锂电池基础知识介绍01478.ppt

1、a、1、锂电池基础知识介绍、a、2、1、锂电池基本知识、a、3、锂离子电池特征，应用于汽车领域成为核心技术的优点：轻量、储藏大、电力大、无污染、无二次污染、寿命长、自放电系数大缺点是价格高，安全性差。 但是，现在技术上开发了锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸钒锂等新材料，大大提高了锂离子电池的安全性，降低了成本。 a，4，各种电池对比(纵向对比横向)，资料来源：陈清泉，孙立清，电动汽车的现状和发展趋势，科学技术指导报，2005年4月，第23卷第4期，a，5，锂离子电池分类，锂离子电池，聚合物锂离子电池(LIP )、 通过在固体高分子电解质中添加增塑剂等添加剂，提高了离子传导性，使电池可以在常温下使用。 正

2、极材料采用导电性聚合物，其比能量是以往锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。固体高分子电解质、凝胶高分子电解质、高分子正极材料、液状锂离子电池(LIB )、a、6、高分子锂电池vs .液状锂电池、高分子下一代锂离子电池的优势1 :具有薄型化、任意面积化、任意形状化等优点，取代固体电解质，漏液、燃烧爆炸等安全上的问题优点2 :使用高分子正极材料的话，比现在的液态锂离子电池质量比能量提高50%以上。 优点3 :在工作电压、充放电循环寿命等方面比锂离子电池有所提高。 劣势：工作温度、循环性能需要突破，a、7、锂离子电池产业链分析，a、8，最上游：矿资源，最上游是矿资源，含有钴、镍、锰、磷、铁、锂

3、和各种化合物。 现在钴和锂的使用量最多。 国内钴生产龙头企业有金川、华友、嘉利科和优美科4家，年产量在1500吨以上，国内金属钴储量极少，目前约有80%的金属钴依赖进口。 锂资源在中国储量比较丰富，仅次于智利、阿根廷。 国内资源现在受中信PS、西藏矿业控制，同时生产工业级碳酸锂。 电池级碳酸锂由天齐锂业、妮可国润提供，其中天齐锂业技术最成熟，是业界标准制定者，占国内约60%的市场份额，且部分出口。 a、9、上游：核心原材料是锂产业中最核心的环节。 芯材包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液、导电剂、粘合剂、导电剂、极耳、铝复合膜等。 电池成本分布如下： a、10、中游：核心制造和包装组装、劳动密

4、集型产业、国内外企业居多。 产业主要分布在日本、韩国、中国和台湾。 大型工厂的竞争优势很明显，例如索尼、三洋、三星、LG化学、比亚迪、大比克、力神、ATL能源之类的锂电池巨头。 这两三年来发展很快。 a、11、下游：电池应用领域，锂电池应用领域极其广泛，涉及低端、中端、高端三个市场，可应用于电动工具、UPS电源、矿灯、玩具、电动自行车、电动汽车等领域。 这些是关系到民生的消费量，军事和宇宙领域也是最高的动力电池。 台湾制造商在世界NB和手机等市场有很大的影响力，所以发展了国内的锂电池产业。 目前，中国的锂电池产业以NB和手机为主要应用，扩大了高功率电动手机工具、电动汽车等市场。 世界瞩目的是新

5、能源电/混合动力汽车，a、12，核心材料的正极材料篇，市场容量最大，附加价值最高的是正极材料，锂电池的成本约30%，毛利率15%，高70%以上，取决于材料。目前，大量应用于锂电池的正极材料主要为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、钴镍锰酸锂和磷酸铁锂。 镍酸锂电池的安全性最差(容易燃烧)，耐高温性最低(高温分解)，合成难度最高。 下表不比较。 钴酸锂最早实现商业应用，技术发展迄今已成熟，广泛应用于手机、笔记本电脑、数字电子产品等小型低功率手机电子产品中。 磷酸铁锂材料是目前使用量最少的正极材料，据统计，2008年世界供给量为1500吨左右，其中最大供应商a23为750吨，国内制造商供给量为500吨左右。a

6、、13、常见正极材料性能比较(根据目前的工艺)、a、14、正极材料2009年市场预测，来源： IIT lib-relatedstudyprogram 08-09 (March 2009 )注： LCO=钴酸锂，NMC=利LNO=镍酸锂、LMO=锰酸锂、LFP=磷酸铁锂图1 :锂离子电池的正极材料的平均价格变动倾向如图1所示，几乎没有采用LCO作为汽车的锂离子电池的正极材料的公司。 现在的市场(主要集中在手机上)，即使锂金属和相关物质的价格下降，钴使用量也不会停止下降的趋势。 预计PS在09年所占的市场份额从08年的69%减少到50%。a，15，锂供电商使用正极材料的比例，图2 :锂供电商使用正

