中國儲能網(wǎng)訊：未來鋰離子電池在手機、筆記本和平板電腦領(lǐng)域依然是王者君臨，同時鋰離子電池也會將其應(yīng)用市場伸向現(xiàn)在相對成熟的鎳鎘的電動工具市場、鎳氫電池的混合動力車市場以及鉛酸電池的電動自行車市場。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，中國的電動汽車市場將翻開一片嶄新的篇章，鋰離子電池的黃金發(fā)展期還遠未到來，鋰電池依然是潛力無限的朝陽行業(yè)。
電動汽車市場將使鋰電池應(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，美國計劃2015年電動車市場的100萬輛，日本計劃第四代普銳斯混合動力車全面應(yīng)用鋰離子電池，德國作為汽車行業(yè)的大佬也加緊了電動車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，還有中國《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，新能源汽車累計產(chǎn)銷500萬輛的目標(biāo)(盡管該目標(biāo)可能難以實現(xiàn))，從以上事宜可以看出各國都在加強對電動汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，而鋰離子電池?zé)o疑是未來電動車的電池首選目標(biāo)，鋰離子電池?zé)o論從目前的形勢還是從當(dāng)前的技術(shù)成熟度來說，未來的電池市場鋰離子電池是絕對的贏家。
電動車市場的當(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低，無法達到純電動車的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實際商業(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)致為了達到電動車的行程要求，電池的重量達到1噸，如2011年在杭州試點的純電動車，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到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實際上是背著電池在運行。如果能夠讓鋰離子的比能量達到200Wh/kg或者更高，會讓電動車省去更多的能量從而增加里程。
國內(nèi)鋰電池稱霸低端手機應(yīng)用領(lǐng)域，無緣高端筆記本應(yīng)用市場低檔次手機領(lǐng)域，中方明顯優(yōu)勢，品牌手機領(lǐng)域，有較多國內(nèi)企業(yè)漸次進入。在手提電腦電池領(lǐng)域，因?qū)σ恢滦院桶踩砸髽O高，國內(nèi)企業(yè)無力或無信心面對電池召回，幾乎沒有大規(guī)模進入的例子。日韓具顯著優(yōu)勢。因手提電腦用電池類型單一，適合全自動化生產(chǎn)，未來國內(nèi)企業(yè)也難建立優(yōu)勢。在動力電池領(lǐng)域，國內(nèi)個別領(lǐng)先企業(yè)在國際上也不落后，但大多數(shù)企業(yè)仍面臨技術(shù)未達商用要求以及專利問題。電動自行車電池領(lǐng)域或可提供一較大的發(fā)展空間。
全球鋰離子電池市場中國的企業(yè)大多處于二階梯隊就目前來看，全球鋰離子電池市場中國沒有明顯進步，韓國后來居上，且有趕超日本之勢(最新數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示韓國已經(jīng)超過日本成為全球最大的鋰電池國家)，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)、韓國的三星SDI以及LG化學(xué)處于第一梯隊，而國內(nèi)的BAK(比克)、力神以及ATL等雖然近年來增長迅猛，但仍處于二階梯隊，與日本韓國差距明顯，而曾經(jīng)風(fēng)靡一時的國內(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者梯隊。
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，特別是近年對于鋰礦資源的市場競爭尤為激烈，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，國際上碳酸鋰的主要生產(chǎn)商有智利的SQM、美國的FMC和德國Chemtall，這三家公司包攬了全球80%市場份額。我國的天齊鋰業(yè)作為中國最大、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)了國內(nèi)相當(dāng)大的市場份額。
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2015n年新能源汽車的需求量將達50萬輛，作為新能源汽車的核心動力設(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)的運用也將越來越普及，特別是儲能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也將步入人們的視野，根據(jù)儲能產(chǎn)業(yè)對電池性能的要求，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題和缺點
1.2.2鋰電池的未來走向
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
1.3.2國內(nèi)鋰離子電池行業(yè)市場
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)勢浴火重生
2.3.2國內(nèi)正極材料利潤空間少，產(chǎn)能過剩，亟待尋求利潤增長點
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，在國民經(jīng)濟和國防工業(yè)中的地位十分重要。近年來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高歌猛進，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，特別是近年來以蘋果和三星依托智能手機，平板電腦發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈讓這個行業(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)的擴張發(fā)展，其中以移動電源的需求快速增長最為顯著，當(dāng)然這也同時對移動電源提出了更高的要求。此外，電動汽車因成為二十一世紀潛在的汽油驅(qū)動汽車的替代者而倍受關(guān)注，而移動電源系統(tǒng)是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵部件。因此，低成本、對環(huán)境無公害的高比能量電池成為移動電源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點內(nèi)容?？v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)進一步向小、輕、薄方向發(fā)展(4)電池容量的進一步提升，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)性能作為這個世紀電池行業(yè)永遠的熱門話題，從未低調(diào)過。
