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锂离子电池行业研究报告20081016

OO锂离子电池行业研究报告 10（四）全球锂离子电池行业发展趋势 11三、我国锂离子电池行业发展状况 13（一）我国锂离子电池发展现状 13（二）我国锂离子电池出口情况 13（三）我国锂离子电池重点厂商 13（四）我国锂离子电池行业面临的问题 14四、锂离子电池上游原材料分析...................................................................................................... 15 （一）锂离子电池正极材

料...................................................................................................... 15 （二）锂离子电池负极材

料...................................................................................................... 19 （三）锂离子电池隔膜材

料...................................................................................................... 22 （四）锂离子电池电解液 26（五）锂离子电池粘结剂 27五、锂离子电池原料矿资源分

析...................................................................................................... 28 （一）锂资源市场分析 28（二）钴资源市场分析 32（三）镍资源市场分析 35（四）锰资源市场分析 39六、锂离子电池下游产业市场分析 43（一）手机市场 43（二）手提电脑市场 44（三）电动工具市场 45（四）电动自行车市场 47（五）电动汽车市场 48七、锂离子电池行业发展前景 51（一）行业发展有利和不利因素 51（二）行业发展前景总体展望 52锂离子电池行业研究报告 所谓锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池，正负两极由两种锂离子嵌入化合物组成。充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂 态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的 电荷平衡，放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，经电解质嵌入正极（这种循环被 形象的称为摇椅式机制）。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料 和层状结构氧化物层间嵌入嵌出，因为过渡金属氧化物如LiCoO2、LiNiO2 中低 自旋配合物多，晶格体积小，在锂离子嵌入脱嵌时，晶格膨胀收缩性小，结晶结 构稳定，因此循环性能好，而且充放电过程中，负极材料化学结构基本不变，因 此从充放电反应的可逆性看锂离子电池反应是一种理想的可逆过程。人们将这种 靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池 形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。 1-1 锂离子电池行业研究报告 锂离子电池主要由七部分材料构成：（1）电池上下盖 （2）正极——活性物质如钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂及其复合氧化物、磷酸铁 （3）隔膜——一种特殊的复合膜（4）负极——活性物质为碳或石墨 （5）有机电解液 （6）粘结剂 （7）电池壳（分为钢壳和铝壳两种） 根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池 （lithium ion battery，简称为LIB）和聚合物锂离子电池（polymer lithium ion battery，简称为LIP）两大类。其中，液态锂离子电池由于工艺上的原因， 厚度很难降低，一般做到5-6mm 的多，再想做薄就比较困难了。新一代的聚合物 锂离子电池在聚合物化的程度上已经很高，所以形状上可做到薄形化（最薄

可以 只有0.5 毫米）、任意面积化和任意形状化，大大提高了电池造型设计的灵活性， 从而可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池。此外聚合物锂离子电池比 液态锂离子电池电池在使用安全性和充电特性上都更好。所以在许多情况下，电 池上标注了 Li-ion 的，一定是锂离子电池，但不一定就是液态锂离子电池，也 有可能是聚合物锂离子电池。 锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理。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大盘负极。而作为负极的碳 呈层状结构，它有很多微孔，到达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。 同样道理，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，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，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。 不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极 锂离子电池行业研究报告 的运动状态。如果我们吧锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两级，而锂离子就像优秀的运动健将，自爱摇椅的两端来回奔跑。所以，锂离 子电池又叫摇椅式电池。 1-2 锂离子电池具有以下优点： （1）单体电池工作电压高达 3.7V，是镍镉电池，镍氢电池的 倍，这也是锂电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时，锂电池使用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。如果动力电 池中单体电池数量越多，电池组中单体电池的一致性要求就越高，寿命就越不好 做，在实际使用过程中电池组有问题分析后，一般是其中一、两个单体电池出问 题然后导致整组电池出现问题，因此不难理解为什么 48V 的铅酸电池比 36V 铅酸电池反馈要高，从这个角度上讲锂电更适合动力电池的使用。例如36V 锂电只需要10个单体，而36V 铅酸电池需要18 个单体电池，即3 只12V 池组，而每只12V的铅酸电池有六个单格即六个单体电池组成。 （2）重量轻，比能量大，高达150Wh/Kg，是镍氢电池的2 倍，铅酸电池的 倍，因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一，从这个角度讲锂电消耗的资源就少，而且由于锰酸锂电池中所用元素的储量比较多，因此相对铅 酸、镍氢电池可能会进一步涨价，锂电池成本反而是进一步降低的。电动自行车 锂离子电池行业研究报告 用锂离子电池重量为2.2-4 公斤，铅酸电池的重量为 12-20 公斤，锂电重量约为 铅酸电池的四分之一到三分之一，比铅酸电池轻约10 公斤（36V，10Ah 电池）， 电池重量减轻了 70％，整车总重量至少减轻了 20％。加上一般锂电车都是简易 款的电动自行车，由于电池和整车轻，相同电压、相同容量的电池行驶里程更长， 普通的电动车重量在40 公斤以上，而锂电池电动自行车重量在7 到26 公斤之间。 女士和老年人都可以轻易搬动，人力骑行也十分轻便，运动休闲兼得。 （3）体积小，高达到400Wh/L，体积是铅酸电池的二分之一到三分之一。提 供了更合理的结构和更美观的外形的设计条件、设计空间和可能性。现阶段由于 铅酸电池体积、重量的限制，设计师们的设计思想受到极大约束，导致现阶段的 电动自行车在结构和外观上“千车一面”、雷同相似、单调划一。而锂离子电池 的使用，给设计师们提供了展示设计思想和设计风格的更大空间及条件。当然同 时也导致电动自行车用锂电池尺寸多种多样，不利于锂动力电池行业的发展。锂 动力电池行业也需要尽快制定电动自行车用锂离子电池国家标准，加速在电动自 行车领域锂电对铅酸电池的替代。当然目前锂电池是在不断发展过程中的不同材 料、不同工艺电池的体积有很大的差别，如何统一也是一个难点。 （4）循环寿命长，循环次数可达1000 次。以容量保持60%计，电池组100% 充放电循环次数可以达到600 次以上，使用年限可达3-5

