中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：未來(lái)鋰離子電池在手機(jī)、筆記本和平板電腦領(lǐng)域依然是王者君臨，同時(shí)鋰離子電池也會(huì)將其應(yīng)用市場(chǎng)伸向現(xiàn)在相對(duì)成熟的鎳鎘的電動(dòng)工具市場(chǎng)、鎳氫電池的混合動(dòng)力車市場(chǎng)以及鉛酸電池的電動(dòng)自行車市場(chǎng)。但這還不是鋰離子電池的的終極方向，隨著擱淺2年之久國(guó)務(wù)院印發(fā)的2012年7月《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的正式頒布，中國(guó)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)將翻開一片嶄新的篇章，鋰離子電池的黃金發(fā)展期還遠(yuǎn)未到來(lái)，鋰電池依然是潛力無(wú)限的朝陽(yáng)行業(yè)。
電動(dòng)汽車市場(chǎng)將使鋰電池應(yīng)用走向華麗的新篇章伴隨著磷酸鐵鋰專利歸屬權(quán)的塵埃落定，美國(guó)計(jì)劃2015年電動(dòng)車市場(chǎng)的100萬(wàn)輛，日本計(jì)劃第四代普銳斯混合動(dòng)力車全面應(yīng)用鋰離子電池，德國(guó)作為汽車行業(yè)的大佬也加緊了電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，還有中國(guó)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》提出了2020年，新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷500萬(wàn)輛的目標(biāo)(盡管該目標(biāo)可能難以實(shí)現(xiàn))，從以上事宜可以看出各國(guó)都在加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，而鋰離子電池?zé)o疑是未來(lái)電動(dòng)車的電池首選目標(biāo)，鋰離子電池?zé)o論從目前的形勢(shì)還是從當(dāng)前的技術(shù)成熟度來(lái)說(shuō)，未來(lái)的電池市場(chǎng)鋰離子電池是絕對(duì)的贏家。
電動(dòng)車市場(chǎng)的當(dāng)前首要革新方向在于電池比能量的提高現(xiàn)有的鋰離子電池的比能量過(guò)低，無(wú)法達(dá)到純電動(dòng)車的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池的比能量只有100Wh/kg左右，如此低的比能量，導(dǎo)致為了達(dá)到電動(dòng)車的行程要求，電池的重量達(dá)到1噸，如2011年在杭州試點(diǎn)的純電動(dòng)車，其使用的電池是眾泰控股和海馬汽車公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，每部車配備的電池重量達(dá)到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實(shí)際上是背著電池在運(yùn)行。如果能夠讓鋰離子的比能量達(dá)到200Wh/kg或者更高，會(huì)讓電動(dòng)車省去更多的能量從而增加里程。
國(guó)內(nèi)鋰電池稱霸低端手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，無(wú)緣高端筆記本應(yīng)用市場(chǎng)低檔次手機(jī)領(lǐng)域，中方明顯優(yōu)勢(shì)，品牌手機(jī)領(lǐng)域，有較多國(guó)內(nèi)企業(yè)漸次進(jìn)入。在手提電腦電池領(lǐng)域，因?qū)σ恢滦院桶踩砸髽O高，國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)力或無(wú)信心面對(duì)電池召回，幾乎沒有大規(guī)模進(jìn)入的例子。日韓具顯著優(yōu)勢(shì)。因手提電腦用電池類型單一，適合全自動(dòng)化生產(chǎn)，未來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)也難建立優(yōu)勢(shì)。在動(dòng)力電池領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)個(gè)別領(lǐng)先企業(yè)在國(guó)際上也不落后，但大多數(shù)企業(yè)仍面臨技術(shù)未達(dá)商用要求以及專利問(wèn)題。電動(dòng)自行車電池領(lǐng)域或可提供一較大的發(fā)展空間。
全球鋰離子電池市場(chǎng)中國(guó)的企業(yè)大多處于二階梯隊(duì)就目前來(lái)看，全球鋰離子電池市場(chǎng)中國(guó)沒有明顯進(jìn)步，韓國(guó)后來(lái)居上，且有趕超日本之勢(shì)(最新數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示韓國(guó)已經(jīng)超過(guò)日本成為全球最大的鋰電池國(guó)家)，而在眾多的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)中，日本的三洋(隸屬于松下)、韓國(guó)的三星SDI以及LG化學(xué)處于第一梯隊(duì)，而國(guó)內(nèi)的BAK(比克)、力神以及ATL等雖然近年來(lái)增長(zhǎng)迅猛，但仍處于二階梯隊(duì)，與日本韓國(guó)差距明顯，而曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的國(guó)內(nèi)鋰電池王者BYD由于企業(yè)轉(zhuǎn)型，已經(jīng)漸漸淡出全球鋰電池強(qiáng)者梯隊(duì)。
