锂电池材料发展概况.docx

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1、锂电池材料发展概况11正极材料21.1.1 锂电池正极材料的性能与一般制备方法21.1.2 中国锂电池正极材料市场综述51.1.3 2008年锂电池正极材料发展概况91.1.4 锂离子电池正极材料的发展趋势131.2 负极材料161.2.1 锂电池负极材料的性能与一般制备方法161.2.2 锂电池负极材料产业发展现状231.2.3 锂电池负极材料生产企业发展状况321.3 隔膜351.3.1 全球锂电池隔膜走上高能效之路35132锂离子电池隔膜市场发展简述401.3.3 锂离子电池隔膜国产化进展4813.4锂离子电池隔膜发展建议52135未来锂离子电池隔膜发展趋势5314电解液55143电解液

2、生产企业发展状况611.4.4未来电解液材料发展趋势661.1正极材料111锂电池正极材料的性能与一般制备方法正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下，正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌，伴随着晶相变化。因此，锂离子电池的电极膜都要求很薄，一般为几十微米的数量级。正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器。为了获得较高的单体电池电压，倾向于选择高电势的嵌锂化合物。正极材料应满足：1）在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；2）温和的电极过程动力学；3）高度可逆性；4）全锂化状态下在空气中的稳定性。研究的热

3、点主要集中在层状1iMC）2和尖晶石型1iM2O4结构的化合物及复合两种M（M为Co,Ni,Mn,V等过渡金属离子）的类似电极材料上。作为锂离子电池的正极材料,1i+离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。正极材料制备中，其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。多种有前途的正极材料，都存在使用循环过程中电容量衰减的情况，这是研究中的首要问题。已商品化的正极材料有1i1-CoO2(0x0.8),1i1-NiO2(0x0.8),1iMnO2o它们作为锂离子电池正极材料各有优劣。锂钻氧为正极的锂离子电池具有开路电压高，比能量大，循环寿命长，能快速充放电等优点

4、，但安全性差；锂银氧较锂钻氧价格低廉，性能与锂钻氧相当，具有较优秀的嵌锂性能，但制备困难；而锂镒氧价格更为低廉，制备相对容易，而且其耐过充安全性能好，但其嵌锂容量低，并且充放电时尖晶石结构不稳定。从应用前景来看，寻求资源丰富、价廉、无公害，还有在过充电时对电压控制和电路保护的要求较低等优点的，高性能的正极材料将是锂离子电池正极材料研究的重点。国外有报道1iVo2亦能形成层状化合物，可作为正极电极材料9。从这些报道看出，虽然电极材料化学组成相同，但制备工艺发生变化后，其性能改变较多。成功的商品化电极材料在制备工艺上都有其独到之处，这是国内目前研究的差距所在。各种制备方法优缺点列举如下：1）固相法

5、一般选用碳酸锂等锂盐和钻化合物或银化合物研磨混合后，进行烧结反应。此方法优点是工艺流程简单,原料易得，属于锂离子电池发展初期被广泛研究开发生产的方法，国外技术较成熟；缺点是所制得正极材料电容量有限,原料混合均匀性差，制备材料的性能稳定性不好，批次与批次之间质量一致性差。2）络合物法用有机络合物先制备含锂离子和钻或钮离子的络合物前驱体，再烧结制备。该方法的优点是分子规模混合，材料均匀性和性能稳定性好，正极材料电容量比固相法高，国外已试验用作锂离子电池的工业化方法，技术并未成熟，国内目前还鲜有报道。3）溶胶凝胶法利用上世纪70年代发展起来的制备超微粒子的方法，制备正极材料，该方法具备了络合物法的优

6、点，而且制备出的电极材料电容量有较大的提高，属于正在国内外迅速发展的一种方法。缺点是成本较高，技术还属于开发阶段。4）离子交换法Armstrong等用离子交换法制备的1iMnO2,获得了可逆放电容量达270mA?h/g高值，此方法成为研究的新热点，它具有所制电极性能稳定，电容量高的特点。但过程涉及溶液重结晶蒸发等费能费时步骤，距离实用化还有相当距离。正极材料的研究从国外文献可看出,其电容量以每年3050mA7hg的速度在增长，发展趋向于微结构尺度越来越小，而电容量越来越大的嵌锂化合物，原材料尺度向纳米级挺进，关于嵌锂化合物结构的理论研究已取得一定进展，但其发展理论还在不断变化中。11.2中国锂

