锂电池行业分析.docx

1、锂电池行业分析中国锂电池行业分析第一章 锂电池相关概念1 锂电池的定义及分类2 锂离子电池的结构与特性第二章 锂电池材料发展概况1 正极材料 2 负极材料3 电解液4 隔膜5 锂电池材料发展分析第三章 新能源汽车动力锂电池产业发展分析1 各类动力电池发展现状 2 车用锂电池产业发展分析第四章 深圳锂电池产业发展分析 1 深圳锂电池产业的地位 2 比亚迪车用电池第五章 锂电池行业发展前景预测1 动力锂电池产业链概述2 新能源汽车拉动的锂电池材料需求预测3 动力锂电池行业发展前景第一章 锂电池相关概念一、锂电池的定义及分类1、锂电池的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

2、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：Li+MnO2=LiMn2 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。但现在锂电池已经成为了主流。2、锂电池的分类锂电池也分为两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）。而可充电的电池称为二次性电池（也称为蓄电池）。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的。锂原电池是不能充电重复使用的，二次电池是可以多次充放电

3、使用的。锂原电池主要有锂锰电池、锂硫电池、锂亚硫酰氯电池、锂硫酰氯电池等。手表、计算器、计算机主板CMOS 中用到的3V 锂电池，主要是锂锰电池。而通常所说的锂电池，如手机锂电池，笔记本锂电池，属于锂二次电池。锂二次电池中最常见，也是应用最广泛的是锂离子二次电池，简称锂离子电池。二、锂离子电池结构与特性由于锂离子电池具备可反复充放电的性质，而且在其工作过程中碳排放为零，因此在日常生活中，特别是大型储能设备如车载用电池中得到广泛应用。另外，由于锂离子电池环保安全及循环使用的特点，在电动工具、电动车、路灯备用电源、大型电力储能设备以及手机、数码相机、笔记本计算机等电子产品中得到广泛应用，本文将重点

4、着力于介绍锂离子电池。1、锂离子电池工作原理锂离子电池是指分别用二种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。充电时锂离子从正极化合物中脱出经过电解质嵌入负极，同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极，保证负极电荷平衡；放电时则相反，锂离子从负极脱出，经过电解质嵌入正极。图1 锂离子电池充放电原理锂离子电池根据不同的电子产品的要求可以做成扁平长方形、圆柱形、长方形及扣式，并且有由几个电池串联在一起组成的电池组。锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的4.2V；阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，

5、焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别。锂离子电池的终止放电电压为2.5V2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。2、锂离子电池的构造锂离子电池在结构上主要有五大块：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等）及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC 元件(正温度系数热敏电阻)，以便电

6、池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V）。由于电池容量也不可能无限大，因此常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。以圆筒形锂离子电池为例，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。图形如下：1、 正极正极物质在锰酸锂离子电池中以锰酸锂（LiMn2O4）为主要原料，在磷酸铁锂离子电池中以磷酸铁锂（LiFePO4）为主要原料，在镍钴锂（LiNiCoO2）或镍钴锂离子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

7、基体上，呈细薄层分布。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。这种现象即使产生一次，就使电池不能使用。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

8、宜，而且在锂离子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。5、 安全阀为了确保锂离子电池的使用安全性，一般通过对外部电路的控制或者在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因其他原因引起电池内压异常上升，这样，安全阀释放气体，以防止电池破裂。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，保护电池使其停止工作，因此是电池的最后的保护手段。3、锂离子电池的特性1、高能量密度锂离子电

9、池比容量已达140mAh/g，是Ni/MH电池的1.5倍、Cd/Ni电池的3倍；在同等容量下锂离子电池的重量轻,其体积比能量是Ni/MH电池和Cd/Ni电池的1.52倍。2、工作电压高由于锂离子电池使用高电负性的含元素锂的电极，使其端电压高达3.6V，这一电压是Ni/Cd或Ni/MH电池电压的3倍。3、无污染，环保型锂离子电池中不含有镍、镉等有毒、有害物质，是绿色环保电池。4、循环寿命长锂离子电池的循环寿命可达1000多次，是Ni/Cd电池和Ni/MH电池的2倍。5、高负载能力锂离子电池可以大电流连续放电，从而使这种电池可被应用于摄象机、手提电脑等大功率用电器上。6、无记忆效应锂离子电池不存在

