或镍钴锰锂离子蓄电池中以镍钴锂为主要材料，或以镍钴锰锂为主要原料（LiNi1/3Mn1/3CO1/3O2）。

在正极活性物质中再加入导电剂、树脂粘合剂，并涂覆在铝基体上，呈细薄层分布。

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2、负极

负极活性物质是由碳材料与粘合剂的混合物再加上有机溶剂调和制成糊状，并涂覆在铜基体上，呈薄层状分布。

3、隔板

隔板或称隔离膜片，其功能起到关闭或阻断通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。

所谓关闭或阻断功能是电池出现异常温度上升，阻塞或阻断作为离子通道的细孔，使蓄电池停止充放电反应。

隔板可以有效防止因外部短路等引起的过大电流而使电池产生异常发热现象。

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4、电解液

电解液是以混合溶剂为主体的有机电解液。

为了使主要电解质成分的锂盐溶解，必须具有高电容率，并且具有与锂离子相容性良好的溶剂，即不阻碍离子移动的低粘度的有机溶液为宜，而且在锂离子蓄电池的工作温度范围内，必须呈液体状态，凝固点低，沸点高。

电解液对于活性物质具有化学稳定性，必须良好适应充放电反应过程中发生的剧烈的氧化还原气氛。

又由于使用单一溶剂很难满足上述严酷条件，因此电解液一般混合不同性质的几种溶剂使用。

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5、安全阀

为了确保锂离子蓄电池的使用安全性，一般通过对外部电路的控制或者在蓄电池内部设有异常电流切断的安全装置。

即使这样，在使用过程中也有可能其他原因引起蓄电池内压异常上升，这样，安全阀释放气体，以防止蓄电池破裂。

安全阀实际上是一次性非修复式的破裂膜，一旦进入工作状态，保护蓄电池使其停止工作，因此是蓄电池的最后的保护手段。

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二、锂电池市场分析

（一）国际锂电池市场概况

1、日本大型锂电池市场规模不断扩大

日本用于电动工具、电动助力自行车、汽车及蓄电设备等大型产品的大容量充电电池和部件的市场调查显示。

2009年度大型充电电池的日本国内市场规模将比上年增长3.2%，达3230亿日元，而2014年度将比2009年度增长64.7%，达5321亿日元。

目前占整个市场50%以上的为铅蓄电池，不过到2014年之前混合动力车方面的需求将会扩大，因此镍氢充电电池将超过铅蓄电池。

另外，锂离子充电电池及电双层电容器市场也有望增长。

预计2014年度之前增长最快的将是锂离子充电电池市场，将比2009年度增长473.4%，达到946亿日元。

其次为电双层电容器市场，将同比增长283.8%，达到111亿日元。

镍氢充电电池市场将同比增长111.6%，达到2078亿日元。

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由于锂离子充电电池能够替代镍氢充电电池、镍镉（NiCd）电池及铅电池等，因此可应用于各个领域。

按领域来看，预计汽车及运输设备领域占市场整体的53%，家电及DIY设备领域占46%。

汽车及运输设备领域方面，锂离子充电电池多半应用于电动助力自行车。

2011年以后将正式用于混合动力车，随后将在汽车及输送设备领域迅速扩大。

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2、德国多家企业共同开发新一代锂离子电池

如今全世界各大公司都加大了对锂离子蓄电池的资金投入，这表示应用于插电式混合动力和电动车的新一代的高能电池开始研发。

在BASFFutureBusiness有限公司的领导下，18个来自工业和科学领域的合作伙伴共同开始了名为“HE-Lion”的项目，打算在未来四到六年内研制出效率更高，更安全的锂离子电池并且在市场上推广。

德国教育研究部门（BMBF）在创新联盟“LithiumIonenBatterieLIB2015”的出资2100百万欧元赞助HE-Lion项目。

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第一和第二代锂离子电池已经成熟应用于笔记本电脑，智能手机，数码相机，而第三和第四代锂离子电池的研发目标是更稳定的系统。

