锂电池行业发展现状与趋势

锂电池行业发展现状与趋势

2008年6月，第14条指令召开。国际电池肯定会在天津滨海港举行。与会专家一致认为,相对于传统的铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池等其他二次电池,锂离子电池以其电容量大、安全性佳、体积轻巧、耐高温及循环寿命长等优异性能正在逐步占领市场,未来将成为二次电池市场的主力;锂离子电池的重要构成部分——正极材料,对锂离子电池的发展起着决定性的作用,目前常用的锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、镍钴锰、锰酸锂、磷酸铁锂,其中磷酸铁锂以其明显的优势获得了业内人士的认可,大家一致认为未来2-3年内磷酸铁锂必将成为锂离子电池材料的主流。一、全球锂电池市场全球锂电池产量在过去15-17年内一直保持平均10%~20%的增长速度,从2001年起,这一年均增速更是高达40%。据市场研究机构IIT于2007年3月发表的报告指出,除笔记本电脑及手机等主要的传统应用领域外,电动工具、其它消费性电子产品、轻型电动车与电动汽车等新的应用领域，已为锂电池注入高度成长的动力，并将成为2016年锂电池总产值挑战100亿美元的主要推手。据IIT等研究机构推估，2008年锂电池市场需求量约为28.7亿颗，年增率将超过20%。2016年锂电池总需求量更可望突破50亿颗。全球锂电池产能主要集中在东亚地区,2007年全球锂离子市场已经形成中、日、韩三足鼎立的局面,代表性的生产企业为索尼、松下、三洋、三星和LG,其中,中国的发展速度最快,韩国次之。2007年,中国锂离子电池以13.5亿颗的产量首次超过日本,占全球产量的16.9%,较2006年增长28.36%(见图1),位居世界第一。虽然中国锂电池生产历史并不长,但得益于中国国内手机市场和笔记本市场的蓬勃发展,带动了以比亚迪、比克、邦凯、力神、环宇、光宇、力兴和TLC等为代表的一批锂离子电池制造商的快速崛起。二、锂电池的分类锂电池的实质是一种浓差电池,其正负电极材料由2种不同的锂离子嵌入化合物组成,正极为不同类型的含锂化合物;负极则为石墨一类的物质形成层状结构,Li+可填充于其中。由于存在安全性不高、成本高、有污染等不足,锂电乃至于二次电池的发展一直受到用户和公众的质疑,为了改善这些问题,正极材料的选择非常重要。同时,正极材料是锂电池的重要构成部分,业界对锂电池的分类也主要是根据不同的正极材料来给予区分,目前所应用正极材料主要有:钴酸锂、镍钴锰、锰酸锂、磷酸铁锂。这些正极材料性能、成本的不同(见表1),直接决定了锂电池应用领域及其商业化的程度。目前,市场上商业化程度最高的锂电池使用的正极材料是钴酸锂,但由于钴酸锂的晶体结构,其热稳定差,存在较大安全性隐患问题;并且钴资源有限,成本较高,目前只能应用于小型电池。近2年,在大容量、大功率电池领域,磷酸系材料、锰系材料、镍钴锰三元系材料是目前应用的主要正极材料;但是锰酸锂由于其先天结构缺陷,循环性能不好,所以,在使用成本上甚至要比铅酸电池高;还有镍钴锰三元系材料迫于镍、钴原材料价格一直上涨,成本居高不下,一时间难以激起市场的追捧。磷酸铁锂作为锂电正极材料,虽然振实密度低、电压平台低,但它的高安全性、环保、高寿命非常显著,是其他正极材料电池难以比拟的(见表2),尤其是它的安全性备受推崇;另外,磷酸铁锂的化学结构稳定,即使在过充电情况下也不会产生游离氧,不和电解液反应,是目前真正可以称得上安全的锂离子电池。