金屬鋰礦作為戰(zhàn)略資源備受關(guān)注作為鋰電池行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略必需品，正極材料生產(chǎn)所需的金屬礦顯的尤為重要，特別是近年對(duì)于鋰礦資源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，只要上市公司的業(yè)務(wù)涉及到鋰礦資源，則該公司的關(guān)注度會(huì)受到空前提高，由此可知鋰金屬戰(zhàn)略資源是如何的炙手可熱，國(guó)際上碳酸鋰的主要生產(chǎn)商有智利的SQM、美國(guó)的FMC和德國(guó)Chemtall，這三家公司包攬了全球80%市場(chǎng)份額。我國(guó)的天齊鋰業(yè)作為中國(guó)最大、全球第四的鋰產(chǎn)品生產(chǎn)商，全球最大的礦石提鋰企業(yè)，則占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。
鋰電池的應(yīng)用前景依然被看好在新能源政策支持下，預(yù)計(jì)2015n年新能源汽車的需求量將達(dá)50萬(wàn)輛，作為新能源汽車的核心動(dòng)力設(shè)備,鋰電池將得到空前的發(fā)展，隨著其技術(shù)的成熟，其在各行各業(yè)的運(yùn)用也將越來(lái)越普及，特別是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也將步入人們的視野，根據(jù)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)對(duì)電池性能的要求，鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池是最有潛力成為該應(yīng)用的電池候選者。
1.鋰離子電池-新一代電池冠
1.1鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷、研究現(xiàn)狀及前景
1.1.1鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷歷
1.2鋰離子電池的研究現(xiàn)狀
1.2.1鋰離子電池待解決的問(wèn)題和缺點(diǎn)
1.2.2鋰電池的未來(lái)走向
1.3鋰離子電池行業(yè)格局
1.3.1全球鋰離子電池行業(yè)市場(chǎng)
1.3.2國(guó)內(nèi)鋰離子電池行業(yè)市場(chǎng)
1.4鋰離子電池的應(yīng)用前景
2.鋰離子電池-制勝法寶在于材料
2.1鋰離子電池的分類
2.2鋰離子電池結(jié)構(gòu)組成
2.3正極材料-鋰電池的戰(zhàn)略核心
2.3.1三元材料將趕超鈷酸鋰，磷酸鐵鋰整合本土優(yōu)勢(shì)浴火重生
2.3.2國(guó)內(nèi)正極材料利潤(rùn)空間少，產(chǎn)能過(guò)剩，亟待尋求利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)
2.4金屬鋰礦作為戰(zhàn)略資源逐漸被重視
1.鋰離子電池-新一代電池桂冠
電池，作為一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)中的地位十分重要。近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高歌猛進(jìn)，電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以及電子儀器設(shè)備的小型化和智能化，特別是近年來(lái)以蘋果和三星依托智能手機(jī)，平板電腦發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈讓這個(gè)行業(yè)得到了空前絕后的興旺發(fā)展，從而也衍生出相關(guān)產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張發(fā)展，其中以移動(dòng)電源的需求快速增長(zhǎng)最為顯著，當(dāng)然這也同時(shí)對(duì)移動(dòng)電源提出了更高的要求。此外，電動(dòng)汽車因成為二十一世紀(jì)潛在的汽油驅(qū)動(dòng)汽車的替代者而倍受關(guān)注，而移動(dòng)電源系統(tǒng)是電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵部件。因此，低成本、對(duì)環(huán)境無(wú)公害的高比能量電池成為移動(dòng)電源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容。縱觀電池的發(fā)展歷史，可看出當(dāng)前電池工業(yè)發(fā)展的五大特征：(1)綠色環(huán)保型電池成為主流，發(fā)展迅猛，包括鋰離子電池、鎳氫電池以及聚合物電池等;(2)一次不可充電池向二次可充電池轉(zhuǎn)化，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略;(3)進(jìn)一步向小、輕、薄方向發(fā)展(4)電池容量的進(jìn)一步提升，高質(zhì)量比能量，高體積比能量的電池需求也搬上日程;(5)電池的安全性能以及循環(huán)性能作為這個(gè)世紀(jì)電池行業(yè)永遠(yuǎn)的熱門話題，從未低調(diào)過(guò)。