而能否成功的决定性因素是新电池安全性和效率是否高，价格是否合理。

并且力争使能量密度比现有的电池提高两到五倍。

这样才能使插电式混合动力和电动车的行驶距离提高到人们可接受的程度。

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BASF,FreudenbergVliesstoffe和SGLCarbon公司负责材料研发。

而电池技术则由FraunhoferInstitutItzehoe以及Gaia,Leclanché\u21644XBosch公司提供。

而汽车设计则交给了大众汽车公司和能源集团EnBW，让高能电池能完美的整合入能源供给系统。

Berlin、Bonn、Clausthal、Darmstadt、Giessen、Hannover、Münster等地的大学以及瑞士的Paul-Scherrer学院和Dresden的Leibniz学员合作开展基础理论研究。

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（二）中国锂电池市场概况

1、我国锂电池行业发展回顾

2009年，中国锂电和世界锂电行业都发生了许多的变化。

2009年，中国锂电产业持续高速增长，出口锂电池25.5亿只，比2008年的19.9亿只电池出口增长28％；出口金额为76.5亿美元，比2008年的61.2亿美元增长25％。

同时，在中国境内生产或者销售的各类高端电子和数码产品中，仍然大量使用进口锂电池，2009年从日本、韩国和台湾进口的锂电池金额高达85多亿美元，超过国产锂电池的出口金额，说明中国锂电市场仍然有巨大的增长空间。

许多中国企业已经加大了各种资源的投入，例如增加自动化或者半自动化设备，生产模式由劳动密集型向半自动化和自动化转型，开发自主创新的工艺技术，进一步完善质量体系，通过提升产品品质和劳动生产率，向高端市场和高端产品发展，已经成为当今中国锂电产业的发展趋势。

中国锂电，必须由制造走向创造，已经成为中国锂电企业家的共识与行动。

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2、我国锂离子电池需求大幅增长

（1）锂离子电池产业链

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，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三分之一左右。

目前，正极材料主要是锂钴氧、锂锰氧、锂镍锰钴氧和磷酸亚铁锂等，负极材料为石墨。

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锂离子电池产业链关系

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（2）锂离子电池市场现状及需求前景分析

虽然我国已是仅次于日本的锂电池生产大国，但并不是强国，在全球锂电池产业链中仍处于中低端。

目前，国内锂电池行业的生产企业规模小、技术含量低、产品相对单一，能够提供生产锂电池系列产品的综合型企业少，市场竞争主要集中于中低端市场。

高端产品之间的竞争主要集中在国内仅有的几家企业与国外产品之间。

由于3G手机对多媒体功能的要求较高，而彩屏、摄像头、蓝牙、游戏和流媒体等功能或应用耗电量较高，导致大部分3G手机都面临着电池容量小，待机、操作时间短等问题。

现阶段，3G手机配备的电池以锂离子电池为主，在未来两年内3G手机配备的仍将是锂离子电池。

中国从2002年已成为全球最大电动自行车市场，预计到2010年达2,200万台，占全球市场71%。

印度也急起直追，预估至2010年将提升至800万台。

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近年来，随着HEV混合动力汽车、3G手机和其它电动工具的发展，国内锂电、镍电的市场份将快速增长，我国国内锂电池、镍电池企业还拥有有巨大的市场增长空间。