10、Ni/MH电池和Ni/Cd电池的记忆效应，可以随时充放电。7、优良的安全性由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提高。同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性。为了既发挥锂离子电池优点，也确保其安全性，必须对“过充电”、“过放电”、“过电流”、“异常高温”、“单电池之间性能差”等进行精密控制。为此，在电池组件中，设有电流传感器、各单电池电压传感器、各单电池温度传感器、电流电压稳定元件。并基于来自各种传感器的信息由控制器进行最优控制。第二章 锂电池材料发展概况锂电池及其附属配件，占整车成本的30%-50%。目前，动力锂电池的成本大

11、约为每千瓦时3000元4000元。锂电池成本构成：材料占整个电池70%，人工、水电20%，折旧10%。原材料中，正极占30%-40%，隔膜占15%-30%，电解液占20%-30%，负极5%-15%。锂离子电池主要组成材料材料材料实例正极嵌锂过渡金属氧化物钴酸锂，锰酸锂，镍钴锰酸锂三元材料，磷酸铁锂负极电位接近锂电位的可嵌入锂化合物人造石墨，天然石墨，石墨化碳材料，石墨化中间相碳微珠和金属氧化物电解液LiPF6 的烷基碳酸脂搭配高分子材料乙烯碳酸脂(EC),丙烯碳酸脂(PC)和低粘度二乙基碳酸脂(DEC)、碳酸二甲酯（DMC）等隔膜聚烯微多孔膜聚乙烯或聚丙烯微孔膜外壳金属钢、铝锂电池产业链成本及

12、分布锂电池产业链分布原材料正极材料负极材料电解液隔膜锰酸锂正极钴酸锂正极正极-磷酸铁锂正极-三元化合物成本占比70%30%-40%5%-15%10%-30%，核心材料六氟磷酸锂占比 50%15%30%价格（市场 预计）5 万元/吨 Li2CO3 和 LiOH 等价6.5 万/吨钴价50万元/ 吨，含钴 60%的钴酸 锂40万元/吨1830 万元/吨18 万元/吨312万元/吨电解液 8-10 万元/吨 六氟磷酸锂 30 万元/ 吨815 元/m2毛利（市场预计）50%10%-15%15-40%50%20%40%，六氟磷酸锂毛利率约 60%70%锂电池相关上市公司中信国安90%盟固利年产 2.5

13、 万吨90%盟固利500 吨90%盟固利1500 吨杉杉股份75%湖南杉杉500 吨75%湖南杉杉 4000 吨75%湖南杉杉 500 吨200 吨98.04%上海杉杉 1500 吨100%东莞杉杉 3500吨中国宝安55%贝特瑞1500 吨75%天骄科技 1000 吨55%深圳贝特瑞 6000 吨江苏国泰78.9%华荣化工 5000 吨36%亚源高新 300 吨 六氟磷酸锂西藏矿业碳酸锂储量超 200 万吨佛塑股份48.125%金辉科技 4500 万平米一、正极材料 ：成本的关键因素，厂商竞争激烈锂离子电池的发展呈现一种多样化的形式，主要是因为采用的正极材料不一样，正极材料在锂电池中占较大比

14、例（正负极材料的质量比为3:1-4:1），因此正极材料的性能基本决定了电池的性能。目前常用的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂四种。各种正极材料均有其优点，也存在不足，难说孰优孰劣。至于到底哪一种材料能够占据市场的主流，要靠性价比、安全性和资源的充足性来说话，首先取决于资源的充足性。钴酸锂是第一代商品化的锂电池正极材料，由于其加工性能好，材料结构稳定，循环性能好等优点，在通讯领域其统治地位目前还不能被取代，但钴酸锂最大的问题是价格昂贵，循环寿命短，安全性差，不适合做动力电池。锰酸锂在安全性比钴酸锂提高很多，但是深度充放电时候电池结构会发生改变，较差的高温循环性能使其在动力电池领域

15、应用受到了一定的限制，不过通过改性可以使其高温性能极大改善。三元材料是融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，但是仍旧没有解决过冲时候晶格畸变问题，三元材料的市场表现受制于钴酸锂，只有钴酸锂价格高到一定程度，三元材料才有市场。磷酸铁锂材料的成本较低，循环寿命长，而且高温下稳定性高，比较安全，但其电导率比较低，一般通过金属离子或者碳的掺杂提高其电导率。磷酸铁锂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，目前磷酸正极材料被认为是最有发展前途的动力电池正极材料。正极材料中最适合用于动力电池的是磷酸铁锂。目前国内外已经能实现量产的合成方法均是高温固相法，高温固相法又分传统的（以天津斯特兰、湖

