锂电池行业综述报告

1、锂电池行业综述报告一、锂电池分类和结构 锂电池主要是指在电极材料中使用了锂元素作为主要活性物质的一类电池， 包括锂原电池与锂二次电池。 锂原电池是不能充电重复使用的， 二次电池是可以 多次充放电使用的。锂原电池主要有锂锰电池、锂硫电池、锂亚硫酰氯电池、锂 硫酰氯电池等。手表、计算器、计算机主板 CMO鋪用到的3V锂电池，主要是锂 锰电池。而通常所说的锂电池， 如手机锂电池， 笔记本锂电池， 属于锂二次电池。 锂二次电池中最常见，也是应用最广泛的是锂离子二次电池，简称锂离子电池。由于锂离子电池具备可反复充放电的性质，而且在其工作过程中碳排放为 零，因此在日常生活中， 特别是大型储能设备如车载用电

2、池中得到广泛应用。 另 外，由于锂离子电池环保安全及循环使用的特点，在电动工具、电动车、路灯备 用电源、大型电力储能设备以及手机、 数码相机、 笔记本计算机等电子产品中得 到广泛应用，本文将重点着力于介绍锂离子电池。锂离子电池在结构上主要有五大块：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电 极引线。电池部采用螺旋绕制结构， 用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜 隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、 磷酸亚铁锂等） 及铝箔组成的电流收集极。 负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电 流收集极组成。电池充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC 元件（正温度系数热敏电阻 ）

3、，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单 节锂电池的电压为3.7V （磷酸亚铁锂正极的为3.2V）。由于电池容量也不可能无 限大，因此常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。PTC无件 垫片保护阀（安全阀绝缘板蓄电池外売绝缘板负扱引线 严员极（碳材料）正极（一）正极材料1钻酸锂（LiCoO2）钻酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料，钻产生 3.9V的电压平台，对钻 酸锂而言，对应于其理论容量，高达274mAh/g实际容量可达155mAh/g,具有很 高的能量密度。主要应用于便携电池领域：如手机、 PDA移动DVD MP3/MP和 笔记本电脑等。2. 镍酸锂（LiNi

4、O2）在镍酸锂电池中，化学离子对Ni4+/Ni3+可产生3.75V的电压平台，提供接 近200mAh/g的循环容量。但在实际中，很难得到这个结果。首先在高温下，由 于Li的挥发，很难合成化学计量比LiNiO2，高温时六方相的LiNiO2晶体很容易 转变为立方相的LiNiO2晶体。这种锂镍置换的立方的没有电化学活性，而且该 反应的逆过程很慢并且不完全。此外在充放电过程中，LiNiO2还可能发生其他一系列的结构变化，而导致嵌锂容量的损失。因此实际上镍酸锂无太大实用价值。3. 镍钻二元复合材料考虑到钻酸锂价格昂贵，镍酸锂合成困难，研究人员开发出镍钻二元材料结 合了二者的优点，用价格相对低廉的镍替代部

5、分钻，合成具有LiCoO2 一样的优良电化学性能的正极材料，那么将具有广阔的应用前景。4. 尖晶石锰酸锂（ Li2Mn2O4）尖晶石锰酸锂能够产生 4.0V 的电压平台，与钴酸锂相当，理论容量 148mAh/g,实际容量120mAh/g左右，比现在所用的钻酸锂稍低。与钻酸锂和镍 酸锂相比，锰酸锂原料来源广泛，价格非常便宜（只有钴的 10%），而且没有毒 性,对环境友好。曾一度被认为是替代 LiCoO2 的首选锂离子电池正极材料。但 是尖晶石Li2Mn2O4容量容易衰减的。5. 磷酸铁锂（ LiFePO4）1997 年, Goodenough 等研究人员首次报道了橄榄石型的磷酸铁锂 （LiFeP

6、O4） 可用于锂离子电池正极材料,其中的锂离子可以完全从晶格中脱出形成层状FePO4其相对于锂的电极电压为3.5V，理论容量为170mAh/g6. 材料性能综合评价综上所述， LiCoO2 的研究比较成熟，综合性能优良，但价格昂贵，容量较 低，毒性较大。 LiNiO2 成本较低，容量较高，但制备困难，材料性能的一致性 和重现性差，存在较为严重的安全问题。镍钻二元复合材料，兼有 LiNiO2 和 LiCoO2 的优点，但仍存在较为苛刻的合成条件，综合性能有待改进。同时由于 含较多昂贵的Co,成本也较高。尖晶石Li2Mn2O4成本低，安全性好，但循环性 能尤其是高温循环性能差， 在电解液中有一定的

