XX电池科技有限公司电动汽车用动力电池产业化项目可行性研究报告

1 北京国能电池科技有限公司电动汽车用动力电池产业化项目 一 . 总论 1. 项目名称及建设单位 项目名称 北京国能电池科技有限公司电动汽车用动力电池产业化项目 建设单位 建设单位名称：北京国能电池科技有限公司 法定代表人：蒋大龙 公司地址： 北京市房山区窦店镇交道东大街 5 号 319 室 企业性质：有限责任公司 经营范围： 电池技术开发、技术推广、技术咨询、系统集成、销售锂电池 项目负责人： 郭伟 项目联系人： 邵佳元 手 机：联系电话： 010614 传 真： 010906 2. 项目背景及投资必要性 2 项目背景 随着新能源的利用和开发日渐升温，不论从哥本哈根全球峰会降低碳强度的大背景，还是从我国把新能源汽车研究项目列入国家“十五”期间“ 863”重大科技课题的具体举措来看，新能源汽车的研发和产业化给我公司提供了一个难得机遇。国家科技部、财政部联合启动的电动汽车“十城千辆”（后历经多次调整为20 个、 25 个城市、全国所有主要城市）计划，又把机遇转化为实实在在的市场需求。 北京国能电池科技有限公司将充分利用自身在新能源电池行业的技术背景优势、产业化优势，取得国家政策和资本市场 的支持，集新能源汽车、储能电站电池组件及电源管理系统，军用特种电池的研发、生产、销售，职工培训大楼、职工公寓为一体的现代化综合新能源产业园。项目全部竣工达产后可完成年产值达7 亿人民币，年利税 8000 万元以上。兹就生产制造基地投资事宜，作可行性分析。项目建设的必要性和经济意义。 建设本项目符合中国市场需求 近年来，锂电正极材料在电动汽车、电动自行车、电动工具和储能等领域显现出更为广阔的市场发展前景。新能源汽车不但有显著的环保效应，而且相对于燃油汽车节能 50%国际社会对此高度重视，包括美国、日本、欧盟 等发达国家都计划投入大量资金进行新能源汽车的研发和推广。我国于 2009 年出台了一系列的政策鼓励节能和新能源汽车行业的发展，并将其提高到国家长期发展战略高度上。 2009 年 1 月，我国汽车产业振兴计划中提出新能源汽车战略；同年 3 月，汽车产业调整和振兴规划提出未来形成 3 年 50 万辆新能源汽车产能，并形成 10 亿安时动力电池产能的目标； 2010 年 3 月 两会 期间，新能源汽车的支持政策再次地成为市场关注的焦点。 据预测， 2010 年 2013 年是锂电池电动汽车的快速成长期，并于 2012 年超过镍氢 电池电动汽车。作为动力锂电池行业的上游，动力锂电正极材料相应将进入黄金发展期，预计 2009 年 的年均复合增长率为 新能源汽车作为一个新兴行业，其发展已经势不可挡。 中国电动车产业化概况 2010 年 4 月 28 日，电动汽车传导式充电接口、电动汽车充电站通用要求、电动汽车电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议、轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法 4 项国家标准通过有关部门审查。 公布的 4 项国家标准，对电动车充电接口、充电站标准和功能等情况进行了细化和规范。这意味 着日后国内生产的电动车充电接口将统一化，同时将大大减 3 小目前各地充电站的建设难度。可以预见的是，此前一直围绕着电动汽车传导接口的争论偃旗息鼓，但标准细化后引发的明争暗斗却逐渐激化。 其中，关于电动汽车传导式充电接口的内容颇为引人注目，该规定适用于交流标称电压最大值为 380V，直流标称电压最大值为 600V 的电动汽车所用传导式充电接口，将交流充电接口 (将交流供电电网连接到车载充电机上进行充电的接口 )和直流充电接口 (利用充电站大型直流充电机对电动汽车电池直接进行快速充电的接口 )的内容部分进行了细化规范，如确定 交流充电接口为 7 个端口，直流充电接口为 8 个端口。据悉，上述有关电动车的细则于 2009 年 3 月 27 日起草， 2010 年 3 月 10 日形成标准意见稿，从起草讨论至通过审查，包括中国电网以及部分车企均有参与，此外讨论组还与美国、日本等国的专家进行了交流。一些自主品牌已有量产电动汽车上市，可每个企业都是按照自己的标准来制定充电接口，没有形成统一的规格标准，这样很难在全国范围内推广。 中国充电站建设情况 此前，多个重量级的国企均发布了充电站建设计划，其中既有中石化、中石油和中海油等三大传统化石燃料的垄断企业， 也有国家电网、南方电网等电力能源巨头。中石化、中海油的优势在于拥有 3 万多座加油站的渠道优势，国家电网、南方电网则拥有技术优势。国家电网的计划是， 2010 年将在全国建设 75 座充电站和 6209 个交流充电桩。 南方电网同样不甘人后， 2009 年 12 月在深圳投资建成的两座充电站、 134个充电桩启用，两个充电站内可分别容纳 9 辆电动车同时充电。 