而以上特征，作為當(dāng)代電池行業(yè)的先行軍的鋰離子電池已經(jīng)滿足和部分滿足了我們對(duì)移動(dòng)電源的各種要求。
鋰離子電池主要的應(yīng)用方向有便攜式電子產(chǎn)品的充電電池、電動(dòng)工具及電動(dòng)汽車等。其中，在汽車動(dòng)力電池的應(yīng)用才剛剛開始。根據(jù)行業(yè)研究報(bào)道，未來(lái)鋰離子電池在手機(jī)、筆記本和平板電腦領(lǐng)域依然是王者君臨，同時(shí)鋰離子電池也會(huì)將其應(yīng)用市場(chǎng)伸向現(xiàn)在相對(duì)成熟的鎳鎘的電動(dòng)工具市場(chǎng)、鎳氫電池的混合動(dòng)力車市場(chǎng)以及鉛酸電池的電動(dòng)自行車市場(chǎng)。隨著擱淺2年之久國(guó)務(wù)院印發(fā)的2012年7月《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的正式頒布，中國(guó)的電動(dòng)汽車市場(chǎng)將翻開一片嶄新的篇章，鋰離子電池的黃金發(fā)展期還遠(yuǎn)未到來(lái)，鋰電池依然是潛力無(wú)限的朝陽(yáng)行業(yè)。
伴隨著磷酸鐵鋰專利歸屬權(quán)的塵埃落定，美國(guó)計(jì)劃2015年電動(dòng)車市場(chǎng)的100萬(wàn)輛，日本計(jì)劃第四代普銳斯混合動(dòng)力車全面應(yīng)用鋰離子電池，德國(guó)作為汽車行業(yè)的大佬也加緊了電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，中國(guó)2015年50萬(wàn)輛計(jì)劃等等，各國(guó)都在加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，而鋰離子電池?zé)o疑是未來(lái)電動(dòng)車的電池首選目標(biāo)，鋰離子電池?zé)o論從目前的形勢(shì)還是從當(dāng)前的技術(shù)成熟度來(lái)說(shuō)，未來(lái)的電池市場(chǎng)鋰離子電池是絕對(duì)的贏家。
如下圖是2011鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖。
圖1：2011鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖
鋰離子電池的性能特點(diǎn)
(1)開路電壓高：電池單體電壓一般可達(dá)3.6V，是普通鎳氫電池或者鎳鎘電池的3倍;
(2)能量密度高：以UR18650型電池為例，其質(zhì)量比能量和體積比能量分別可達(dá)125Wh/kg和300Wh/cm3;
(3)輸出功率高，適合大電流充放電;
(4)循環(huán)性能好，無(wú)記憶效應(yīng);
(5)自放電小：在室溫下，自放電率小于12%，低于鎳鎘電池(約25%/月)和鎳氫電池(約15%/月)。由于在首次充放電過(guò)程在碳負(fù)極表面一層固體電解質(zhì)相膜(solidelectrolyteinterface,SEI)，這層膜能夠允許離子通過(guò)而不允許電子通過(guò)，可以較好的防止了自放電過(guò)程;
(6)充放電效率高：首次循環(huán)之后的庫(kù)倫效率可達(dá)100%;
(7)工作溫度范圍寬：-25～+45oC，如果正極材料以及電解液的熱穩(wěn)定性能夠得到改進(jìn)，其工作溫區(qū)將擴(kuò)寬至-40～+70oC;
(8)環(huán)境友好的化學(xué)能源：鋰離子電池不含有污染元素，它是一種環(huán)境非常友好的化學(xué)儲(chǔ)能裝置;
(9)循環(huán)壽命長(zhǎng)：如果采用80%放電深度，循環(huán)壽命達(dá)1200次以上;如果采用較淺的放電深度，循環(huán)次數(shù)可達(dá)5000次以上;
(10)較好的加工靈活性，可制作成各種形狀的電池，如柱狀、軟包裝等。
因此，與傳統(tǒng)的二次電池相比，鋰離子二次電池具有非常優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
目前，對(duì)于低功率裝置，鋰離子二次電池已經(jīng)獲得了成功商業(yè)化。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，同時(shí)考慮到環(huán)保問(wèn)題，作為綠色能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域的鋰離子二次電池產(chǎn)能也將會(huì)逐步釋放。如福特公司chevyvolt在車展上的亮相為它帶來(lái)了紐約政府50輛的volt電動(dòng)車訂單，深圳比亞迪的電動(dòng)公交車也已經(jīng)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)大行其道。
圖2：不同類型電池的質(zhì)量比能量和體積比能量密度比較
1.1鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷、研究現(xiàn)狀及前景