7、溶解性， 储存性能差。 因此上述 钻酸锂、镍酸锂、 锰酸锂及其同类正极材料尚不能满足要求。 磷酸铁锂作为锂离 子电池的正极材料是近几年才出现的事，国开发出大容量磷酸铁锂电池是 2005 年7月（比亚迪公司）。其充放循环寿命达 2000次，过充电压30V下不燃烧，穿 刺不爆炸。 磷酸铁锂正极材料类锂离子电池更易串联使用， 以满足电动车频繁充 放电的需要。由于同时具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格 便宜，寿命长等优点，磷酸铁锂可视为是新一代锂离子电池的理想正极材料展氣 二炭电3®目189C19001992工作屯律2V1 2V1.2V3J-3.7V60-BDWh Kq1UJ

8、-1E0Wh.'Kt|3C0次1忧0次500100C 汜自就电牟4-汽20-30%30-35%<5%屯打是是<02S.'Wh0 5$伽0.3 IS VVh袂建无电.耳專命此KitX电,< 电绅丰,r）.睚 坯帝命卡ft t 翳 <瓠*有t己1te航立、W之就电盘串低（二）负极材料目前，锂离子电池所采用的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳（如 焦炭等）、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS锡基氧化物、锡基氧化物、锡合金，以及纳米负极材料等。作为锂离子电池负极材料要求具有以 下基本性能：（1）锂离子在负极基体中的插入氧化还原电位尽可能低，接近金属锂

9、的电 位，从而使电池的输出电压高；（2）在基体量的锂能够发生可逆插入和脱插以得到高容量密度；（3）氧化还原电位不会发生显著变化，可保持较平稳的充电和放电；（4）插入化合物应有较好的电导率和离子电导率，这样可减少极化并能进 行大电流充放电；（5）从实用角度而言，主体材料应该便宜，对环境无污染；碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。 近年来随着对碳材料研究 工作的不断深入，已经发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整， 将比容量从原来的理论值372mAh/g大大提高到700mAh/1000mAh/g同时使 锂离子电

10、池的比能量大大增加。目前，已研究开发的锂离子电池负极材料主要有：石墨、石油焦、碳纤维、 热解炭、中间相沥青基炭微球（ MCM）B 、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最 有应用价值。一般来说，根据石墨化程度，可将碳负极材料分成石墨、软碳和硬 碳。石墨材料导电性好，结晶度较高具有良好的层状结构，充放电容量可达 300mAh/g 以上，充放电效率在 90%以上， 可与提供锂源的正极材料钴酸锂、 锰酸 锂、镍酸锂等匹配， 组成的电池平均输出电压高， 是目前锂离子电池应用最多的 负极材料。软碳材料为容易石墨化的碳素材料，是指在2500°C以上的高温下经过 石墨化转变的无定形碳。 软碳的石墨化程

11、度低， 与电解液的相容性好。 常见的软 碳有石油焦、针状焦、碳纤维、碳微球等。而硬碳材料是指难于石墨化的碳素材 料，是由高分子聚合物经过热分解形成的，锂容量很大（5001000mAh/g。这 类碳在2500C以上的高温也难以石墨化，常见的硬碳有树脂碳（酚醛树脂、环氧 树脂、聚目前，已研究开发的锂离子电池负极材料主要有：石墨、石油焦、碳纤 维、热解炭、中间相沥青基炭微球（ MCMB 、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油 焦最有应用价值。（ 三 ） 电解液基质目前锂电池电解液基质绝大多数使用六氟磷酸锂，其分子式为 LiPF6 ，白色 晶体，稳定性较差，易与水反应，加热分解。六氟磷酸锂可溶于无水氟化氢、

12、低 烷基醚、腈、吡啶和醇等非水溶剂，但难溶于烷烃和苯等有机溶剂。 LiPF6 易与 酸反应生成PF5和锂盐，含有LiPF6的有机电解液因具有良好的导电性和电化学 稳定性， 被选定为锂离子电池的电解质。 综上，锂离子电池各部分材料市场价格 如下：低躺人一造石崔4K7万/吨中高厲人透石善6-12万/吨低端天然石墨2-4万/吨中裔端氏然石卑6-10 y/Mi氨化牯7* b 万/吨+4000氯化锲3* 4万/吨氯化縊0, 7w/l碳酸锂（999）6* 2苏7吨碳酸锂（995）4. 5万/吨牯酸& (GSL)24.5-28.5 万/吨札3-4. 8万/吨三元材胖333+型：17万/吨532型：万