2015 年将提高到公交大巴充电站 50 个、公务车充电桩 2500 个、社会公共充电站 200 个、充电桩 1 万个。 对于电力能源的扩张，中石化显得颇为无奈，目前该公司虽 然渠道众多，但面临充电技术瓶颈，将推迟充电站普及时间，但这丝毫不影响中石化积极投身于电动汽车充电站项目研究。从目前的形势看，中石化处于下风，由于网点优势明显，一旦技术形成突破，中石化的复制速度将非常惊人。 中国新能源汽车应用情况和投放计划 早在 2009 年 1 月，国家相关部门就推行“十城千辆”工程，这也是迄今为止世界汽车行业最为庞大的实验工程，但由于地方保护色彩原因，引来外界颇多质疑。 如北京市采购北汽福田 800 多辆混合动力公交客车，重庆市采购 10 辆长安集团的混合动力轿车，长春与大连首批采购的混合动力公 交来自中国一汽集团， 4 其他城市的首批新能源示范车型也都来自本省或本地区企业。对此，生产厂商也有自己的苦衷，比如跨省将为技术保障增加难度。 电动车进入出租车市场的确是个好办法，既增加了产品知名度，又可以对车型进行监控，不过配套设施不健全，安全性能不过关，暂缓了这种速度。目前推广新能源汽车的方法不多。 3. 项目建设概况 项目建设地点： 北京市房山区城关街道燕房科技工业园顾八路一区 6 号 建设目的及目标 本着高起点、高水平、高档次的原则，采用先进的、适用的制造技术、工艺手段、高效可靠的装备和现代化的设计方法建设本项目，全 面提升企业的核心竞争力，使企业在市场引导下做精、做强、做大。重点发展大容量锂离子电池的单体电芯的制造能力及整体组装装配，以产品为龙头、以市场为导向、以效益为目的，提高企业的经济实力和市场竞争力，建立起一个面向 21 世纪的现代化企业，提高企业生产、管理水平，使本项目成为国内大型电池生产制造基地之一，实现技术、工艺、生产、管理等各环节的信息化整合，从而实现产品的制造水平达到国内先进水平，使产品具有较高的科技含量和附加值，为企业带来较好的、稳定的经济效益，同时带来广阔的市场前景和长期生存的空间与生命力。 本项目建设 目标是形成年产 60大容量锂离子电池 115 万颗， 100大容量锂离子电池 70 万颗的生产规模，实现年销售收入 7 亿元（含税），利润总额8600 万元。 项目建设内容 本项目分为两期进行建设。 一 期建设在国能电池科技有限公司现有厂区内，调整改造现有生产厂房、扩建联合生产厂房及辅房 7000承担大大容量动力锂离子电池的生产制造。新增生产工艺设备 400 台套。 二期建设在现有厂房东侧空地上，建设包括地上 2 层，地下 1 层，分别作为原材料、成品仓库和电池组装配和检测车间，对原有厂房内区域进行重新规划，扩大分容化成 、注液、叠片等工艺车间至达产产能，新增购置自动化生产设备 200台套。 5 项目一期建设期为 5 个月。工程于 2012 年 5 月开工，拟竣工时间定于 2012年 10 月。 项目二期建设期为 1 年。工程拟于 2014 年开工，拟竣工时间为 2015 年。 项目建设投入总资金及效益情况 项目总投资 元， 已投入 万元，新增建设投资 17800 万元、铺底流动资金 4000 万元。 资金筹措： 项目建设新增投资资金由企业自筹资金 15800 万元，政府股权投资 2000 万，银行贷款 0 万元。铺底流动资金企业自筹 4000 万元。 项目建成后，达产年实现售销 售收入 7 亿元（含税），可实现利润总额 8600万元，税后投资内部收益率为 58%，税后投资回收期为 （含建设期），财务净现值（ i=12%）为 35554 万元。 本项目盈亏平衡点为 本项目具有较强的抗风险能力。 主要技术经济指标表 序号 项 目 名 称 单位 数据 备注 1 生产纲领 60力锂电电芯 颗 1150000 100力锂电电芯 颗 700000 2 新增建设投资（含利息） 万元 17800 3 流动资金 万元 4000 4 职工人数 人 251 新增： 人 226 5 工业增加值 万元 24793 6 销售收入（不含税） 万元 7 销售税金 万元 5572 值税 万元 5066 6 售税金附加 万元 507 8 利润总额 万元 8609 9 新建面积 0100 10 新增设备 台套 600 11 投资净现值 (税后 ) 万元 35554 12 投资回收期 (税后 ) a 建设期 13 投资内部收益率 (税后 ) 58% 20 盈亏平衡点 24 销售利润率 22 全员劳动生产率 万元 /(人 a) 23 人均创利税 万元 /(人 a) 二 . 项目可行性综合评价结论 1. 2010中国汽车（电动车）动力电池市场发展前景 汽车（电动车）动力电池市场前景广阔 目前的混合动力汽车及未来的电动汽车所采用或将采用的电池中，存在着镍氢电池与锂电池之争。与锂电池相比，镍氢电池具有续航能力不足以及不能外插式充电等缺陷。随着锂电池技术的提高，以及大 规模制造导致成本降低，未来有可能替代镍氢产品成为 力电池的主流。锂电池代表的是混合动力汽车动力电池的未来，而目前从成本和商业化的角度看，更现实的选择是镍氢电池。