1.1.1鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷
1990年日本Sony公司宣布開發(fā)成功了一種LiCoO2/C搖椅鋰離子電池，其工作電壓高達(dá)3.6V，比能量為78Wh/kg和192Wh/L，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)1200次，月自放電率為12%。后來(lái)，加拿大的莫利能源公司研制成功了LiNiO2/C鋰離子蓄電池，這兩條使電池的安全性和循環(huán)壽命得到重大突破的消息令電池界為之一震。因?yàn)殇囯x子電池是一種具有新概念意義的電池，它由鋰電池發(fā)展而來(lái)，不僅保持了鋰電池高比能量密度、高電壓、輕質(zhì)量、寬使用溫度范圍(-37~60oC)等優(yōu)點(diǎn)，而且克服了鋰電池安全性能差，循環(huán)壽命短等缺點(diǎn)，是一種非常有前途的二次電池。之后，鋰離子電池的研究，如材料的各種合成方法、可逆電極反應(yīng)機(jī)理、電解質(zhì)，尤其是聚合物電解質(zhì)的研制，各種電化學(xué)測(cè)試及結(jié)構(gòu)測(cè)試等研究迅速展開。
到1997年Goodenough報(bào)道了磷酸鐵鋰LiFePO4正極材料，這種新的正極材料引起了技術(shù)和產(chǎn)業(yè)研究者極大的熱情，2001年valance和A123產(chǎn)業(yè)化了磷酸鐵鋰正極材料。2003年的世界鋰離子電池的產(chǎn)量為12.55億只，2007年達(dá)到26億只，2011年鋰離子產(chǎn)量則達(dá)到了41.25億只，總價(jià)值更是超過(guò)93億美元，保守估計(jì)，鋰離子電池在2015年可能超過(guò)鉛酸電池的市場(chǎng)，達(dá)到300億美元的產(chǎn)值。
目前，鋰離子電池市場(chǎng)被日本、韓國(guó)、以及中國(guó)三國(guó)占領(lǐng)，而韓國(guó)依托本國(guó)的新型手機(jī)產(chǎn)業(yè)在鋰離子電池市場(chǎng)的擴(kuò)張異常迅猛，現(xiàn)在的市場(chǎng)份額已經(jīng)基本與日本持平，韓國(guó)以LGC和SDI公司為主，日本則是其90年代的老牌公司，尤其是Sony公司，還有NEC、SANYO主導(dǎo)市場(chǎng)，除外，還有中國(guó)的比亞迪、力神公司以及天津斯特蘭公司等。
圖3：各國(guó)鋰離子電池在全球市場(chǎng)上的占有率
圖4：2011年各大鋰電池生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)份額
鋰離子電池的研究現(xiàn)狀
鋰離子電池自問(wèn)世以來(lái)由于其優(yōu)異的的電性能而得到了廣泛的應(yīng)用。但它的發(fā)展遠(yuǎn)沒有停止，主要是鋰離子電池存在如下缺點(diǎn)：
(1)安全性需進(jìn)一步提高。由于鋰離子電池的電解質(zhì)使用易燃的有機(jī)溶劑和具有腐蝕性的電解質(zhì)鹽，過(guò)充電時(shí)電解液易在高氧化態(tài)的正極材料表面發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生可燃性氣體，內(nèi)壓升高，電池發(fā)生脹氣、漏液等現(xiàn)象，造成用電器的腐蝕和損壞;放電時(shí)負(fù)極表面易形成鋰枝晶刺穿隔膜引起電池內(nèi)部短路，使電池內(nèi)部溫度急劇升高而發(fā)生爆炸。安全性問(wèn)題大大限制了鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域。
(2)電池成本高。主要包括：廣泛采用的LiCoO2正極材料價(jià)格高;電解質(zhì)體系的提純困難，發(fā)展新一代的電解質(zhì)已經(jīng)是業(yè)內(nèi)人士共同呼吁的。
cm-2只適用于中小電流的用電器使用。目前全世界的科技和工業(yè)界都在努力發(fā)展鋰離子電池及相關(guān)技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，擴(kuò)大市場(chǎng)范圍;不斷研究新型鋰離子電池材料，提高電池性能及降低電池成本。×cm-2，最大為2~4mA×(3)大電流充放電不適合現(xiàn)有電動(dòng)工具使用。由于采用有機(jī)電解質(zhì)體系，電池內(nèi)阻大，一般放電電流為0.5mA
(4)現(xiàn)有的鋰離子電池的比能量過(guò)低，無(wú)法達(dá)到純電動(dòng)車的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用的鋰離子電池的比能量只有100Wh/kg左右，如此低的比能量，導(dǎo)致為了達(dá)到電動(dòng)車的行程要求，電池的重量達(dá)到1噸，如2011年在杭州試點(diǎn)的純電動(dòng)車，其使用的電池是眾泰控股和海馬汽車公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池，每部車配備的電池重量達(dá)到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實(shí)際上是背著電池在運(yùn)行。
鋰電池的未來(lái)走向