13、吨型：2万/吨磅酸铁锂13万/'吨 15万/吨 18万/吨电解液J普適型）：8-10f吨L一10-15万/吨（四）隔膜锂电池隔膜是锂电池结构中最重要的一部分。现在要求隔膜的厚度一般为25 微米，单层隔膜可能达到的厚度为7-40微米。隔膜通常有两种类型。一、选用 聚乙烯-聚丙稀-聚乙烯三层合拼隔膜纸，目前有美国 Celgard及日本UBE制造 此类型隔膜特点在于降低成本，但制造工艺复杂，对超薄16微米以下尤为难做到。二、单层聚乙烯隔膜，目前有日本的旭化成、东燃、美国的ENTEK三家公司。 此类型隔膜由于是单层聚乙烯，故生产成本较高。日本优质电池隔膜几乎全部采 用单层聚乙烯隔膜。WIDE公

14、司的隔膜纸产品也采用单层聚乙烯隔膜。电池的正负极之间的隔膜，首先它必须具备良好的电绝缘性，其次由于它在 电解液中处于浸湿状态，必须具备良好的耐碱性，并且要有良好的透气性等。因 此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度围 （-55 C85C）保持电子稳定 性、体积稳定性、和化学稳定性。隔膜性能的好坏在很大程度上将影响电池的循 环寿命和自放电状况。因此，透气性、厚度、阻抗的设计成为判别电池品质好坏 的重要指标。对于锂电池，如果隔膜的隔膜孔洞不好，将影响锂离子在正负极之 间的传递，继而影响锂电池的充放电。二、锂电池产业发展分析（一）国锂电池发展刺激政策电动汽车对中国战略意义重大，政府动作频频。作为

15、汽车生产和消费大国，中国由于在传统汽车制造领域处于绝对落后，因此政府非常重视电动汽车的研 发，希望借此实现跨越式发展，缩小汽车这个支柱产业与世界先进水平的差距。 从近些年政府政策制定看，对电动汽车的支持力度很大。继2009年1月，由科技部、财政部、发改委、工业和信息化部共同启动十城千辆工程之后，2010年6月,财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合发布了关于开展私人 购买新能源汽车补贴试点的通知，备受关注的新能源汽车补贴实施细则正式出 台。实施细则确定在、等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作， 政策明显倾向发展锂电池电动汽车，对插电式混合动力乘用车及纯电动车每辆最高补贴5万

16、和6万元，对弱混电动车每辆仅补贴3000元市场推广政策(1) 科技部“十城千辆”计划：每年发展10个城市，每个城市推出1000辆 新型动力汽车开展示运行，涉及公交、出租、公务、市政等领域，将至少推 广使用6万辆的节能与新能源汽车；(2) 2009年9月，国家电网公司宣布其正在、和其他大型城市建造电动车 充电站，每座充电站投资额为25万元人民币；(3) 科技部目前正在考虑建造可插入汽车充电的充电站，而另一种是锂离 子电池交换站，汽车在此可将用尽的电池交换一块充满电的电池；2009年10月，通用透露正与国家电网商讨合作，以建立电动车充电 平台。经济优惠政策(1) 财政部补贴计划：在、等5个城市启动

17、私人购买新能源汽车补贴试点工作，政策明显倾向发展锂电池电动汽车，对插电式混合动力乘用车 及纯电动车每辆最高补贴5万和6万元，对弱混电动车每辆仅补贴 3000元。(2) 将通过应用汽车消费者税等各种税费政策，引导新型动力汽车消费；(3) 目前正在研究通过所得税减免、进口税收优惠等政策，支持企业加大 对新能源汽车的投入和技术改造的力度；(4) 科技部会同市政府将对长安杰勋混合动力汽车购买者提供每辆2万元的补贴。法律强制政策 结合研发经费 补助(1) 从2008年至2012年，省和株洲、市每年共安排 4500万元资金，专 项用于电动汽车产业的发展；(2) 国家电网公司正在加快建设电动汽车能源供给系统