7、极材料的比例，来源： IIT lib-relatedstudyprogram 08-09 (March 2009 )注： LCO=钴酸锂，NMC=LNO=镍酸锂、LMO=锰酸锂、LFP=磷酸铁锂、a、16、正极材料供应商的市场占有率，图3表示正极材料供应商整体的市场占有率。 09年，正极材料的总需求量预测为30845吨，比上年减少16%。 虽然最大的两家供应商Nichia和Umicore仍然大量销售LCO，但向Sanyo和SDI销售的NMC的量却在增加。 第三大供应商韩国的AK利用PS开发的AR处方技术提高了产量。 第4位的田株式会社以LNO为主要产品。 图3:09年锂电池正极材料供应商市场份

8、额预测，资料来源： IIT lib-relatedstudyprogram 08-09 (March 2009 )注： LCO=钴酸锂，NMC=锂钴镍锰三元材料，lno LFP=磷酸铁锂、a，17、电芯材料负极材料篇负极材料占锂电成本的比例较低，在国内实现了产业化，业界第一的三级企业是深圳贝雷、上海杉杉杉、长沙海容，基本满足了国内市场的需求。 详细看负极材料的种类和特征，制造技术，锂离子电池负极材料详解，a，18，负极材料产业化现状，在锂离子电池负极材料中，石墨系碳负极材料来源广泛，价格低廉，一直是负极材料的主要类型。 我国拥有丰富的天然石墨矿产资源。 除了石墨化中相碳微珠(MCMB )、低端

9、人造石墨占据小市场份额外，改性天然石墨还获得了越来越多的市场份额。 根据来自世界电池强国日本的权威信息，深圳市贝特瑞电子材料有限公司开发生产的锂电池负极材料目前处于国内第一、世界第四位置。 公司开发、生产的高端负极材料制品，初次放电容量在360mAh/g以上，初次效率在95%以上，压实比达到1.7g/cm3，循环寿命500次的容量维持在88%以上。 产品已出口到日本、韩国、美国、加拿大、丹麦、印度等国家，在国内已应用于40多家锂制造商。 该公司每年生产1800吨天然复合石墨、1200吨人造石墨负极材料、3000吨球状石墨、5000吨天然微粉石墨和600吨锰酸锂正极材料，扩大生产规模。a、19、

10、电芯原材料隔板篇、识别锂电池隔板的锂电池隔板材料分类国内外的锂电池生产企业，介绍国内隔板产业的发展现状，国内隔板市场容量分析锂电池隔板产业投资分析锂电池隔板评价指标详见锂离子电池隔膜及市场详解、a、a、a目前，国内几乎实现了国产化，进口电解液只使用了一小部分。 根据2007年全球产业调查报告，锂电解液市场主要集中在日本宇部(UBE )和韩国ECOPRO公司，占全球市场份额的50%。 国内主要生产企业有国泰荣华、珠海赛纬电子、天津金牛、东莞杉杉杉等10多家。 其中张家港国泰荣华占8%，中国其他企业占5%。 电解液的主要原材料是六氟磷酸锂(LiPF6 )，占成本的50%左右，其生产成本10万元/吨

11、，售价40万元/吨，毛利率达到75%。 六氟磷酸锂的原材料二氧化硅/碳酸锂可以在国内购买，但国内还没有能生产六氟磷酸锂的企业。 现在市场被日本几家企业垄断了。 左图：世界锂离子电池电解液主要生产企业的市场占有率，a，21，电解液：未来的技术和市场发展趋势，目前世界锂电池电解液市场的需求大致均衡，主要是锂电池市场，未来将看到电动汽车行业的发展。 一辆混合动力车需要40公斤电解液，预计世界电动汽车在2010年将达到260万辆，其中锂离子的份额占10%，约需要1.04万吨的电解液，到2015年，电动汽车的数量为900万辆，锂离子的份额为60% 因此，电解液35年后也是朝阳产业。 锂离子电池电解液材料

12、的未来高安全性、高环境适应性主要发展集中在新型溶剂(工作温度范围宽)、离子液体、新型锂盐(提高环境适应性)、添加剂(阻燃、氧化还原穿梭、正负极成膜等)等方面，与新型正、负极材料匹配，安全性、a、22、芯材其他材料篇，在锂离子电池成本所占方面，粘合剂、导电剂、极耳、铝复合膜低。 粘合剂、导电剂、铝复合膜裕度高，产品主要依赖进口。 粘合剂由阿科马(法)、苏威(比)、三井化学(日)、吴羽化学(日)供给。 导电剂是由瑞士的特密高度供给的。 铝复合膜由大日本印刷、日本昭和供给的上述企业在国内有代理店。a、23、特别篇：磷酸铁锂电池、磷酸铁锂电池定义磷酸铁锂电池是指以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池。 磷酸