镍氢动力电池刚刚进入成熟期，是目前混合动力汽车所用电池体系中唯一被实际验证并被商业化、规模化的电池体系，全球已经批量生产的混合动力汽车全部采用镍氢动力电池体系。 7 现有混合动力电池 99%的市场份额为镍氢动力电池，商业化的代表是丰田的普锐斯。预计，到 2020 年前，非镍氢混合动力电池的占有市场份额不到 20%，镍氢混合动力电池的市场前景看好。在未来 的 8 10 年，镍氢动力电池仍是新型混合动力汽车的动力电池体系的主导产品。 预计 2016 年锂离子电池市场总产值有望挑战 100 亿美元。预计将成为 21 世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。其未来的市场前景十分广阔。 动力电池在新能源汽车的应用前景 随着世界能源及环境危机加剧，作为新型清洁能源的动力电池备受关注，继新能源汽车产业首次进入政府工作报告后，将出台节能汽车财政补贴办法。 2010年将成为中国新能源汽车元年，而以动力电池为主的新能源产品将率先爆发性增长。 2. 2010中国汽车（电动车）动力电池市场发展趋势 汽车（电动车）动力电池技术的发展趋势 在目前国内市场价格的基础上，可粗略计算出各种提供电能技术的各种各样的标志比。即电网供电柴油机供电铅酸电池供电镍氢电池电锂离子电池供电燃料电池供电 =1 6 6 80。这从一个侧面反映了各种供电方式距离电动汽车市场的远近。当然，随着石油价格的上升、电池技术的进步，这些比例关系将发生很大的变化； 由于铅酸电池的供电成本大体和柴油机供电相等，因此它仍然是低端电动车市场的主要动力电池。磷酸锂离子电池 技术进步较快，它最有可能成为铅酸电池的竞争对手，率先成为高端电动车市场的主要动力电池； 由于混合动力汽车仅需装用纯电动汽车 1/10 的动力电池容量，整车有较为接近市场的性 /价比，因此它仍将是近期实现产业化的主要电动汽车种类。考虑到我国国情，目前仍应大力推广使用混合动力大客车，进一步降低制造成本，减少油耗和排放； 在锂离子电池性 /价比进一步提升后，外接充电式混合动力汽车（ 望成为理想的上班族乘用车，它可大幅度减少油耗和降低排放，但是由于较高的价格，它可能首先在发达国家得到推广应用； 8 燃料电池虽然是理 想的清洁能源，但是目前它的性 /价比太低，要达到进入市场的性 /价比，可说是任重而道远，必须从基础材料和基本理论上有重大突破，才可能进入汽车市场； 电动轮已成为国外电力驱动技术的重要发展趋势，并已在军用越野车上得到实际应用，证实它在技术 /经济上的重要优势，我国虽也有不少单位研发，但始终未进入 863 计划，技术进步缓慢，因此有必要奋起直追，尽快掌握这一先进的电驱动技术。 未来中国新能源汽车工业的发展趋势 新能源汽车将催生汽车动力技术的一场革命，并必将带动汽车产业升级，建立新型的国民经济战略产业，是汽车工业发展的必 由之路。新能源汽车的使用的成本非常低廉。将其百公里的用电成本进行换算，电的成本仅是油的成本的 20，也就是说，使用新能源汽车仅需花五分之一的钱就可以跑到与原来相当的公里数。普通汽车，不论是手动档的，还是自动档的，都用变速箱变速，电动车变速是电机驱动，没有变速箱，而且非常强劲。此外，电动车的四轮驱动，原理简单，容易实现，且运行维护方便，不用换机油。新能源汽车的上述特点，决定了它具有强大的生命力和广阔的市场发展前景。预计 2020 年，我国新能源汽车占届时汽车保有量的 20，约 3000 万辆，年可以节约石油 5000 万吨，相当于一个大庆油田一年的石油产量。 未来汽车（电动车）动力电池的发展趋势 低碳经济是全球经济的发展趋势，中国亦是低碳经济的积极倡导者，电动汽车产业作为低碳经济的重要支柱，其潜力不可估量。未来 10 年是中国汽车产业由石化燃料驱动向电力驱动动力总成转变的关键时期，是本土电力驱动动力总成供应商面临的重大机遇期。动力锂电池是电力驱动动力总成的核心部件，其成本占动力总成成本的 50%动力锂电池行业在中国汽车产业转型的过程中面临重大发展机遇。 3. 2010中国汽车（电动车）动力电池市场预测 目前我国动力电池主要采用镍氢电池和锂电池两种形式。 2007 年，我国镍氢电池产量达 11 亿只左右，同比增速超过 15； 2009 年产量达到 15 亿只，占车用动力电池市场的 60左右。预计 2010 年我国镍氢电池产量将达到 只。 锂离子动力电池项目是行业新增投资的重点，未来三年左右将取代镍氢电池成为主流。与镍氢电池相比，锂离子电池能量密度高、自放电率极小、技术提升空间大，是下一代电动汽车动力电池的最佳选择。全球主要锂离子动力电池生产 9 企业已经开始投资布局，集中在 2009 2010 年投产，并计划在 2011 2013 年实现量产。 2009 年我国锂离子电池产量为 只。随着我国企业产能的不断增加， 2013 年我国锂离子电池产量将达到 只。 4. 2010中国汽车（电动车）动力电池市场盈利能力预测分析 三 . 