18、检测实验室，为开展电动汽车能源供给系统相关技术研究提供试验手段；正在积极开展电动汽 车供电系统、充电系统和电池系统等标准规的研究和制订工作，目前已经完 成了公共能源供给系统标准体系第一批6套标准规的起草工作；此外还将开展电动汽车相关配套政策的研究，为政府出台相关政策提供决策支持。(二)国外刺激政策为了加速本国电动汽车产业发展，占领未来行业竞争的制高点，西方各国纷纷推出电动汽车产业扶持政策，加大在相关领域的研发投入。从政策着力点考虑，政策可包括2方面：供给端政策和需求端政策。供给端政策主要是加大基础 材料的研发投入，加快充电站等相关配套设施建设和相关人员培训等。需求端政 策主要是购车补贴，税收优

19、惠，政府采购电动车等措施。JlK春W电劝虑車秋抻食黨保给就：吐聆却扭迂04亿基龙剛于區吃电也吐其俎件"电渤车環圧 H伴以吃聖吳亘吐谡克旳岌展.常轧斌；綸予晌工电迪+ F：;:n护* 2500-7500英冠齐視佚出L优護中 2012 4 TT，上P】JK#卫1於弊车中-扌是-地电式.出争动力点皐也鸣曲 汽轧目标：牛鳧EQit站上希脱林轴电式氯助车連到100万辅.供冷域：弋投實如 忆卑;心 冋于电殆筈栢in件的昭心 心哉诡施 jfcBtr 2Q20 4it00可牛：M 2012 4-所有破有野卓痔対鬢建心 富愣蛍処詡連崑电站“鸞卓靖：2012卑乏繭+减府将对韵異电彩汽車梶供与DOtJ B

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21、1;«:报虎车U.離韵电站車棒孫舟笳 万日兀和补At:介人涓豪 看韵熹电勅4血Jt卓信购1：翟#重受如劇比才魏軒縄搂那JU乱麻科 廿瓷丸电設斗齢成區；（三）锂离子电池市场现状及需求前景分析锂离子电池具有工作电压高、体积小、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优点，目前已广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA数码相机和携带式电动工具等领域，其中笔记本电脑占23%手机占50%为最大应用领域。锂离子电池自1992年由索尼公司产业化以来，全球锂电池市场基本由日本独霸天下。近年来，随着中国和国的迅速崛起，日本锂电池的市场分额逐渐减少，全球锂电池产业形成了中、日、三分天下的格局。随着手机、笔记

22、本电脑等便携电器设备的发展，全球锂离子电池的市场规模广阔全球二次fl!电池市场規榄亿忙元场地摸增速目前锂电池的主要应用领域为笔记本电脑和手机。1998年至今，全球锂离子电池需求量持年均两位数以上的增长。在全球新一代3G移动通讯技术、互联网、 数字化娱乐便携设备逐步普及的情况下， 笔记本电脑、手机、上网本、数码产品、 游戏机等消费电子领域的需求将继续保持旺盛的增长。次邂电池应用领域电劫工具 莫它5.63%8.76%乞记木电脑电予产品11.51%手机45.05%电动汽车对锂电池材料消耗量相当于传统电池的上万倍。由于电动汽车需要的是大功率电能，因此实际使用过程中，往往使用上千个电芯串联成电池组以保

23、证能量的供应。以日本尼桑公司2010年推出纯电动车型LEAF为例，锂电池容量 为24kWh是标准手机电池容量的12000倍。因此，电动汽车对锂离子电池材料 的需求很大。据测算，一台纯电动汽车需要40-50公斤的正极材料和电解液，是单个手机电池耗用量的一万倍左右。根据测算，仅生产 100 万辆电动车所需的锂离子电池相关材料， 就将是目前 全球锂电池材料总需求量的数倍。 因此，电动汽车的推广将带动锂离子电池相关 材料的需求呈现爆发性增长。三、锂电池技术分析（ 一 ） 材料比较锂电池的市场将会爆发性增长， 已经无需置疑。 电动汽车产量的快速扩必将 带动对锂电池材料的需求。锂电池主要由 4 部分构成，

24、即电极、电解液、隔膜和 包装材料。其中，包装材料和石墨负极技术相对成熟，成本占比不高。锂离子电 池的核心材料主要是正极材料、 电解液和隔膜。 其中， 正极材料是锂离子电池电 化学性能的决定性因素。正极材料占锂电池成本的比例超过 40%，是最主要的构成部分。电解液和隔膜，成本占比分别为 10%和20%。由于目前锂电池核心材料仍处于研发阶段，离大规模成熟应用于电动汽车 仍有一定距离， 国企业仍需要持续研发， 改进工艺， 以满足电动汽车对材料的更 高要求。综合技术、产品盈利能力和需求增长幅度，对各子行业排序如下：1. 从技术成熟度考虑， 电解液磷酸铁锂=六氟磷酸锂 隔膜。电解液主要是 复配技术，技术