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三、锂电池行业竞争分析

（一）锂电池产业竞争格局

全球锂离子电池产业经过近几年的发展，基本形成了中日韩三分天下的格局。

中国、韩国、日本在锂离子电池市场的竞争中可以说是各具特色，三分天下的格局将维持相当一段时期。

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1、韩国

韩国在二次电池领域的基础远比不上中国和日本，但是韩国的优势在于其近年来在消费和移动等IT终端产品领域的强势增长。

2002年三星全球销售手机4230万台，2003年达到5500万台。

在手机、平面显示等领域，三星、LG等韩国品牌的风头已经明盖过了日本的企业。

而锂离子充电电池目前已经成为手机、笔记本、PDA等移动消费电子的标配电源，借助于自产自销的优势，韩国的锂离子电池业者就足以让中国和日本的同行羡慕不已。

借助于在IT领域的领先优势，韩国早晚将取代日本成为世界最大的锂离子电池制造国。

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不过，在锂离子电池制造的原材料和其他设备部件方面，目前韩国80%以上依赖进口，这将削弱韩国在这个产业的长久竞争力。

目前韩国政府正在大力推进本国的锂离子电池完整产业链的形成和竞争能力。

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2、中国

相比韩国和日本，中国的优势可以归纳为三个方面：

首先，制造成本低。

中国有价格低廉和丰富的劳动力资源，可以使用人力为主的半自动化生产线，从而采取低成本的竞争策略。

可以说除了规模的扩张外，世界锂离子电池市场近年来价格的快速下降，基本来自于中国企业的拉动。

其次，中国有世界最大的消费市场。

第三，中国已经形成锂离子电池相对完整的产业链，在锂离子电池材料的配套方面占有一定的优势。

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劣势方面，中国企业明显不足的是在核心技术开发方面，要想不受制于人和遭受侵权指控，技术上的创新仍是中国企业需要不断努力的。

此外，中国企业普遍规模较小并缺乏国际化发展经验。

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3、日本

日本锂离子电池企业成本较高是导致日本企业竞争力和市场份额下降的主要原因。

但是日本在核心技术方面较之中国和韩国仍然有明显的优势。

此外，日本的锂离子电池业者同韩国相似，基本都是日本电子巨人的属下公司，在市场渠道、捕捉消费和移动电子等应用产品市场变化趋势和应变市场风险的能力明显要高出中国企业许多。

不管怎样，中日韩三国的竞争格局有利于继续推动世界锂离子电池产业的技术进步和良性发展。

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（二）跨国巨头发力锂电池市场

跨国巨头早就开始行动，抢占锂电池市场先机。

在电池研发方面，日本公司占绝对优势。

日本电子巨头三洋电机株式会社将从2009年开始量产锂电池，并与德国大众汽车集团结成战略合作伙伴。

2007年，日本第三大汽车制造商日产汽车公司联手电子产品生产商NEC公司投资120亿日元合作生产锂电池。

丰田也表示与松下电器产业株式会社合资建厂，增加锂电池产量。

2008年，德国博世与韩国三星各出资50%成立合资公司，专门研究锂电池，预计从2011年起锂电池将大批投产。

此外，通用、大众等公司也已着手开发生产锂电池。

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（三）中国锂电池发展面临的竞争考验

1、锂电池大战

为了减低投资风险、提高技术产业化效率，多家国际汽车生产商选择了与电子生产商合作的方式进行锂电池新能源汽车开发。

丰田与松下合资的松下电动车能源公司将新建两座混合动力车电池生产厂，从2009年开始生产锂电池，并将装配丰田定于2010年发售的首辆插入式混合动力汽车，插入式混合动力车的电池可通过家用电源充电。

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锂电池生产的全球领军企业——三洋电机将于2009年底开始量产车用锂电池，并与大众公司共同开发控制系统。

除大众外，三洋还与福特汽车和本田汽车合作开发锂电池。

三洋的目标是到2015年，占领全球车用锂电池市场40%以上份额。

三洋还在加快开发一种可用于插入式混合电动车的锂电池，并力争到2011年开始销售该产品。

日产也宣布与NEC联手生产锂电池，并计划在2010年推出装配锂电池的纯电动汽车。

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通用汽车与韩国LG化学公司旗下的CompactPower公司和大陆汽车系统公司签订了两份锂电池合约。