企业基本情况： 1. 资本组成 2. 产品技术 在锂离子电池领域，郭伟在电池领域较早地进行了锂离子电池技术和生产工艺的研究，积累了深厚的经验和良好的客户源。公司秉承“好电池是设计出来”的理念，长期关注锂离子电池行业和产业化进程，同时注重低成本高品质的生产理念，使其电池在市场上具备很强的竞争力 。 公司的主要的技术优势是（ 1） 概念软包装锂离子电池技术；（ 2）磷酸铁锂为正极的锂离子电池技术；（ 3）单体超大容量锂离子电池；（ 4）特有助剂添加剂保证电池的一致性；（ 5）长循环寿命电池配方；（ 6）多电池的串并联管理技术； 公司的管理优势是（ 1）团队经过了 池的工业化，对于电池的设备和工艺路线设计有很强的能力。（ 2）团队积累了材料的研发基础，有利于对于供应链 10 的开发整合，在今后的降低电池固定成本方面有较大的把握。（ 3）团队有接近 3年的电池及电池组高温老化循环的测试数据积累，对于动力电池在长期使 用状况下的情况有了较清楚的模拟，因此电池的可靠性有很好的保障。 总体而言，国能电池在锂离子电池的品质性能、生产工艺和产业化方面，积累一定的先发优势，并在获得了市场的规模化应用的验证。 电池技术方案和工艺流程： 电池产品的技术方案主要是采用成熟的锂离子电池制造工艺，电芯以叠片为主。 （ 1）保证电池不漏液和低自放电率、长寿命的电池封装技术。 （ 2）保证电池不失效的技术方案。 （ 3）电池制造关键工序机械化，各工序以线连接。 3. 组织机构设置 根据生产需要组建公司组织结构如下： 公司的最高权力机构为股东大会；公司最 高执行机构为公司董事会；公司总经理受董事会委派并经董事会授权全权负责公司的日常经营。 11 总经理 主要工作：负责企业全面管理工作，明确掌握企业发展方向，制定公司战略发展规划，及时做出经营决策。负责完成公司董事会审议的经营目标。负责制定公司年度事业计划及预决算。负责公司的组织机构调整和人事总体规划。负责公司对外融资、投资、合资的总体决策。负责各部门之间的总协调工作。 其他工作：兼任公司总工程师，负责公司新产品的研发，产品升级换代，产品体系调整。保持公司产品在行业内的技术领先优势。 副总经理 主要工作：负责公司财 务管理，资金预算，税务管理，债务追收，企业融资以及商务合同、合作协议评审。 产业链副总经理 主要工作：主管公司销售及售后服务系统，负责新能源汽车动力电池行业市场开发，公司业务团队建设和管理工作，负责行业客户关系开拓及维护，落实和执行公司的经营战略，配合总经理完成公司合资或独资分支结构的建立。 总工程师 主要工作：负责协助总工程师管理研发部。负责公司新产品的开发及研制，现生产产品的性能评测与结构优化，工艺改进。负责动力电池组综合性能指标设定，装配的工艺规程，质检标准的制定，负责协助总经理完成公司研发体系的建设 。负责公司商业项目设计方案的评估、评审。负责公司对外技术交流与支持。 其它工作：负责公司售后服务技术支持。售后服务手册的编制及相关培训工作。 总经理助理 主要工作：负责公司行政管理、劳动、人事、公关、后勤等工作及各类规章制度编制的统筹工作，人力资源的体系建设，负责公司年度经营计划编制统筹工作，负责公司的公共关系维护，负责总经理办公会的相关事宜，公司相关资质认证、技术评定、专利申请工作，国家新能源相关支持政策的获取。 财务总监 12 协助总经理制定公司的经营规划。评估公司业务的经营风险，通过财务管理体系提高公司整体 经营的规范化、制度化、科学化。在公司内部推行预决算财务管理制度。对公司产业链，供应链进行成本控制，优化存量，使公司经营具有高度的行业竞争力。 销售总监 负责公司销售部的日常管理工作。负责公司销售业务指标的完成，是公司的利润中心。协助营销副总经理执行公司制定的营销策略、方针、制度，并跟进营销目标计划的达成，管理监控及督导下属的目标执行情况；掌握新能源汽车领域的市场动态，及进行应对策略；监控各类合作厂商业务项目的开展；定时检讨销售部运作状态，提交相应合理化建设意见；协助营销副总工作，并做好营销策略参谋；协助营销 副总做好对外公关工作。 采购部经理 负责公司动力电池生产中的原材料采购，及动力电池组装配过程的外协件采购。负责公司采购体系及团队的建设，供应商创建及关系维护。负责循环降低生产及采购成本的工作。 其它工作：负责公司重大采购项目的招标条款拟定工作。 负责部门：采购一部（动力电池原材料）、采购二部（动力电池组装配物料） 售后服务部经理 负责公司售后服务部的日常管理工作。负责公司销售客户的产品售后服务（安装，调试，测试，维修，返修）保障的工作，协助营销副总经理执行公司制定的产品销售及服务策略。并跟进客户使用产品的售 后服务情况，管理监控及督导下属的工作完成情况；掌握新能源汽车领域客户的动态，及进行竞争对手的信息采集，协助公司制定相应措施；监控各类合作厂商业务项目的开展；定时检讨售后服务部运作状态，致力提高维护公司的企业形象及客户的核心价值。