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移動電源的各種要求。
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、電動工具及電動汽車等。其中，在汽車動力電池的應(yīng)用才剛剛開始。根據(jù)行業(yè)研究報道，未來鋰離子電池在手機、筆記本和平板電腦領(lǐng)域依然是王者君臨，同時鋰離子電池也會將其應(yīng)用市場伸向現(xiàn)在相對成熟的鎳鎘的電動工具市場、鎳氫電池的混合動力車市場以及鉛酸電池的電動自行車市場。隨著擱淺2年之久國務(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，中國的電動汽車市場將翻開一片嶄新的篇章，鋰離子電池的黃金發(fā)展期還遠未到來，鋰電池依然是潛力無限的朝陽行業(yè)。
伴隨著磷酸鐵鋰專利歸屬權(quán)的塵埃落定，美國計劃2015年電動車市場的100萬輛，日本計劃第四代普銳斯混合動力車全面應(yīng)用鋰離子電池，德國作為汽車行業(yè)的大佬也加緊了電動車產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，中國2015年50萬輛計劃等等，各國都在加強對電動汽車的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，而鋰離子電池?zé)o疑是未來電動車的電池首選目標(biāo)，鋰離子電池?zé)o論從目前的形勢還是從當(dāng)前的技術(shù)成熟度來說，未來的電池市場鋰離子電池是絕對的贏家。
如下圖是2011鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的市場結(jié)構(gòu)圖。
圖1：2011鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的市場結(jié)構(gòu)圖
鋰離子電池的性能特點
(1)開路電壓高：電池單體電壓一般可達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，無記憶效應(yīng);
(5)自放電?。涸谑覝叵?，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程在碳負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而不允許電子通過，可以較好的防止了自放電過程;
(6)充放電效率高：首次循環(huán)之后的庫倫效率可達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，其工作溫區(qū)將擴寬至-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)儲能裝置;
(9)循環(huán)壽命長：如果采用80%放電深度，循環(huán)壽命達1200次以上;如果采用較淺的放電深度，循環(huán)次數(shù)可達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。
目前，對于低功率裝置，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，同時考慮到環(huán)保問題，作為綠色能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域的鋰離子二次電池產(chǎn)能也將會逐步釋放。如福特公司chevyvolt在車展上的亮相為它帶來了紐約政府50輛的volt電動車訂單，深圳比亞迪的電動公交車也已經(jīng)在國內(nèi)和國際市場大行其道。
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3.6V，比能量為78Wh/kg和192Wh/L，循環(huán)壽命長達1200次，月自放電率為12%。后來，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。因為鋰離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，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，而且克服了鋰電池安全性能差，循環(huán)壽命短等缺點，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)測試及結(jié)構(gòu)測試等研究迅速展開。
到1997年Goodenough報道了磷酸鐵鋰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年達到26億只，2011年鋰離子產(chǎn)量則達到了41.25億只，總價值更是超過93億美元，保守估計，鋰離子電池在2015年可能超過鉛酸電池的市場，達到300億美元的產(chǎn)值。
目前，鋰離子電池市場被日本、韓國、以及中國三國占領(lǐng)，而韓國依托本國的新型手機產(chǎn)業(yè)在鋰離子電池市場的擴張異常迅猛，現(xiàn)在的市場份額已經(jīng)基本與日本持平，韓國以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，除外，還有中國的比亞迪、力神公司以及天津斯特蘭公司等。
圖3：各國鋰離子電池在全球市場上的占有率
圖4：2011年各大鋰電池生產(chǎn)企業(yè)市場份額
鋰離子電池的研究現(xiàn)狀
鋰離子電池自問世以來由于其優(yōu)異的的電性能而得到了廣泛的應(yīng)用。但它的發(fā)展遠沒有停止，主要是鋰離子電池存在如下缺點：
(1)安全性需進一步提高。由于鋰離子電池的電解質(zhì)使用易燃的有機溶劑和具有腐蝕性的電解質(zhì)鹽，過充電時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;放電時負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，擴大市場范圍;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)有電動工具使用。由于采用有機電解質(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低，無法達到純電動車的應(yīng)用要求。目前行業(yè)實際商業(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)致為了達到電動車的行程要求，電池的重量達到1噸，如2011年在杭州試點的純電動車，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到1噸，這就造成了行程中有一半的能量實際上是背著電池在運行。