雖然鋰離子電池在商業(yè)上取得了極大成功，然而其發(fā)展并非是一帆風(fēng)順的，對(duì)鋰離子電池及其研究者而言，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。根據(jù)2011年的新型鉛酸電池的研發(fā)以及我國(guó)鉛酸電池行業(yè)內(nèi)的整合，日本研究工作者將鈉硫電池在儲(chǔ)能上的應(yīng)用，以及近年來(lái)研究所、學(xué)校關(guān)注的鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展，都將對(duì)當(dāng)前鋰離子市場(chǎng)造成沖擊。特別是有研究報(bào)告稱，近期美國(guó)的研究人員的一項(xiàng)重大技術(shù)突破將有可能是鋰空氣電池有潛力實(shí)現(xiàn)電池技術(shù)的一大飛躍，因?yàn)榕c標(biāo)準(zhǔn)電池相比它減輕了重量，降低了復(fù)雜度。標(biāo)準(zhǔn)電池的所有組件存儲(chǔ)于內(nèi)部，而鋰空氣電池使用空氣中的氧氣。然而這項(xiàng)技術(shù)面臨的最大問(wèn)題是活躍的氧氣會(huì)與其它電池組件發(fā)生反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種不會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)材料，使電池在多次充放電后性能保持穩(wěn)定。根據(jù)研究人員的估計(jì)，在理論上電池儲(chǔ)存電量能達(dá)到市場(chǎng)上現(xiàn)有鋰離子電池的10倍。
對(duì)鋰離子電池的研究者來(lái)說(shuō)，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)通過(guò)工藝創(chuàng)新，進(jìn)一步降低原材料成本，提高電池循環(huán)性能及穩(wěn)定性。從技術(shù)發(fā)展方向看，以下三方面應(yīng)給予極大關(guān)注：
(1)發(fā)展電動(dòng)汽車用大容量鋰離子動(dòng)力電池;
(2)開發(fā)和使用新的高性能電極材料，尤其是高性能正極材料的開發(fā);
(3)進(jìn)一步降低鋰離子電池的成本和提高電池的安全性能對(duì)鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用來(lái)說(shuō)，則需要通過(guò)行業(yè)內(nèi)的運(yùn)行管理模式調(diào)整，來(lái)達(dá)到生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)的電池的要求，其實(shí)這也是占全球40%正極材料銷量的中國(guó)最需要關(guān)注的和發(fā)展的，這就如同中國(guó)為何是制造大國(guó)而不是制造強(qiáng)國(guó)，這種現(xiàn)象在中國(guó)的鋰離子電池市場(chǎng)也同樣存在，并且相當(dāng)嚴(yán)重。
1.3鋰離子電池行業(yè)格局
低檔次手機(jī)領(lǐng)域，中方明顯優(yōu)勢(shì)，品牌手機(jī)領(lǐng)域，有較多國(guó)內(nèi)企業(yè)漸次進(jìn)入。
在手提電腦電池領(lǐng)域，因?qū)σ恢滦院桶踩砸髽O高，國(guó)內(nèi)企業(yè)無(wú)力或無(wú)信心面對(duì)電池召回，幾乎沒有大規(guī)模進(jìn)入的例子。日韓具顯著優(yōu)勢(shì)。因手提電腦用電池類型單一，適合全自動(dòng)化生產(chǎn)，未來(lái)國(guó)內(nèi)企業(yè)也難建立優(yōu)勢(shì)。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)個(gè)別領(lǐng)先企業(yè)在國(guó)際上也不落后，但大多數(shù)企業(yè)仍面臨技術(shù)未達(dá)商用要求以及專利問(wèn)題。電動(dòng)自行車電池領(lǐng)域或可提供一較大的發(fā)展空間。
1.3.1全球鋰離子電池行業(yè)市場(chǎng)
在高端產(chǎn)品及應(yīng)用上，目前日本、韓國(guó)領(lǐng)先：就目前來(lái)看，全球鋰離子電池市場(chǎng)，中國(guó)沒有明顯進(jìn)步，韓國(guó)后來(lái)居上，且有趕超日本之勢(shì)(最新數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示韓國(guó)已經(jīng)超過(guò)日本成為全球最大的鋰電池國(guó)家)，而在眾多的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)中，日本的三洋(隸屬于松下)、韓國(guó)的三星SDI以及LG化學(xué)處于第一梯隊(duì)，而中國(guó)的BAK(比克)、力神以及ATL等雖然近年來(lái)增長(zhǎng)迅猛，但仍處于二階梯隊(duì)，與日本韓國(guó)差距明顯，而曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)的國(guó)內(nèi)鋰電池王者BYD由于企業(yè)轉(zhuǎn)型，已經(jīng)漸漸淡出全球鋰電池強(qiáng)者梯隊(duì)。
表1：全球各鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)在鋰電行業(yè)上梯隊(duì)劃分
表2：2008-2011全球主要鋰電池生產(chǎn)企業(yè)概況及鋰電池產(chǎn)能(百萬(wàn)單元)
圖5：2008-2011全球主要鋰電池生產(chǎn)企業(yè)概況及鋰電池產(chǎn)能(百萬(wàn)單元)
最被看好的汽車鋰電池廠家