提交相应服务体系的合理化建设意见；协助营销副总工作，并做好营销策略参谋；协助营销副总做好对外公关工作。 制造中心经理 主要工作：负责组织动力电池生产、设备、安全等工作及相关制度拟定和执行，执行生产任务目标的完成，全面管理生产制成系统和现场生产协调，配合营销部门及装配厂完成订单产品合 同的履行，负责公司企业文化的推广与宣导，负责制 13 成厂人力资源行政管理及团队建设。负责制成厂工艺规程、质量检测标准制定。制成员工的技能标准制定及相关培训。 其它工作：保障生产的外部资源协调工作。 品质部经理 负责执行公司质量方针和质量目标，推行全面质量管理。保持质量及环境管理等体系的有效运行，组织公司内部质量及环境管理体系的审核，组织实施公司产品的保安防灾预防措施，并提供产品设计改良的建议。负责公司质量管理文件的受控管理，公司产品认证体系管理和维护。 四 . 锂离子电池技术特点及发展现状 1. 概述 锂离子电池锂离子电池 (锂电池发展而来。所以在介绍 前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压 ,不需充电 但循环性能不好 ,在充放电循环过程中 ,容易形成锂枝晶 ,造成电池内部短路 ,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的 正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在 充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。 像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑， 所以叫摇椅式电池。 2. 锂离子电池工作原理 锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳常见的正极材料主要成分为 电时，加在电池两极的电势迫使正 14 极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合锂离子的移动产生了电流。 化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级 去设计以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻。 虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的 锂离子数目。 聚合物锂电池的结构 15 过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。 不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电 解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常。 所谓使用前三次全充放的“激活”也同样没有什么必要然而为什么很多人深充放以后 标示容量会发生改变呢 ? 后面将会提到锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、 电状态、放电次数等数值这些数值在使用中会逐渐变化使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的 实际情况。 充电控制芯片主要控制电池的充电过程锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段 (电池指示灯呈绿色闪烁恒流快充阶段，电池电压逐步升高到电池的标准电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到 0 ，而最终完成充电电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池的电量，这就是我们在 读到的 锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变 的，如果芯片一直没有机 16 会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。 3. 正极材料 各种正极材料性能比较 锂离子动力电池是目前最有潜力的车载电池，主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成。目前负极材料的研发和生产已比较成熟。正极材料、隔膜和电解质是锂离子电池的核心材料，占据电池成本的 70%；其中又以正极材料附加值最高，约占锂电池成本的 30%。这三种核心材料的技术突破，将对锂离子动力电池的性能提升起到重要推动作用。 