鋰電池的未來走向
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，對鋰離子電池及其研究者而言，機遇與挑戰(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能上的應(yīng)用，以及近年來研究所、學(xué)校關(guān)注的鋰硫電池和鋰空氣電池的發(fā)展，都將對當(dāng)前鋰離子市場造成沖擊。特別是有研究報告稱，近期美國的研究人員的一項重大技術(shù)突破將有可能是鋰空氣電池有潛力實現(xiàn)電池技術(shù)的一大飛躍，因為與標(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于內(nèi)部，而鋰空氣電池使用空氣中的氧氣。然而這項技術(shù)面臨的最大問題是活躍的氧氣會與其它電池組件發(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，在理論上電池儲存電量能達到市場上現(xiàn)有鋰離子電池的10倍。
對鋰離子電池的研究者來說，當(dāng)務(wù)之急應(yīng)通過工藝創(chuàng)新，進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)展電動汽車用大容量鋰離子動力電池;
(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)進一步降低鋰離子電池的成本和提高電池的安全性能對鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用來說，則需要通過行業(yè)內(nèi)的運行管理模式調(diào)整，來達到生產(chǎn)高標(biāo)準(zhǔn)的電池的要求，其實這也是占全球40%正極材料銷量的中國最需要關(guān)注的和發(fā)展的，這就如同中國為何是制造大國而不是制造強國，這種現(xiàn)象在中國的鋰離子電池市場也同樣存在，并且相當(dāng)嚴重。
1.3鋰離子電池行業(yè)格局
低檔次手機領(lǐng)域，中方明顯優(yōu)勢，品牌手機領(lǐng)域，有較多國內(nèi)企業(yè)漸次進入。
在手提電腦電池領(lǐng)域，因?qū)σ恢滦院桶踩砸髽O高，國內(nèi)企業(yè)無力或無信心面對電池召回，幾乎沒有大規(guī)模進入的例子。日韓具顯著優(yōu)勢。因手提電腦用電池類型單一，適合全自動化生產(chǎn)，未來國內(nèi)企業(yè)也難建立優(yōu)勢。
在動力電池領(lǐng)域，國內(nèi)個別領(lǐng)先企業(yè)在國際上也不落后，但大多數(shù)企業(yè)仍面臨技術(shù)未達商用要求以及專利問題。電動自行車電池領(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
在高端產(chǎn)品及應(yīng)用上，目前日本、韓國領(lǐng)先：就目前來看，全球鋰離子電池市場，中國沒有明顯進步，韓國后來居上，且有趕超日本之勢(最新數(shù)據(jù)已經(jīng)顯示韓國已經(jīng)超過日本成為全球最大的鋰電池國家)，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)、韓國的三星SDI以及LG化學(xué)處于第一梯隊，而中國的BAK(比克)、力神以及ATL等雖然近年來增長迅猛，但仍處于二階梯隊，與日本韓國差距明顯，而曾經(jīng)風(fēng)靡一時的國內(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者梯隊。
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(美國江森自控和和法國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，該公司與大陸集團有合作
3)LG化學(xué)(該公司在美國有子公司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)
9)三洋電機(現(xiàn)隸屬于松下集團)
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：國外主要電池廠商材料應(yīng)用概況
表5：規(guī)劃中的電動汽車
1.3.2國內(nèi)鋰離子電池行業(yè)市場
國內(nèi)鋰電國內(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)先的國產(chǎn)制造企業(yè)，是我國最大的生產(chǎn)基地。
我國為數(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、數(shù)碼相機、便攜游戲機及MP3和DVD等移動視聽設(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)已逐步進入筆記本電腦市場。
表6：國內(nèi)主要的鋰離子電池制造商及經(jīng)營態(tài)勢
另外規(guī)模還相對比較大的公司有飛毛腿、欣旺達、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公司屬于外商獨資所以并未考慮進入。
1.4鋰離子電池的應(yīng)用前景
鋰離子電池作為未來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)對鋰離子電池的質(zhì)疑從未息，如羅蘭貝格預(yù)測鋰離子電池是否是下一個泡沫。但全球?qū)︿囯x子電池市場以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)電動車市場的投資熱情從未減退過，原因在于，現(xiàn)在的市場導(dǎo)向決定了新能源，綠色環(huán)保是21世紀的主題，而行業(yè)內(nèi)人士分析認為，鋰離子電池是電子信息產(chǎn)業(yè)和汽車產(chǎn)業(yè)等的時代產(chǎn)兒，因為現(xiàn)在之所以還沒有進入其黃金高速發(fā)展時期，是因為業(yè)內(nèi)的整合、汽車產(chǎn)業(yè)與電池的接軌過慢，以及一些新型產(chǎn)業(yè)的運用沒有及時推廣所致，根據(jù)近年來各國對鋰離子電池以及純電動汽車新政策的發(fā)布，其預(yù)示著鋰離子電池的黃金時期還未到來，其發(fā)展還將上一個臺階。