16、南瑞翔、北大先行等为代表）和改进的（以美国威能、苏州恒正为代表，也称碳热法）两种。主要竞争来自于美国 valence、美国A123 公司，天津斯特兰、湖南杉杉、中国宝安。应用前景来看，目前各个国家动力电池各有侧重，日本以锰酸锂为主，日产 Leaf、三菱I-MIEV都使用；美国则同时发展锰酸锂和磷酸铁锂，通用的 volt就采用LG 提供的锰酸锂电池，而 fisker 公司的产品则会使用 A123 的高性能磷酸铁锂电池；我国目前以比亚迪为首的企业主推磷酸铁锂电池，应用车型包括 F3低碳版、E6 等。锂电池正极材料性能对比 正极材料钴酸锂LiCoO2锰酸锂LiMn2O4三元材料（镍钴锰酸锂）LiNi

17、CoMnO2磷酸亚铁锂LiFePO4正极材料显微图振实密度（g/cm3）2.83.02.22.42.02.31.01.4比表面积（m2/g）0.40.60.40.80.20.41220工作电压/V3.63.83.73.4材料电容量/(mAh/g)150110160-190160质量比能量/(wh/kg)180100170130理论能量密度（mAh/g）274148 / LiMn2O4，286 / LiMnO2278170实际能量密度（mAh/g）135140LiMn2O4 100120，LiMnO2 200155165130140电压平台（V）3.6LiMn2O4 3.83.9，LiMnO2

18、3.44.33.04.53.23.7循环寿命/次300 次LiMn2O4500 次，LiMnO2 100-200 次800 次2,000 次过渡金属储量贫乏丰富贫乏非常丰富成本（$/kg）30-408-1022-3016-20优点工作电压较高，充放电平稳，比能量高，电导性好，工艺简单锰资源丰富、安全性高，比较容易制备高温稳定性好，抗电解质腐蚀性好高稳定性，安全可靠缺点抗过充电性较差，价格昂贵（钴），循环性能有待提高，热稳定性差材料抗溶解性低，深度充放电过程易发生晶格畸变，造成电池容量的迅速衰竭。充放电时晶格也容易畸变导电性一般，电极材料利用率低环保含钴无毒含镍、钴无毒适用范围小型电池小型电池，

19、动力电池动力电池动力电池1、磷酸铁锂正极材料（1）磷酸铁锂材料产业发展状况磷酸铁锂材料产业发展的历史不长，总体来说还处于初始阶段。有业内人士总结，2006年是磷酸铁锂产业化的元年，2007 和2008 年是产业的蛰伏期，2009 年市场开始发力，2010年毫无疑问将步入“高速成长期”。锂电中国基本认同这个观点，只是由于2008 年下半年开始蔓延全球的经济危机，延缓了这个进程。从磷酸铁锂电池在各细分市场的应用表现看，无论是在中低端市场，还是在高端市场，都已经步入实质性应用阶段。不过，磷酸铁锂目前的价格还比较高，总体来看，欧美公司的价格大约在3-4 万美元/吨之间，包括台湾地区在内的中国公司的价格

20、大概在2-3 万美元/吨之间，这都比锰酸锂的价格（1 万美元/吨左右）要高出不少，锂电中国认为这主要是因为要解决磷酸铁锂导电性差、材料加工性能不够和质量稳定性不够等问题而导致。另外，一般而言，产量较少会使价格较高，但在磷酸铁锂材料的生产方面却并不是如此，材料生产得少，问题也少，材料生产得多，问题也多，能始终稳定生产同品质材料的企业几乎没有。因此，为进一步提高材料的性价比和加工性能，更好地切入市场，取代钴酸锂和锰酸锂，在技术工艺的成熟上，磷酸铁锂材料生产企业还有很多工作要做。从材料供给来看，目前中国的磷酸铁锂材料生产企业据统计约有100 多家，不过多数尚处在研发阶段（包括小试和中试），能够实现批