年，寿命约为铅酸电池 的两到三倍。随着技术的革新，设备的提高，电池的寿命会越来越长，性价比会 越来越高。 （5）自放电率低，每月不到5%。 （6）允许工作温度范围宽，低温性能好，锂离子电池可在-20～+55之间 工作，尤其适合低温使用，而水溶液电池(比如铅酸电池、镍氢电池)在低温时， 由于电解液流动性变差会导致性能大大降低。 （7）无记忆效应，所以每次充电前不必像镍镉电池、镍氢电池一样需要放电， 可以随时随地的进行充电。电池充放电深度，对电池的寿命影响不大，可以全充 全放，我们循环测试就是全充全放的。 （8）特别适合用于动力电池，除了锂离子电池电压高之外，由于锂离子动力 电池组的保护板能够对每一个单体电池进行高精度监测，低功耗智能管理，具有 完善的过充电、过放电、温度、过流、短路保护、锁定自恢复功能以及可靠的均 锂离子电池行业研究报告 衡充电功能，大大的延长了电池的使用寿命。而其他类型电池（比如铅酸电池）在使用过程中由于电池一致性、充电器等问题，易产生电池过充、过放等问题（由 于成本等各方面的原因，铅酸电池组内不能对每一个单体电池进行监测和保护）。 （9）无污染，锂电池中不存在有毒物质，因此被称为“绿色电池”，国家重 点扶持。而铅酸电池和镉镍电池由于存在有害物质铅和镉，国家必然会加强监管 和治理（铅酸电池出口退税的取消，铅资源税的增加，铅酸电动自行车出口的受 限），相应企业的成本也会增加。虽然锂电池没有污染，但从资源节约的角度考 虑，锂电池的回收，回收中的安全性，回收的成本也都需要考虑。 锂离子电池也存在着一定的缺点，如： （1）电池成本较高。相同电压和相同容量的锂离子电池价格是铅酸的3-4 以电动自行车为例，市场上一辆铅酸电池电动自行车为1500元左右，而一组36V、12Ah 铅酸电池价格在 400 元～500 元之间；但如果换作同样电压及容量的锂离 子电池，那么电池的价格在 1000 元左右，并且锂离子电池要求的保护电路板也 价格不低。而随着电池材料所用的钢材、钴镍等金属价格的不断上涨，锂离子电 池的生产成本也在逐年提高，所以资源更加丰富、价格更有优势的锰酸锂和磷酸 铁锂在动力型锂离子电池领域受到追捧。 （2）存在安全隐患；由于锂电池比能量高，材料稳定性差，锂电容易出现安 全问题，目前世界上知名的手机和笔记本电脑电池（正极材料为钴酸锂和三元材 料）生产企业，日本三洋、索尼等公司要求电池的爆喷率控制在 40 个ppb(十亿 分之一)以下，国内公司能达到ppm(百万分之一)级的就已经不错了，而动力电池 的容量是手机电池容量的上百倍以上，因此对锂电的安全性要求极高。虽然钴酸 锂电池和三元材料的电池具有重量更轻，体积更小等优点，但它们是不适合作动 力电池应用于电动车的 （3）需要保护线路控制。A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使 电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在4.1V-4.2V 的恒压下充 Sullivan预测，该问题在今后2～3 内将得到解决，可以耐高温的锂离子电池将面世。锂离子电池行业研究报告 1-1电池类型 电压 重量比能量/Wh/kg 体积比能量 /Wh/L 循环寿命 有害物质铅酸电池 30-4560-90 300-500 4-5% 镉镍电池1.2 40-60 100-150 500-1000 20-30% 镍氢电池1.2 60-80 150-200 500-1000 30-35% 锂离子电池3.7 110-190 250-500 500-2000 <5% 锂离子电池铅酸电池 镍氢电池 料、钴酸锂电池磷酸亚铁锂 电池 单体电池标称 电压 3.7V 3.2V 2V 1.2V 24V 所需单体 电池数 (25.6V)12 铅酸电池串联，而每只12V,10Ah 的电池 中有6 个单格组成也 就是由6 节单体电池 组成 20 36V所需单体 电池数 10 (37V)12 (38.4V)18 48V所需单体 电池数 13 (48.1V)15 (48V)24 锂离子电池因为轻便、高能量密度的特点，其市场应用正在