據(jù)德意志銀行調(diào)研顯示，整車企業(yè)最愿意與以下10家企業(yè)合作開發(fā)汽車鋰電池：
1)JohnsonControls-Saft(美國(guó)江森自控和和法國(guó)Saft的合資公司)
2)A123系統(tǒng)公司(由麻省理工學(xué)院、通用電氣等投資成立，該公司與大陸集團(tuán)有合作
3)LG化學(xué)(該公司在美國(guó)有子公司CompactPower
4)EnerDel(Ener1和德爾福的合資公司)
5)AESC(日產(chǎn)和NEC的合資公司)
6)PEVE(豐田和松下的合資公司)
7)GS(湯淺電池)
8)MAXELL(日立集團(tuán))
9)三洋電機(jī)(現(xiàn)隸屬于松下集團(tuán))
10)三星SDI(現(xiàn)已經(jīng)是全球最大的鋰電池生產(chǎn)企業(yè))
表4：國(guó)外主要電池廠商材料應(yīng)用概況
表5：規(guī)劃中的電動(dòng)汽車
1.3.2國(guó)內(nèi)鋰離子電池行業(yè)市場(chǎng)
國(guó)內(nèi)鋰電國(guó)內(nèi)制造基地分布情況及產(chǎn)業(yè)概況
主要集中在廣東、山東、江蘇、浙江、天津等地，廣東占總量的60%以上。廣東省也主要集中在深圳、東莞、中山等地。其中，深圳就有比亞迪、比克、邦凱、華粵寶，德賽等領(lǐng)先的國(guó)產(chǎn)制造企業(yè)，是我國(guó)最大的生產(chǎn)基地。
我國(guó)為數(shù)眾多的鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)中，內(nèi)資企業(yè)約40%，外資和中外合作企業(yè)占50%以上，包括日本三菱、索尼、TDK等均在境內(nèi)新建和收購(gòu)了生產(chǎn)工廠。
內(nèi)資企業(yè)在整體性能和可靠性低于日韓，主要原因是設(shè)備自動(dòng)化程度較低，產(chǎn)品一致性較差，產(chǎn)品只能作為單只電池使用，不能連成電池組使用，因此一般用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、便攜游戲機(jī)及MP3和DVD等移動(dòng)視聽設(shè)備上。唯一是湖南瑞翔與三星合資，向三星提供錳酸鋰和三元材料。
筆記本電腦用電池主要被韓國(guó)三星、LG，日本索尼、三洋、松下等壟斷。比克、力神等內(nèi)資領(lǐng)先企業(yè)已逐步進(jìn)入筆記本電腦市場(chǎng)。
表6：國(guó)內(nèi)主要的鋰離子電池制造商及經(jīng)營(yíng)態(tài)勢(shì)
另外規(guī)模還相對(duì)比較大的公司有飛毛腿、欣旺達(dá)、邦凱、華粵寶、邁科、天貿(mào)、哈爾濱光宇、力多威、優(yōu)科等,由于ATL公司屬于外商獨(dú)資所以并未考慮進(jìn)入。
1.4鋰離子電池的應(yīng)用前景
鋰離子電池作為未來(lái)20年的電池主導(dǎo)產(chǎn)品，其應(yīng)用前景也是一片光明，雖然行業(yè)內(nèi)對(duì)鋰離子電池的質(zhì)疑從未息，如羅蘭貝格預(yù)測(cè)鋰離子電池是否是下一個(gè)泡沫。但全球?qū)︿囯x子電池市場(chǎng)以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)電動(dòng)車市場(chǎng)的投資熱情從未減退過(guò)，原因在于，現(xiàn)在的市場(chǎng)導(dǎo)向決定了新能源，綠色環(huán)保是21世紀(jì)的主題，而行業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，鋰離子電池是電子信息產(chǎn)業(yè)和汽車產(chǎn)業(yè)等的時(shí)代產(chǎn)兒，因?yàn)楝F(xiàn)在之所以還沒有進(jìn)入其黃金高速發(fā)展時(shí)期，是因?yàn)闃I(yè)內(nèi)的整合、汽車產(chǎn)業(yè)與電池的接軌過(guò)慢，以及一些新型產(chǎn)業(yè)的運(yùn)用沒有及時(shí)推廣所致，根據(jù)近年來(lái)各國(guó)對(duì)鋰離子電池以及純電動(dòng)汽車新政策的發(fā)布，其預(yù)示著鋰離子電池的黃金時(shí)期還未到來(lái)，其發(fā)展還將上一個(gè)臺(tái)階。
作為新能源汽車的核心動(dòng)力設(shè)備,鋰電池未來(lái)將得到空前的發(fā)展，隨著其技術(shù)的成熟，其在各行各業(yè)的運(yùn)用也將越來(lái)越普及，特別是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也將步入人們的視野，而根據(jù)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)對(duì)電池性能的要求，鋰離子電池中的磷酸鐵鋰電池是最有潛力成為該應(yīng)用的電池候選者，而對(duì)于全球磷酸鐵鋰電池研究者來(lái)說(shuō)，我國(guó)在該電池領(lǐng)域的研究起步不晚，相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)的磷酸鐵鋰電池技術(shù)在某些方面是走在世界的前列。
表7：HEV、PHEV和EV對(duì)電池性能的要求
圖6：鋰離子電池的工作原理
2.1鋰離子電池的分類
實(shí)用鋰離子電池的結(jié)構(gòu)同鎳氫電池一樣,一般包括以下部件:電極、電解液、隔膜、絕緣材料、安全閥(軟包裝及聚合物鋰電池不含安全閥)、PTC、電池外殼等。