21、量生产的企业也就30 余家，其中绝大部分还处在小批量试产阶段。准备进入磷酸铁锂领域的企业就更多。就已经参与的这些企业而言，号称的年产能汇总起来在2 万吨以上，如果各自发布的扩产计划能够实现，未来两三年内的总产能至少会在4 万吨以上。仅现有产能就远远大于目前实际需求。只是，目前电池企业采用磷酸铁锂作正极材料，多是在试用阶段，磷酸铁锂要实现大规模应用，还需要一段时间。2007 年全球磷酸铁锂材料需求量为700 吨左右，2008 年快速增长到1,500 吨左右，其中中国的需求量大概为500 吨左右。因其特点，小电池领域用得很少，所产的磷酸铁锂电池目前主要应用在电动工具、电动自行车等动力锂电池领域。不

22、过，2008 年下半年开始蔓延的全球经济危机较大地延缓了磷酸铁锂产业的发展步伐，2009 年的需求呈现负增长状态，锂电中国估计需求量大概在800 吨左右，很多企业大幅减产。A123 曾经非常乐观地预计到2010 年全球磷酸铁锂市场需求量为10 万吨，锂电中国认为，即使2010 年的需求有较大增长，实际上可能1 万吨都很难达到。不过，谁都笃信动力锂电池在交通运输和储能领域会有非常光明的前景，那会是一个数千亿元的巨大市场，而磷酸铁锂是制造动力锂电池最适宜的正极材料也得到了大多数人的认同，虽然技术改进的难度看起来也很大。两相对比，明显可见，参与企业看中的都是磷酸铁锂材料在未来不久的动力锂电池领域的应

23、用，那是一块非常诱人的巨大蛋糕。为使自己不致于错过未来的盛宴，现在就得开始积极准备。不过，对于这些企业来说，要比的是一场艰苦的耐力赛，只是比赛的核心不是市场，而是资金和技术。有领先的技术和充足的资金，能坚持下来的，才可能会有丰硕收获。技术方面可以设定一个看得见摸得着的目标，然后努力去做到，但需要多少资金，能够使自己坚持到市场成熟、收获果实的那一天，则是谁也说不清楚。现在的磷酸铁锂企业，在加紧技术研发之余，另觅一条收入途径，解决企业的可持续发展问题，是必须要考虑的。单一地做磷酸铁锂材料产品，风险太大。据说磷酸铁锂的龙头企业、财力雄厚的美国A123 公司可能也在考虑进军锰酸锂材料领域，希望能够快速

24、进入电动汽车（HEV、PHEV 和EV）市场，获得收益。（2）磷酸铁锂材料主要生产企业企业名称号称年产能及投产情况（2009年）附注天津斯特兰年产能2,000 吨，计划2010 年扩充到4,000 吨专注于材料生产北大先行年产能500 吨，2009 年5 月启动万吨磷酸铁锂材料生产线建设项目，具体实施内容不详和北汽福田成立合资公司，介入动力电池领域新乡华鑫2009 年扩产完毕，设计年产能3,000 吨河南环宇下属公司，环宇是材料及电池一体化生产企业新乡格瑞恩年产能500 吨河南金龙集团下属企业，金龙集团是材料及电池一体化生产企业新乡创佳年产能200 吨，尚无扩产计划专注于材料生产河南超威200

25、9 年11 月项目建成，年产能1,000 吨浙江超威与河南屹峰合作投资的生产基地，设在焦作，是材料及电池一体化生产企业郑州瑞普生物年产能200 吨，2009 年生产基地竣工公司于2008 年成立了郑州市锂电池新材料工程研究中心比亚迪年产能240 吨以上，尚无扩产计划自用，还无法满足自身需求贝特瑞年产能1,500 吨，尚无扩产计划宝安集团下属公司，均有计划介入下游，打造产业链天骄科技年产能150 吨，有扩产计划，具体不详广州融达年产能600 吨，将扩产到1,500 吨融捷实业集团下属公司，专注于材料生产临沂杰能年产能200 吨，计划2010 年扩充到500 吨为天骄科技所控股青岛乾运年产能300