13、铁锂正极材料磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台非常平稳，在充放电过程中结构稳定。 同时该材料无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料源广泛等优点，是目前电池行业竞争开发研究的热点。 这个材料具有上图所示的晶体结构。 工作电压范围： 2.53.6V，平台约3.3V，比钴酸锂电池的3.7V稍低。 由于该材料导电性差，因此需要在磷酸铁锂粒子的内部混入导电性碳材料或导电性金属微粒，或者在磷酸铁锂粒子的表面复盖导电性碳材料来提高材料的电子传导率，或者掺杂金属离子来提高导电性。 这种材料密度低，电池体积比容量低，只有180Wh/L (钴酸锂可以在400Wh/L以上

14、)，在小电池领域，相同尺寸的电池只有现有电池容量的一半以下。 a、24、磷酸铁锂材料自身的优点和缺点，磷酸铁锂的优点： 1，安全。 磷酸铁锂的安全性能现在是所有材料中最好的。 不用担心爆炸。 2 .稳定性高。 包括高温充电的容量稳定性、存储性能等。 这是最大的好处。 3 .环境保护。 整个生产过程清洁无毒。 所有原料都是无毒的。 不是钴那样有毒的物质。 4、价格便宜。 磷酸铁锂的缺点： 1、导电性差，现在可以通过添加c或其他导电剂来解决。 LiFePO4/C正极。 2 .振实密度低。 一般只能达到1.3-1.5，电池片的面密度低，所以相同类型的电池容量更低。在消费手机电子产品方面，磷酸铁锂没有

15、前途，在特定的电池领域具有功率电池等优点。 3、制造成本高，电池生产加工困难，倍率放电不稳定(需要特定的电池工艺，工艺影响大)。 4 .技术还不成熟。 抽头密度低，比表面积大，因此有必要改变电池的现有技术。 另外，有必要新开发也适用电解液的电解液系，现有的成熟的电解液难以发挥性能。 没有批量成套的保护线路和充电器，很难在现有的电子设备上发挥其特性，需要整体的行业整合。 a，25，磷酸铁锂电池产业：优势分析，1，磷酸铁锂电池产业符合政府产业政策的指导，各国把储存电池和动力电池的发展放在国家战略水平上，资金和政策支持力大，中国在这方面不太发达，过去关注镍氢电池，现在关注磷酸铁锂电池2、LFP代表了

16、电池未来发展的方向，随着技术的成熟，有可能成为最廉价的动力电池。 3、磷酸铁锂产业的市场蛋糕远远超出了想象，正极材料近三年的市场容量达到了一百亿，三年后的市场容量超过一百亿元，呈增长趋势，电池还有超过5000千亿美元的市场容量。 4、按照电池产业发展规律，材料和电池行业基本呈稳定增长趋势，周期性好，国家宏观调控影响小。 磷酸铁锂作为一种新的材料和电池，随着市场的扩大和渗透率的提高，产业增长速度明显快于电池行业整体发展速度。 5、磷酸铁锂电池应用领域广泛。 6、磷酸铁锂产业利润率非常高。 并且，为了将来强大的市场支持，业界可以长期保证这个高利润率。 7、磷酸铁锂行业在材料方面技术壁垒高，可以避免

17、过度竞争。 8、磷酸铁锂产业不过分依赖于海外市场，原料和设备也不受国外企业束缚，国内产业链整体比较成熟，但国内企业在对设备、技术的理解和控制上稍差于国际领先企业。 a，26，磷酸铁锂电池产业：劣势分析，1，磷酸铁锂电池产业还处于初步阶段，最大风险是技术，但技术瓶颈不仅限于某一点，还波及整个产业链。 目前，材料技术、电池组技术、电池控制系统三项重要技术尚未完全解决。 在这三个领域中，国内虽然有企业加入，但真正成功的企业还没有。 因此，在短期内磷酸铁锂难以发挥大的作用，特别是在混合动力和纯电动汽车中的应用。 2、磷酸铁锂第二制约的瓶颈是成本问题。 磷酸铁锂电池部分渗透到电动工具、电动玩具、矿灯、UPS电源、电动自行车、其他步行车等市场上，但在普及过程中依然困难，主要原因是价格没有竞争优势，镍氢、镍镉、铅电池依然占市场主导。 许多企业瞄准的新能源汽车市场受到技术和使用环境的束缚，要打开局面还需要很长时间。 因此，“磷酸铁锂现在没有市场”也是不争的事实。 三、第三个比较突出的问题是磷酸铁锂行业现在处于无序状态，产业分工不明确，上下游的联系不良。 材料商生产的材料不