表8：鋰離子電池的分類
2.2鋰離子電池結(jié)構(gòu)組成
若按內(nèi)部的材料組成可分為：
化學(xué)類材料：鈷酸鋰(錳酸鋰，鎳酸鋰、三元材料、磷酸亞鐵鋰)、石墨類負(fù)極(人造石墨、天然石墨、MCMB、改性天然石墨)、隔膜、電解液、導(dǎo)電劑(石墨類：KS-6,SO;導(dǎo)電炭黑，如SuperP、乙炔黑、科琴黑等)、PVDF(聚偏二氟乙烯，其分子量30萬(wàn)～60萬(wàn)不等，是正極最常用的粘結(jié)劑)、NMP(N-甲基吡咯烷酮，良好的有機(jī)溶劑，能較快溶解PVDF)、草酸(用于銅箔的表面清洗及微腐蝕，增強(qiáng)基體與粘結(jié)劑之間的粘結(jié)附著力)、SBR(丁苯橡膠，乳膠型粘結(jié)劑，SBR與CMC混合一起使用作為負(fù)極材料的水性粘結(jié)劑)、CMC(羧甲基纖維素鈉，果膠，與SBR混合使用，用于分散和增稠)、PTC(高分子正溫度系數(shù)熱敏電阻，超過(guò)某一溫度絕緣，低于該溫度電學(xué)導(dǎo)通)、高溫膠紙(對(duì)極片兩端和極耳進(jìn)行機(jī)械與電學(xué)保護(hù)以及作為終止帶使用)、銅箔(一般使用電解銅箔，負(fù)極集流體，單雙面光銅箔一般配油性料，雙面毛銅箔一般配水性料)、鋁箔(壓延鋁箔，正極集流體)等;
五金類材料：鋼殼、鋁殼、蓋帽、隔圈、鋁帶、鎳帶、鋁鎳復(fù)合帶等
電極
電極是電池的基本組成部分，有正極和負(fù)極組成。鋰離子電池的電極材料主要包括：
主要成分：即活性物質(zhì)，是直接參加電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。鋰離子電池的正極活性物質(zhì)是鋰脫嵌化合物，目前已使用有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元(鎳鈷錳酸鋰)、磷酸亞鐵鋰等。負(fù)極活性物質(zhì)主要有石墨化碳材料、無(wú)定形碳材料、氮化物、硅基材料、新型合金和其他材料。次要成分：不直接參加電極反應(yīng)，但可以改善電池的導(dǎo)電性能和加工性能。主要有集流體、粘接劑和導(dǎo)電劑等。
2.3正極材料-鋰電池的戰(zhàn)略核心
從目前來(lái)看，一直阻礙當(dāng)前鋰電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展的問(wèn)題所在就是眼下鋰電池上游相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)要解決的戰(zhàn)略核心問(wèn)題-正極材料，業(yè)內(nèi)人士都知道，其在鋰離子電池生產(chǎn)制造成本中的必中最高，接近成本一半，而這個(gè)最亟待攻克的核心卻又是決定電動(dòng)汽車性能的關(guān)鍵因素，電動(dòng)汽車要求電池比能量高，如果電池的性能達(dá)不到要求，就會(huì)使當(dāng)前的燃油汽車向電動(dòng)車邁進(jìn)的革新之路止步不前。
目前廣泛產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的四大正極材料
表9：正極材料的分類及其運(yùn)用
2.3.1三元材料將趕超鈷酸鋰，磷酸鐵鋰整合本土優(yōu)勢(shì)浴火重生
根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年全球鋰電池正極材料產(chǎn)銷量約為63，000噸，較2009年增長(zhǎng)54%，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到25%。從正極材料的市場(chǎng)份額看，鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料基本形成三足鼎立的局面，市場(chǎng)份額分別為43%、11%和38%，磷酸鐵鋰由于專利糾紛的解決，以及市場(chǎng)應(yīng)用前景的明朗，發(fā)展很迅速，現(xiàn)已占據(jù)市場(chǎng)份額中8%，未來(lái)錳酸鋰，三元材料以及磷酸鐵鋰的市場(chǎng)份額將逐漸增加，而鈷酸鋰的市場(chǎng)將逐漸被這三種材料所取代。而從三種材料的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，在動(dòng)力電池領(lǐng)域，錳酸鋰和磷酸鐵鋰是最有前途的正極材料;在通訊電池領(lǐng)域，三元素復(fù)合材料最有可能成為替代鈷酸鋰的正極材料。
表10：鋰離子電池正極材料的性能數(shù)據(jù)
關(guān)于開路電壓、理論比容量、理論比能量、實(shí)際比能量都是對(duì)應(yīng)的正極材料與LixC6(做負(fù)極)的全電池?cái)?shù)據(jù)。