26、 吨，尚无扩产计划专注于材料生产烟台卓能年产能200 吨，计划扩产到500 吨专注于材料生产山西力之源年产能100 吨，尚无扩产计划专注于材料生产合肥国轩年产能300 吨，尚无扩产计划上中下游一体化发展博骏科技年产能100 吨，计划扩产到1,500 吨专注于材料生产苏州星恒年产能500 吨以电池生产为主杭州赛诺索欧年产能2,000 吨是材料及电池一体化生产企业海华新材料年产能500 吨，尚无扩产计划是材料及电池一体化生产企业浙江振华年产能400 吨，尚无扩产计划专注于材料生产湖南瑞翔总设计年产能为1,000 吨，其中一期为300 吨尚未建成投产湖南浩润年产能500 吨，计划2012 年扩充到4

27、,000 吨是材料及电池一体化生产企业湖南升华科技年产能1,000 吨尚未建成投产赛恩斯年产能1,500 吨，尚无扩产计划是材料及电池一体化生产企业，材料生产主体是原苏州恒正河北力通年产能150 吨，计划扩产到1,000 吨专注于材料生产西安铁虎能源年产能200 吨，计划2010 年扩产到1,000 吨专注于材料生产四川长和华年产能300 吨尚未建成投产云南汇龙年产能3,000 吨是材料及电池一体化生产企业长兴瑞科年产能600 吨专注于材料生产深圳振华年产能500 吨专注于材料生产常州博杰年产能360 吨专注于材料生产上表是锂电中国的不完全统计。美国的Valence 和A123 公司的磷酸铁锂

28、材料生产基地都设在中国，但都不对国内客户提供材料产品。关于这两家公司，我们将在下一期月度报告述及。另外，杉杉科技、横店东磁、宁波金和、广州鹏辉等企业在技术上已有储备，只是认为市场尚不成熟，因此还处在观望状态。原材料领域的企业广西比莫比也有进军磷酸铁锂正极材料的计划。除以上企业之外，还有湖南大华新能源、河南捷和、河南天科科技、浙江贝能、浙江正电新能源、石家庄百思特、深圳熊韬、大连新阳、上海博越能源、新阳高科、辽宁爱斯特、重庆特瑞电池材料、圣比和等等。代表性企业天津斯特兰我们将在随后较为详细地介绍。北大先行虽然生产多种正极材料，且目前以钴酸锂为主，但其已基本确定打造以动力电池为主的磷酸铁锂产业链，

29、我们也将在随后给予介绍。（3）主要原材料状况依据工艺路线的不同，生产磷酸铁锂正极材料的主要原材料有草酸亚铁、氧化铁红、磷酸铁、磷酸二氢锂和磷酸二氢铵等。以美国A123 和天津斯特兰、北大先行等为代表的企业，采用的是传统的高温固相法，以碳酸锂、磷酸二氢铵、草酸亚铁等材料合成磷酸铁锂；以美国Valence 和贝特瑞等为代表的企业，用的是碳热还原法，以氧化铁红和磷酸二氢锂等材料合成磷酸铁锂。由于技术问题，国产的磷酸二氢锂中，磷酸根和锂的精确配比很难做到，造成材料质量不稳定，从而最终影响了磷酸铁锂产品质量的稳定性。而高品质的磷酸二氢锂需要进口，价格较高。为规避磷酸二氢锂的使用，一些企业采用氧化铁红、磷

30、酸二氢铵和碳酸锂等材料合成磷酸铁锂的方法，这三种材料的制备技术都很成熟，原料供应有保障。加拿大Phostech 公司和浙江振华等企业则采用磷酸铁和碳酸锂合成磷酸铁锂的工艺，此工艺使得原料种类更少，后续过程控制更简化，但对磷酸铁的品质要求较高。草酸亚铁（FeC2O4.2H2O）的制备工艺比较成熟，产品价格相对也较为适宜，目前国内价格约在1.2 万元左右，主要生产企业有合肥亚龙化工、深圳硕田科技、咸阳博远金属新材料、陕西紫龙化学、湖南佳飞科技等企业。合肥亚龙化工具备电池材料级草酸亚铁2,000 吨的年产能，计划将年产能扩张到6,000 吨，产品已申报国家发明专利。咸阳博远金属新材料和深圳硕田科技分别拥有3,000 吨和2,000 吨电池材料级草酸亚铁的年产能，都称自己拥有相关专利技术。氧化铁红（Fe2O3）是一种普通的工业原料，产量大，用途也很广，普遍使用于建筑、橡胶