目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有 钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂（三元材料）以及磷酸铁锂。 钴酸锂： 研究始于 1980 年， 20 世纪 90 年代开始进入市场。它属于 构比较稳定，是一种非常成熟的正极材料产品，目前占据锂电池正极材料市场的主导地位。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短，而且钴有放射性，不利于环保，因此发展受到限制。 镍酸锂： 氧化镍锂的价格较钴酸锂便宜，理论能量密度达 276g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳。技术上采用掺杂 F 等元素来提高其性能。由 于提高镍酸锂技术研究需考察诸多参数，工作量大，目前的进展缓慢。 锰酸锂： 锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较常用的是尖晶石结构的 作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物 理论容量为 286g，实际容量已达 200g 左右，在理论容量和实际容量上都比 幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。 钴 镍锰酸锂： 即现在常说的三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。但该种电池的材料之一 钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料大多被认为是磷酸铁锂未大规模生产前的过渡材料。 17 磷酸铁锂： 在所有的正极材料中， 极材料做成的锂离子电池在理论上是最便宜的。它的另一个特点是对环境无 污染。此外，它在大电流放电率放电（ 510C 放电）、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。目前 司已能将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，使颗粒和总表面积剧增，进一步体高了磷酸铁锂电池的放电功率和稳定性。 各种锂离子电池正极材料性能比较 各种锂离子电池正极材料优缺点 18 钴酸锂市场现状分析 钴酸锂最早实现商业化应用，技术发展至今已经很成熟，并已广泛应用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑和数码电子产品等。国内目前钴酸锂市 场主要集中在中端市场，这个市场的特点在要求产品质量好和稳定，同时具有较大的价格弹性。 随着技术的进步、 3G 的应用、数码产品的普及，基于无线体验的移动设备的需求越来越大，而目前能够满足移动设备待机要求的成熟电池只有钴酸锂电池，事实上，在消费类数码产品领域，钴酸锂电池也处于绝对的主导地位。经过长期的发展，钴酸锂电池形成了四种产品线：圆柱型电池、聚合物软包电池、铝壳电池和钢壳电池，这些产品分别应用于高端、中端和低端市场。 锰酸锂市场现状分析 安全廉价的锰酸锂电池具有镍氢和钴酸锂电池所无法比拟的优越性能， 4V 锰酸 锂在充电状态下的热分解温度比钴酸锂高约 200（充电状态下的分解温度约为 430），热稳定性非常好，被公认为电动汽车最为实用的电极材料。目前，中信国安盟固利电源技术有限公司生产的锰酸锂材料已经陆续进入国内外市场， 19 一些国内锂离子二次电池生产商开始批量使用该公司生产的锰酸锂产品，产生了较好的经济效益。国内众多用户以及韩国、法国、美国的公司正在试用该公司生产的锰酸锂产品。 云南玉溪汇龙科技有限公司新开发的“新型低成本锂离子电池正极材料（锰酸锂）产品中试及产业化”项目，属国家重点支持的新能源、新材料产业。该项目产品 技术含量高、创新性强、技术水平达国内领先、国际先进水平，所生产的产品可广泛用于手机电池、摄影机电池、便携式电池、笔记本电脑电池、儿童电动玩具、电动车电池、小型农具、野外照明、矿灯电池、军用电子设备以及航空 磷酸铁锂市场现状分析 2008 年我国锂离子电池的出口量为 个，个；其中，中国国内钴酸锂市场销量大约 1 万吨，锰酸锂大约 5000 吨，三元材料大约 2000 吨，磷酸铁锂产量约为 2500 吨。 2009 年锂离子电池出口量达 个，锂的原电池及原电池组约 个。 而磷酸铁锂是引发锂电革命行业的一种新型材料，是锂电池行业发展的最前沿。磷酸铁锂具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性使其特别适用于动力电池。它的出现是锂离子电池材料的一项重大突破，成为各国竞相研究的热点。 由于其自身的优势被广泛应用于混合动力汽车、电动工具、电动自行车、电动助力车、发电储能装置等各个领域。混合动力汽车（ 未来数年内新能源汽车的主要发展方向。