日本GS汤浅公司、三菱公司和三菱电机公司已经投资30亿日元（约合1.9亿元人民币）筹建了日本锂能源公司（LithiumEnergyJapan）。

三菱汽车将在2009年开始销售混合动力汽车，并于2010年中期销售纯电动汽车。

随着上述这些投资形成的产能逐渐释放，一两年内，锂电池就有可能全面取代镍氢电池。

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2、中国路线

此前，国内普遍认为锂电池稳定性差，使用中可能会因为温度过高而发生自燃，在国内企业的实际试验中，也曾经发生过装配了锂电池的车辆燃烧的案例，因此，并未将锂电池作为重点研发方向，而是选择了镍氢电池。

“十五”期间，镍氢电池的研发投入远大于锂电池的投入。

不过，跨国公司大规模投资锂电池是否意味着国内的相关技术路线可能要重新选择？

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目前国内企业研发的混合动力车型，比如一汽奔腾混合动力、上汽荣威750混合动力、奇瑞A5混合动力、长安杰勋混合动力等都是采用镍氢电池。

然而，即使要调整技术路线，短期内也很难赶上国际先进水平。

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国际先进水平对锂电池的控制已经颇有心得，即将突破稳定性瓶颈。

而国内的锂电池原料、电池单体/组件的加工工艺、电池控制等一些关键技术还有待突破。

而且，生产一致性的问题也没有完全解决，尚不具备量产能力。

“十一五”863计划“节能与新能源汽车”重大项目下，参与锂电池研发的企业和科研机构包括：

北京有色金属研究总院、苏州星恒电源有限公司、天津力神电池股份有限公司和中信国安盟固利新能源科技有限公司。

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3、锂电池产业发展机会

在锂电池领域，中国企业还有机会。

因为我国此前大力发展消费电子产品为锂电池产业打下了较好基础，有利于向动力电池领域发展。

一个可喜的变化是，产业化已经成为“十一五”期间锂电池发展的主要方向。

承担锂电池研发项目的公司也都被要求在“十一五”末期形成一定的量产能力。

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在关键零组件的产业发展机会部份，按美国公司JSC（JohnsonControls-SaftAdvancedPowerSolutions）的分析，电池模块供应链将由全球分工体系完成。

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电池模块全球供应链的主要区域

电池的电子零件

亚洲与欧洲地区的厂商

电池的线材

亚洲、欧洲与美国地区的厂商

电池的散热

亚洲与欧洲地区的厂商

电池的机构组装

亚洲、欧洲与美国地区的厂商

电池组装

亚洲与欧洲地区的厂商

软件

亚洲、欧洲与美国地区的厂商

资料来源：

中投顾问产业研究中心

从电池模块全球供应链的区域分析，可以看出亚洲厂商将是电池模块的主要供货商，其中，又以日本厂商最强，其策略是保留材料关键技术，例如保留锂电池材料的极板（正、负极）的开发技术与生产在日本，其余的电池芯生产或电池模块制造部份，则转往中国大陆与新加坡生产，以降低锂电池芯或电池模块的总成本。

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四、锂电池发展潜力分析

（一）不同应用领域锂电池发展潜力分析

1、汽车用锂电池发展潜力分析

自2006年起，中国取代日本成为仅次于美国的世界第二大新车消费市场。

据估计，2030年将超过美国，位列第一。

预计到2010年，中国国内石油需求将达到3.8亿吨，届时，国内有能力自产2亿吨，进口将达到1.7亿吨；2020年，国内需求将达到5亿吨以上，自产约2.5亿吨左右，进口将超过2亿吨。

目前我国虽然不是全球最大的汽车使用国，但却是全球第二大石油消耗国。

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新能源汽车能够满足更为苛刻的环保要求。

随着汽车保有量的增加，汽车污染问题日益严重，汽车尾气排放已占据全球CO2排放总量的15.9%，若汽车尾气排放质量不能有效提高，这一数据恐将继续变大，而发展新能源汽车会从根本上解决汽车尾气排放问题。