7、电池正极材料市场综述业内人士介绍，锂电池产业链中，市场容量最大、附加值最高的是正极材料，占锂电池成本的30%以上，根据材料不同，毛利率低则15%,高则70%以上。目前，全球磷酸铁锂电池正极材料的主要生产厂商来自于美国的VaIenCe、A123和天津斯特兰。两家美国公司合计产能在IOOO吨左右，生产基地都在中国，但都不对国内客户提供电池材料。今年上半年，新建产能达产后，斯特兰将具备2000吨/年的产能，成为全球第一的磷酸铁锂电池正极材料供应商。同时计划在2010年将产能扩张到4000吨/年。此外，烟台卓能、北京锂先锋、苏州恒正、北大先行、合肥国轩、深圳贝特瑞、新乡华鑫、新乡创佳等公司都在从事磷酸

8、铁锂材料的生产，但产能难与斯特兰相比。有业内人士预计，2010年国内混合动力汽车产业化的初期，磷酸铁锂的年需求量将超过1.5万吨。而根据A123的预测，到2010年，全球磷酸铁锂的供给缺口将达到10万吨，严重供应短缺。段镇忠介绍，2007年全球磷酸铁锂正极材料的需求只有700吨，2008年增长到1800吨。从新能源汽车发展带动的增量上来看，每辆混合动力轿车需用磷酸铁锂正极材料50-100公斤，纯电动轿车和混合动力客车需用磷酸铁锂材料200公斤左右。据悉,2008年比亚迪向斯特兰采购了约200吨磷酸铁锂,占其当时产量的50%以上，但用途基本为笔记本、手机、电动工具用电池，而非新能源汽车电池。受经

9、济危机影响，目前斯特兰磷酸铁锂正极材料的产量为10吨/月，虽然缩减了产量，但仍有20吨左右库存等待消化，“再也不是比亚迪天天打电话催货的那番情景了J斯特兰销售经理李积刚介绍，目前磷酸铁锂的增量市场主要来自于材料替代。比如，一辆电动自行车的磷酸铁锂用量是1公斤，按2008年2000万辆的销量计算，如果铅酸电池全部被磷酸铁锂电池替代，则磷酸铁锂材料需求每年将增加两万吨。段镇忠认为，未来磷酸铁锂最大的需求会来自于太阳能、风力、水力的大型储能设施，“要比电动自行车、电动汽车的用量大多了，而目前还在用铅酸电池。”李积刚认为，尽管混合动力汽车有政府补贴扶持，磷酸铁锂市场需求也要3-5年才能放量，“冒进的话

10、2-3年内可以放量，除比亚迪外，其他汽车厂商短期内难有需求。”“2009年是磷酸铁锂最佳的投资年，2010年是投资收获小年，往后收获很可能剧增。”据悉，目前斯特兰磷酸铁锂材料生产成本为12万-13万元/吨，售价在15万-18万元/吨，产能进一步扩张后，毛利率可达到40%以上。而国外磷酸铁锂正极材料的售价高达30万元/吨。盈利前景，段镇忠认为，电池生产商的利润和规模的综合投资价值是最高的，比如比亚迪、比克电池。段镇忠表示,“如果斯特兰做到1万吨的规模，收入15亿元的话，比亚迪的收入将是我们的10倍，产值150亿。我们去年销售规模是2000万元，对应比亚迪的收入是2亿元。但利润不好说。”斯特兰总经

11、理助理顾安娜评价，在发展磷酸铁锂电池上，比亚迪非常具有战略眼光，“其他像比克、力神也是非常大的电池厂商，它们就很犹豫，没有像比亚迪坚定地向前走。”谈到锂电池革命，段镇忠表示，“手机、笔记本用的小型锂电池不用考虑发热、电流等问题。而大型锂电池的电源管理难题可以由铅酸电池生产厂家来解决，因为它们有大电流的技术沉淀。未来谁能够将两个技术嫁接，谁就会在全球市场上领先J1.1.32008年锂电池正极材料发展概况正极材料是锂电池的核心，目前以钻酸锂、镒酸锂、银钻镒锂和磷酸铁锂为主。负极材料则以石墨、固体碳粒为主;在正负极中间则是电池电解液和隔膜。从目前的发展趋势来看，以磷酸铁锂电池为动力的混合动力汽车将成