2.3.2國(guó)內(nèi)正極材料利潤(rùn)空間少，產(chǎn)能過(guò)剩，亟待尋求利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)從全球范圍來(lái)看，鋰電企業(yè)主要集中在日本、中國(guó)和韓國(guó)，相應(yīng)的鋰電正極材料的生產(chǎn)也主要集中在以上國(guó)家。日本和韓國(guó)的鋰電正極材料企業(yè)整體技術(shù)水平和質(zhì)量控制能力要優(yōu)于我國(guó)多數(shù)鋰電正極材料企業(yè)，在高端鋰電正極材料的競(jìng)爭(zhēng)中有一定優(yōu)勢(shì)。在國(guó)外市場(chǎng)，日本和韓國(guó)主要鋰電企業(yè)的供應(yīng)商主要還是本土鋰電正極材料企業(yè)。由于我國(guó)部分鋰電正極材料企業(yè)近年的產(chǎn)品質(zhì)量和一致性水平迅速提高，并且具備較大的成本優(yōu)勢(shì)，日本和韓國(guó)鋰電企業(yè)近年開始逐步加大從我國(guó)采購(gòu)鋰電正極材料的力度。近年來(lái)，我國(guó)鋰電正極材料市場(chǎng)發(fā)展迅速，正極材料的產(chǎn)銷量已占據(jù)全球的40%以上。據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年至2011年，我國(guó)鋰電正極材料的產(chǎn)量分別為18,600噸、23,800噸和30,800噸，保持年均30%左右的增長(zhǎng)速度，但是在這40%以上的全球市場(chǎng)份額中，我國(guó)的正極材料更多的是中等品質(zhì)的正極材料，而在行業(yè)高端市場(chǎng)還是基本由日本所占領(lǐng)，韓國(guó)雖然現(xiàn)在在鋰離子電池市場(chǎng)已經(jīng)可以和日本并駕齊驅(qū)，但是其大多正極材料并非由本土企業(yè)生產(chǎn)，更多的是從我國(guó)和日本進(jìn)口。
表11：國(guó)內(nèi)外主要正極材料廠商分類
截止2011年，在正極材料的市場(chǎng)主要是由日本、中國(guó)所占領(lǐng)。從2011年開始，韓國(guó)號(hào)召本土企業(yè)大力發(fā)展正極材料的生產(chǎn)，希望通過(guò)本土企業(yè)的一條龍的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大其在鋰離子電池以及其衍生產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)份額，因?yàn)轫n國(guó)在電子行業(yè)的優(yōu)勢(shì)近年來(lái)相當(dāng)迅猛，其在電池行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展也被帶動(dòng)起來(lái)，如果我國(guó)仍然停留在中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)而不尋求高端市場(chǎng)的擴(kuò)張，盡管我國(guó)有低勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì)，但是這只會(huì)讓我國(guó)的正極材料更加被動(dòng)，只能依托他國(guó)的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，這也是對(duì)我國(guó)的正極材料很致命的，同時(shí)也是我國(guó)本土企業(yè)需要尋求的出路，根據(jù)最新2011年國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的鋰離子電池材料綜合供應(yīng)商-杉杉股份的業(yè)績(jī)報(bào)告指出，其正極材料在其所有業(yè)務(wù)中屬于負(fù)增長(zhǎng)，主要受業(yè)內(nèi)正極材料投資過(guò)大，產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格持續(xù)下降，以及正極材料價(jià)格降低所致。從2011年我國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)的份額相對(duì)2010年幾乎無(wú)增長(zhǎng)，也導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)沒有相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)需求量，我國(guó)市場(chǎng)的正極材料市場(chǎng)正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期。
2.4金屬鋰礦作為戰(zhàn)略資源逐漸被重視
作為鋰電池行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略必需品，正極材料生產(chǎn)所需的金屬礦顯的尤為重要，特別是近年對(duì)于鋰礦資源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈。國(guó)際上碳酸鋰的主要生產(chǎn)商有智利的SQM、美國(guó)的FMC和德國(guó)Chemtall，這三家公司包攬了全球80%市場(chǎng)份額。我國(guó)的天齊鋰業(yè)作為中國(guó)最大、全球第四的鋰產(chǎn)品生產(chǎn)商，全球最大的礦石提鋰企業(yè)，則占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)相當(dāng)大的市場(chǎng)份額。鋰金屬資源世界儲(chǔ)量豐富，全球儲(chǔ)量折算成金屬鋰有2866萬(wàn)噸，我國(guó)占11.72%大約為335萬(wàn)噸。我國(guó)鋰礦床主要分布于四川、湖南、湖北、河南、江西、等省份，其中四川省甲吉卡偉晶巖型鋰輝石礦床是世界上最好的，氧化鋰含量1.28%，儲(chǔ)量103萬(wàn)噸。鹽鋰礦床主要分布在青海和西藏，其中青海臺(tái)吉乃爾鹽湖是半干鹽湖，面積780平方公里，有2層石鹽，在鹽層中賦存晶間鹵水和孔隙鹵水，氯化鋰儲(chǔ)量466萬(wàn)噸.
表12：我國(guó)正極材料所需金屬礦的儲(chǔ)量