因此，实现我国交通能源动力系统转型已是大势所趋，新能源汽车拥有广阔的市场前景。

如果电动汽车在2030年占中国全部乘用车的30%，届时中国将节省其石油总需求量的10%。

如果到2030年电动汽车能实现30%的市场占有率，市场规模将达到1.5万亿元以上。

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被人类给予厚望的锂离子电池，或许将开辟一个“锂资源时代”。

一辆可插电式混合动力轿车（PHEV）约消耗20kg碳酸锂，一辆纯电动轿车（EV）约消耗56kg碳酸锂，预计至2020年，全球对碳酸锂的消费总量将超过40万吨。

虽然全球8500吨的碳酸锂基础储量保证人类应用至下世纪，但是，锂电池的回收必将成本填补碳酸锂供应缺口的重要来源。

资源总量似无近虞，然而，当锂电池电动汽车推广启动后，电池用碳酸锂将增至总消费量的50%以上，而2007年仅在20%。

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考虑一辆PHEV汽车的成本构成，碳酸锂成本不足整车成本的1%，因而，碳酸锂资源价格的涨落将不会成为电动汽车需求的主要影响因素。

在目前各国政府对新能源汽车持肯定态度和扶植行动的环境下，电动汽车需求量得以保证，碳酸锂受上游垄断供给影响，价格上必然出现“车轮驱动土壤”的现象。

碳酸锂资源的需求流向表明，电动车需求推动，碳酸锂价格上涨几成定势。

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2、手机用锂电池发展潜力分析

对于锂离子电池的第一大用户手机而言，虽然近几年全球手机销售增速持续放缓，但由于新兴市场特别是非洲市场需求强劲，全球手机市场仍将保持较快增速。

而在我国，随着农民收入水平增加，低价格手机的大力推广，加之大中城市手机更新换代加快，国内手机销量明显上升，但我国目前手机渗透率仅35.4%，和成熟市场的国家相比明显偏低，未来市场增长潜力仍然很大。

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需要注意的是，手机除在其数量增长的带动下带动锂离子电池需求增长外，手机对数字相机、音乐播放、蓝牙等功能的整合也将在一定程度上带动锂离子电池的消耗量，特别是配有蓝牙的手机带动了锂离子电池在蓝牙耳机产业上的应用（估计2010年全球手机具数字相机、音乐播放与蓝牙功能的普及率都将超过50%），同时随着我国3G网络商用的临近，手机电视、视讯电话、无线上网、电子商务等大量附加值业务的日臻成熟将使锂离子电池消耗数量达到一个更大的规模，因此手机对锂离子电池及电解液需求量的增速将超过其销量增速（蓝牙耳机用锂离子电池不属于手机用锂离子电池范围）。

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2007-2011年我国蓝牙手机市场总量及市场份额预测

年份

2007年

2008年

2009年

2010年

2011年

销量（万部）

4028

5466

7090

8878

10393

蓝牙手机市场份额

28.6%

31.7%

37.4%

43.6%

48.3%

3、笔记本电脑用锂电池发展潜力分析

对于锂离子电池的第二大用户手提电脑而言，因具有轻薄、便利、随处可用等优点对台式机的取代效应持续，2009年全球NB渗透率已达46%，未来在渐趋完善的移动网络带动下仍将保持较快发展。

在我国，NB在市场需求和价格下降的共同作用下强劲增长，2009年我国NB销量达到了881.5万台，同比增长48.5%，销售额同比增长31%，但2009年我国NB渗透率仅为32.54%，距全球平均水平还有较大差距，未来仍有较大的发展空间。

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一般手机对锂离子电池电解液的需求量为3g/块，而NB用电池属多串并类型电池，一般具有4芯、6芯、8芯等则需要电解液几十克/台，NB未来的持续