随着混合动力汽车产量的不断增加，混合动力汽车占有率的提升，磷酸铁锂电池市场规模将快速增长，也将拉动磷酸铁锂需求增长。 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 天津斯特兰。两家美国公司合计产能在 1000 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。目前国内每年磷酸铁锂的需求量为 8000 吨左右，产量为 2500 吨，发展空间非常广阔。 目前磷酸铁锂产品正处于行业的萌芽阶段，而中国环境问题突出，能源问题紧张，因此磷酸铁锂产品潜在市场巨大。 正极材料上市公司分析 当升科技公司创立于 2001 年，主要从事钴酸锂、多元材料及锰酸锂等小型锂电、动力锂电正极材料的研发、生产和销售，是行业内成长性最高的 企业。近5 年来，公司年销量复合增长率高达 68%，净利润复合增长率高达 85%。即使在金融危机下的 2009 年，公司产品销量仍较上年增长了 73%。公司与国内竞争对手相比，有质量和技术优势；与国外竞争对手相比，又更具备成本竞争力。在技 20 术上，公司储备较为充足。锂电池正极材料目前主要包括钴酸锂、多元材料、锰酸锂和磷酸亚铁锂，并以钴酸锂为主导，未来新型正极材料比重将有所上升。随着下游特别是动力锂电市场产业化之后，锂电正极材料产品的完整性成为企业持续发展的关键。公司在产品规划、储备上具有较好的前瞻性，是目前国内为数不多 的同时具备钴酸锂、锰酸锂和多元材料锂电正极材料生产能力的企业，并积极研发包括高容量多元材料、超大粒径钴酸锂、磷酸亚铁锂等一系列制备技术。公司在湿法和火法两项技术上具备集成创新能力，是国内外少数几家能快速推出系列化多元材料的公司之一，产品质量达到了国际先进水平。 2008 年，公司研制成功多元材料和锰酸锂新产品，并开始进军动力锂电市场。 在市场布局方面，与国际主要的锂电厂商建立长期稳定的合作关系是正极材料企业经营的必由之路。目前，公司已与国际主要的锂电池生产企业建立了良好合作关系。在国际前 6 大锂离子电池厂商中 已拥有 5 家客户，包括三星 洋能源、深圳比克和比亚迪，形成了优质的大客户群。公司凭借这些渠道与品牌的优势，在国内锂电正极材料行业中建立了稳固的市场地位。 公司本次募集资金将用于 3,900 吨锂电池正极材料产能等项目的建设，项目投产后，公司总产能将由目前的 4,400 吨提高到 8,300 吨，有利于公司更好地满足快速增长的锂电正极材料市场需求。 未来，公司仍将坚持 为先锋产品开发新材料 的企业宗旨，充分利用在小型锂电领域形成的诸多优势，与国内外有实力的动力锂电厂商合作开发动力锂电用的多元材料、 锰酸锂产品和磷酸亚铁锂产品，争取 2010 年在动力锂电领域形成规模销售， 2012 年实现业绩迅速增长，努力使公司成为动力锂电正极材料领域的领先者。相信，随着小型锂电在人们日常生活中的广泛应用，随着新能源汽车及电动自行车等新兴行业的迅速产业化，公司作为行业的领跑者，将在动力锂电正极材料的 蓝海 中，继续保持业绩的高速增长势头。 4. 负极材料 与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，而且国内已经实现产业化，负极材料以石墨、固体碳粒为主。目前国内从事锂电池负极材料生产的前三甲企业是中国宝安、杉杉股份、长沙海容， 目前负极材料基本能够满足国内市场。 由于碳系负极材料的技术发展比较成熟，国内产能也比较大，其盈利能力并不强，不是发展锂电池的限制性环节。目前新型的硅合金、钛酸锂等负极材料还基本处于实验室研究阶段，在短期内还难以展开大规模应用。 21 5. 隔膜 隔膜技术情况分析 隔膜的重要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时能够允许离子的通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以用安全性能。隔膜越薄，孔隙率越高，电池内阻越小，高倍率放电性能越好，性能优异的隔膜对 提高电池的综合性能具有重要的作用。 锂离子电池隔膜的要求包括：具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；耐电解液腐蚀，电化学稳定性好；对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；空间稳定性和平整性好；热稳定性和自动关断保护性能好。 中国锂离子电池生产所需的隔膜材料主要依靠进口。 2007 美元（价格以每平方米 元计），每年进口锂离子 电池隔膜在 6080 万平方米，并以 12%的速度递增。到 2011 年全球需要的锂离子电池隔膜将达到 售额将达到 美元。市场需求量将是目前市场的 ，销售额将是 2007 年的 。 锂离子电池隔膜市场需求预测 全球隔膜市场发展现状 全球市场主要被日本旭化成工业、东燃化学，及美国 持。