磷酸铁锂电池的特点包括:1磷酸铁粉的使用安全，磷酸铁粉广泛应用于钴酸和锰酸电池的安全隐患。磷酸铁粉是目前世界上绝对安全的阴离子电池。在高温下的稳定性可达400-500c。这保证了电池的内在安全，不受充电、温度过高、短路、损坏和损坏的影响2由于电池长度长，循环时间长，电池消耗时间长，电池消耗频繁，并且在室温下充电循环1500次，容量保持率为95。这是铅酸电池的8倍，氢磷酸池的三倍，钴酸池的四倍，以及锰酸池的四到五倍3电池不含重金属和稀释金属电池应为稀释金属，无色经sd认证，污染。符合欧洲rohs的规定，这是一个绝对环保的电池，并经过ce认证。虽然电池中存在大量铅，如果电池被遗弃，由于处理不当，环境影响会造成二次污染，磷酸铁链材料的生产和使用会被污染。因此，该电池被列入“十五年”国家科技发展计划“863”，成为国家重点支持和促进发展的项目三、磷酸铁锂企业的发展现状基于磷酸铁锂材料自身优势和市场的机遇,国内外众多公司纷纷涉足。目前,国际上生产磷酸铁锂的电池厂商主要有加拿大Phostech、美国Valence、美国A123、日本sonyo,其中Phostech主要与台湾必翔合作,授权必翔独家生产使用磷酸铁锂电池;业内人士表示,Sony跟Sanyo近期已向Phostech要求授权,预估近期可望有结果;美国Valence公司早在2003年就开始了磷酸铁锂的产业化,解决了其电池的倍率放电及低温性能等问题,并和中国的部分锂离子电池厂家进行合作,以OEM方式生产4~10Ah的聚合物电池,同时,在中国苏州拟建生产基地(威能和威泰)来生产聚合物电池;美国A123公司是目前规模最大的磷酸铁锂生产商,备受各界看好,各国际知名厂商、创投纷纷成为其股东或董事会成员,包括Motorola、GE、Qualcomm、P&G、SequoiaCapital、YankeeTek,借助于资本和合作伙伴的力量,近年来,美国A123公司在不同的应用领域和地区频频出手,进行布局;此外,中国台湾涉足磷酸铁锂的有长园、立凯、金山电、有量、必翔、新普及统振等。国内磷酸铁锂的产业化发展与国际基本同步,在性能(见表3)、产能方面差距并不大,并且成本比国外还低。目前市场上宣称可提供磷酸铁锂材料的厂家(见表4)超过10家之多,据2008年3月份统计,有26家电池材料厂在生产或有投资意向,如天津斯特兰、北大先行、苏州恒正、湖南瑞祥等几家企业已进入工业化生产。虽然真正具备供货能力的只有寥寥几家,但表明中国企业希望抓住了此次锂电池发展机遇，使中国锂电在动力电池的产业化中走在了世界前列。四、磷酸铁锂电池生产面临的发展瓶颈由于国内外众多企业的介入,投入了大量研发费用,现阶段我国的相关技术已经较为成熟,且与国际先进水平的差距不大。尽管如此,仍有一些问题不容忽视,如尽管磷酸铁锂电池的造价比其他锂电池要低,但还是要高于普通铅酸蓄电池,要完全替代铅酸蓄电池还需要一段时间,尤其是对于像中国一样的发展中国家,这个过程可能更加漫长;另外,目前大部分专利在一些国际大公司手里,磷酸铁锂电池的生产存在专利方面的风险,国外大企业为了取得在该领域的主导权,不惜在国际间大打跨国专利战,这给国内企业的创新发展带来了诸多不利因素。如何通过原始创新避免将来沦为锂电池全球加工基地角色?是一个值得深入思考的问题。毕竟,在锂离子电池的整个产业链(钴、锂、隔膜—正极材料—锂电池芯—锂电池—终端应用等)中,上游正极材料决定了未来产业发展的成败。目前,中国面临着日益突出的环境问题和能源问题,欧盟在2005年、2006年相继出台了ROHS和REACH两项与化学品相关的法令,针对传统