作為新能源汽車的核心動力設(shè)備,鋰電池未來將得到空前的發(fā)展，隨著其技術(shù)的成熟，其在各行各業(yè)的運用也將越來越普及，特別是儲能產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也將步入人們的視野，而根據(jù)儲能產(chǎn)業(yè)對電池性能的要求，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，而對于全球磷酸鐵鋰電池研究者來說，我國在該電池領(lǐng)域的研究起步不晚，相對來說，我國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30萬～60萬不等，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，超過某一溫度絕緣，低于該溫度電學(xué)導(dǎo)通)、高溫膠紙(對極片兩端和極耳進行機械與電學(xué)保護以及作為終止帶使用)、銅箔(一般使用電解銅箔，負極集流體，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。負極活性物質(zhì)主要有石墨化碳材料、無定形碳材料、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
從目前來看，一直阻礙當(dāng)前鋰電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展的問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，而這個最亟待攻克的核心卻又是決定電動汽車性能的關(guān)鍵因素，電動汽車要求電池比能量高，如果電池的性能達不到要求，就會使當(dāng)前的燃油汽車向電動車邁進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)勢浴火重生
根據(jù)最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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54%，年復(fù)合增長率達到25%。從正極材料的市場份額看，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，以及市場應(yīng)用前景的明朗，發(fā)展很迅速，現(xiàn)已占據(jù)市場份額中8%，未來錳酸鋰，三元材料以及磷酸鐵鋰的市場份額將逐漸增加，而鈷酸鋰的市場將逐漸被這三種材料所取代。而從三種材料的應(yīng)用領(lǐng)域來看，在動力電池領(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、實際比能量都是對應(yīng)的正極材料與LixC6(做負極)的全電池數(shù)據(jù)。
2.3.2國內(nèi)正極材料利潤空間少，產(chǎn)能過剩，亟待尋求利潤增長點從全球范圍來看，鋰電企業(yè)主要集中在日本、中國和韓國，相應(yīng)的鋰電正極材料的生產(chǎn)也主要集中在以上國家。日本和韓國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)于我國多數(shù)鋰電正極材料企業(yè)，在高端鋰電正極材料的競爭中有一定優(yōu)勢。在國外市場，日本和韓國主要鋰電企業(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，日本和韓國鋰電企業(yè)近年開始逐步加大從我國采購鋰電正極材料的力度。近年來，我國鋰電正極材料市場發(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)會統(tǒng)計，2009年至2011年，我國鋰電正極材料的產(chǎn)量分別為18,600噸、23,800噸和30,800噸，保持年均30%左右的增長速度，但是在這40%以上的全球市場份額中，我國的正極材料更多的是中等品質(zhì)的正極材料，而在行業(yè)高端市場還是基本由日本所占領(lǐng)，韓國雖然現(xiàn)在在鋰離子電池市場已經(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)，更多的是從我國和日本進口。
表11：國內(nèi)外主要正極材料廠商分類
截止2011年，在正極材料的市場主要是由日本、中國所占領(lǐng)。從2011年開始，韓國號召本土企業(yè)大力發(fā)展正極材料的生產(chǎn)，希望通過本土企業(yè)的一條龍的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展來進一步擴大其在鋰離子電池以及其衍生產(chǎn)業(yè)的市場份額，因為韓國在電子行業(yè)的優(yōu)勢近年來相當(dāng)迅猛，其在電池行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展也被帶動起來，如果我國仍然停留在中低端產(chǎn)品的生產(chǎn)而不尋求高端市場的擴張，盡管我國有低勞動力成本優(yōu)勢，但是這只會讓我國的正極材料更加被動，只能依托他國的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，這也是對我國的正極材料很致命的，同時也是我國本土企業(yè)需要尋求的出路，根據(jù)最新2011年國內(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)績報告指出，其正極材料在其所有業(yè)務(wù)中屬于負增長，主要受業(yè)內(nèi)正極材料投資過大，產(chǎn)能過剩，價格持續(xù)下降，以及正極材料價格降低所致。從2011年我國鋰離子電池市場的份額相對2010年幾乎無增長，也導(dǎo)致了國內(nèi)沒有相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)需求量，我國市場的正極材料市場正處于關(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，特別是近年對于鋰礦資源的市場競爭尤為激烈。國際上碳酸鋰的主要生產(chǎn)商有智利的SQM、美國的FMC和德國Chemtall，這三家公司包攬了全球80%市場份額。我國的天齊鋰業(yè)作為中國最大、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)了國內(nèi)相當(dāng)大的市場份額。鋰金屬資源世界儲量豐富，全球儲量折算成金屬鋰有2866萬噸，我國占11.72%大約為335萬噸。我國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%，儲量103萬噸。鹽鋰礦床主要分布在青海和西藏，其中青海臺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，氯化鋰儲量466萬噸.
表12：我國正極材料所需金屬礦的儲量