隔膜具有典型的“高技术、高资本”特点，而且项目周期很长，投资风险较大，国内企业的投资热情并不高。 22 预计全球对聚乙烯、聚丙烯和芳烃等主要石化产品的需求将以高于全球速度增长，而亚洲增速最快。为此，世界领先的石油和石化企业埃克森美孚化工正在积极投资以满足这一不断增长的需求。通过正在中国福建建设的合资企业和在新加坡建设新的石化装置，使其世界级石化装置的产能增加一倍以上。同时，还在推动沙特和卡塔尔的大型投资项目，并在韩国建设一家新的锂电池隔膜厂。 尽管发展隔膜对促进锂电产业具有重大意义，但从投资角度言，隔膜具有典型的“高技术、高资本”特点，且项目从启动到投产运行周期很长，投资风险较大，一定程度上阻碍了国内企业对这一重要领域的投资。 到 2012 年如果形成 100 万辆 混合动力汽车的规模，电池隔膜需要将近 4 亿平方米，而目前国内隔膜的总产能只有 平米。未来动力电池可能将是翻番式的增长，其需求将是手机电池的 10 倍以上。 国内隔膜生产企业动态 目前，国内能生产隔膜的企业仅有星源科技、金辉高科两家技术相对成熟，市场供应量严重不足，大部分依赖进口。 6. 电解液 电解液技术情况分析 由于锂离子电池负极的电位与锂接近，比较活泼，在水溶液体系中不稳定，需要使用非水、非质子性有机溶剂，和锂盐（有机溶剂导电性差，加入锂盐以提高离子导电率）组成有机液体电解质，在电池中正负极之间传导电子 ，其功能是防止过充电、阻燃性电解液、改善 、减少酸含量、增加电导率和改善低温性能。电解液对电池的放电倍率影响很大，适当的添加剂将大大提高电池的倍率放电容量和电压（最高能提高 6090%）。 电解液的研究尚未定型，仍在不断完善之中。传统的电解液使用碳酸酯作为溶剂，因为闪点较低，在较低的温度下即会闪燃，安全性较差。而氟代溶剂（包括氟代酯和氟代醚）具有较高的闪点甚至无闪点，有利于抑制电解液的燃烧，是解决电解液易燃问题最有希望的途径之一。氟代剂对电池性能损害较小，抑制电解液燃烧的效果明显，但是氟化物的使用将 会大大增加锂离子电池的生产成本，产业化上面临成本压力；相对廉价的烷基磷酸酯虽具有一定的阻燃效果，但是严重恶化电池性能；而含氮化合物对电池性能影响不大，但是阻燃效率不高，而且毒性较大。化学界仍在不断探索成本低廉、安全性好、高温下不易分解、电化学 23 性能稳定的电解液。目前商用锂离子电池以 溶剂，以 锂盐，具有较高的离子导电率与较好的电化学稳定性。 目前全世界电解液市场供需基本平衡，与正极材料一样，主要是靠存量锂电池市场，未来增量市场要看动力锂电池市场。未来几年，电解液行业仍然具有很大发展潜 力。 全球电解液市场发展现状 电解液是锂电池产业链上的重要组成部分，占锂电池成本的 12%左右。目前全球锂电池电解液市场供求基本平衡，主要是靠存量锂电池市场，手机、笔记本电脑、数码产品等是目前锂电池最主要的消费领域，这一趋势在短期内仍然不会改变。未来市场增量要看动力锂电池市场，特别是电动汽车一旦兴起，将带来电解液的爆发性增长。一辆电动汽车用锂电池需电解液 50 公斤左右，单位电池耗电解液数量是普通手机电池的上万倍。若按流行的 100 万辆电动汽车规模来测算，则需要 50000 吨电解液，是目前全球电解液总消费量的 3 倍以上。 全球锂离子电池电解液产业发展平稳，市场主要集中于日本宇部公司和国第一毛织城）公司，两家公司大约占全球市场份额的 50%。排在其后的企业依次为：三菱化学、富山化学、三井化学、岸田化学、张家港国泰荣华及其他企业。 7. 聚合物锂电池 聚合物锂电池除了电解质采用纯固态或凝胶型聚合物电解质外，正、负极材料、原理和充放电过程与液体锂离子电池基本一致。聚合物锂电池特点包括：塑型灵活，更稳定更安全不易燃烧，更长的循环寿命，更高的能量密度，体积利用率高（比锂离子电池高 10 20%），不必使用传统的隔膜材 料，更易于大规模工业化生产。 聚合物电解质是以聚合物为基体，由强极性聚合物和金属盐通过酸碱反应发生络合，形成的在固态下即具有离子导电性的功能高分子材料。纯固态电解质是将 锂盐溶解在作为固体溶剂的高分子聚合物本体如 。凝胶型电解质是通过将更大量的液体溶剂与聚合物本体混合，形成凝胶状态的电解质。由于电解质中没有可流动的电解液，因此不存在电池漏液问题，由此带来的燃烧、易爆等问题也随之避免。为降低电池厚度，聚合物锂电池通常采用厚度仅为 铝塑膜包装，因 而又比普通锂离子电池具有更高的比容量。 聚合物锂电池用电解质 24 在目前商品化的充电电池中，聚合物锂电池的比能量密度最高，理论上可以承担电动车更长的续航能力；可以实现电池的薄形化，从而可以降低电池重量和体积，更加节约能源。从这些优点来讲，聚合物锂电池相比锂离子电池，在纯电动车上有更好的发展前景，是未来的发展方向之一。 锂离子电池与聚合物锂电池的主要区别 8. 电池单体与组装 新开发的锂离子单体电池性能完全能满足实用需要，但动力电池需上百个单体电池组合使用。同时保持这么多单体电池的性能一致