12、为下一阶段新能源汽车的主流，整个锂电池产业链是新能源汽车投资的重点，而锂电池正极材料将成为这条产业链中最耀眼的明珠。此前，锂电池成本之所以高于银氢电池，主要原因就在于其正极材料使用的是以贵金属钻为原料的钻酸锂，镒酸锂和磷酸铁锂由于成本优势更为明显，正逐步成为锂电池的主要发展方向。也即，锂电池之战主要在镒酸锂与磷酸铁锂之间展开。虽然银氢电池由于技术成熟度和成本上的优势，在短期内仍将是混合动力汽车的首选动力，但由于其比能量低和记忆效应的缺点，在成本问题解决后，锂电池将成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。与镒酸锂相比，磷酸铁锂的容量密度更高，前者为100-115mAHg,后者为130-

13、14OmAH/g；充放电寿命更长,前者为500次以上，后者可达1500次以上；工作温度区间更大，前者为0至50,后者则为40至70。磷酸铁锂电池的出现，让混合动力、纯电动汽车的发展前景更为明朗，因为其动力、充电后续驶时间和成本上有很大改进。同时，磷酸铁锂的成本也要低于镒酸锂。但其致命弱点则是“导电性”不好，目前解决这一问题的主流技术有用导电碳包覆颗粒、用金属氧化物包覆颗粒、用纳米制程让颗粒微粒化等。若该问题得到有效解决，磷酸铁锂的巨大优势将促其成为车用电池的首选材料。在锂电池产业链目前的产能比较中，由于进入壁垒较高，锂电池正极材料的产能是最小的，这是整个产业链中最看好的一个环节。目前涉及的上市

14、公司包括中国宝安、中信国安和杉杉股份、比亚迪。杉杉股份：锂电新贵超常发展公司的控股子公司，上海杉杉科技，锂离子电池正极材料销售收入后来居上，已经成为国内最大，世界前三甲的正极材料供应商。目前公司的锂离子电池材料销售收入已占公司总收入比重已达40%左右，增速极为惊人。中信国安：锂电上下游一体化发展潜力巨大中信国安盟固利（简称MG1）是中信国安股份有限公司控股90%的子公司。MG1始建于2000年4月，主要从事锂离子二次电池关键材料和高能量密度动力锂离子二次电池的研发、生产与销售。MG1目前是国内最大的锂电池正极材料钻酸锂和镒酸锂的生产厂家，同时也是国内外唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。公

15、司动力电池被北京奥组委确定为2008北京奥运纯电动公交车的独家供应产品。公司开发的新型钻酸锂产品销售势头良好，保持了较为稳定的市场份额，动力电池正极材料镒酸锂在市场应用方面也取得了较大的成效。报告期内，盟固利公司实现营业收入1.99亿元，较上年同期增长49.62%。政府推动和鼓励新能源开发利用的政策是不会改变的。相关拥有动力电池等项目的上市公司充满着美好的发展前景。中国宝安：星星之火布局锂电公司控股的贝特瑞公司主导产品“一种高容量锂离子电子负极材料BTR-818”于今年初获得了由国家科技部、商务部、质检总局、环保总局联合颁发的“国家重点新产品”荣誉称号；公司还获得了“2007年深圳市科技创新奖

16、（最具成长性企业）”和“深圳市自主创新行业龙头企业”等荣誉称号。公司参股的天骄科技公司是一家集锂电池正级材料研发、生产、销售为一体的高新技术企业，公司目前的主导产品是镒镁钻酸锂电池正极材料（三元正极材料）。公司主营业务为房地产和医药，08年上半年收入占比超过90%,包括锂电在内的其他收入占比不到9%o目前锂电项目对公司的贡献不大，但是布局未来，可以关注。佛塑股份：比亚迪“铁电池”的合作者公司与比亚迪共同出资281万美元组建合资成立佛山市金辉高科光电材料有限公司，生产经营特种电池用离子渗析微孔薄膜。特种电池用离子渗析微孔薄膜具有良好的市场前景和优厚的利润空间，本公司协同该薄膜产品的主要用户共同投资介入相关产业领域，有利于实现产品结构的优化调整。随