25、最为成熟，不存在新产品替代的风险， 风险因而最低； 与之相对， 磷酸铁锂的技术路线风险最高， 日企业基本采取三元材料和高端锰酸锂的技术路 线。另一方面， 国磷酸铁锂的生产取得一定突破， 但一致性目前仍未得到有效解 决，国绝大多数生产企业都还处于小量送样阶段， 未实现工业化量产； 六氟磷酸 锂的技术路线风险相对较低， 但产品要求严格， 工业化生产难度很高； 隔膜的难 点不在合成而在于工艺， 国相对落后的应用研究， 导致隔膜成为锂电池核心材料 中，国产化率最低，也是生产难度最大的材料。2. 从产品收益率考虑， 隔膜六氟磷酸锂 磷酸铁锂电解液。技术门槛的高 低，决定了产品盈利的高低。因此，佛塑股份的

26、隔膜虽然质量落后于国际巨头， 定位中端，仍然具有 60%以上的毛利率。而国泰的电解液，定位高端，毛利率预 计在30%-40%左右。六氟磷酸锂和磷酸铁锂，预计盈利能力介于两者之间。3. 从动力电池带来的需求增长幅度考虑， 磷酸铁锂 隔膜电解液=六氟磷酸 锂。由于磷酸铁锂不能用于传统小型锂电池， 因此动力电池对其的需求拉动最为 显著；动力电池对隔膜安全性要求很高， 目前主要使用 3 层复合隔膜， 因此大大 提升了隔膜的需求量。 而传统锂电池领域的约 1.5 亿平米左右的需求量， 决定了 其需求弹性略低于磷酸铁锂； 六氟磷酸锂与电解液基本保持 1：10 的比例， 因此 两者的需求弹性相同。（ 二 ）

27、 存在问题 磷酸铁锂的一致性问题有待解决。国目前对于锂离子电池的研究，大多数集 中于正极材料。 各种正极材料都有各自的优缺点， 因此都需要通过工艺改进提高 其性能。目前，通过掺混技术、碳包覆、纳米制程以及一些其它工艺，改善正极 材料的循环寿命、 提高电化学性能成为研究热点。 对企业而言， 掌握合成工艺仅 仅是第一步， 大批量供货的情况下， 如何保证产品质量的批次稳定性是更为重要 的环节。由于磷酸铁锂对合成工艺条件的要求更为苛刻， 这就对企业从原料采购、 工艺控制、现场管理、产品检验等各方面都提出更高要求。六氟磷酸锂质量难控制，合成难度高。锂电池的电解质主要是六氟磷酸锂， 其生产的主要原料为无水

28、氢氟酸和五氟化磷， 均为氟化工产品。 生产过程中， 反 应流程长，工艺条件严苛， 产品纯度要求高。 目前行业标准要求水分小于 30ppm， 游离酸小于i0ppm要求极为苛刻。因此生产企业若没有重化工生产经验，尤其 是氟化工的技术积累，很难做到稳定高效的生产出合格产品。隔膜生产工艺极难掌握，技术壁垒很高。生产隔膜的原理并不复杂，主要难 点在于提高隔膜孔隙率、 降低隔膜厚度的同时还要保证隔膜的机械强度。 由于原 理简单，理论研究很少。而生产工艺难度极高，核心技术掌握在少数几家手中， 因此应用经验也很少。（ 三 ） 正极材料发展分析衷占器种猊电也疋蚊射片的龍匸锻正蛆村料低中15Q1501501401

29、20i壮/壬申等低慑500>1000>1000500'1000诉4宜能丸住电导準凍掾1钻酸锂：目前最成熟的，唯一商品化的锂离子电池正极材料，主要应用 于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式数码产品以及电动玩具等。优点：材料的加工性能很好，密度高，比容量相对较高，材料的结构稳定， 循环性能好，材料的电压平台较高且比较稳定缺点：价格昂贵、容量几乎发挥到了极限、资源紧缺、安全性差。未来方向：在传统锂离子电池领域，镍钻锂和镍钻锰锂三元材料是最有希 望代替。钻酸锂的正极材料。安全性差和过高的成本，限制了其在动力电池领域 的大规模应用。传统电池领域，钻酸锂也面临成本更低的三元材料和锰酸锂

30、的挑 战。由于钻酸锂工艺成熟，基数较大，因此未来数年仍将占有正极材料大部分市 场份额。根据IIT报告的预测，到2012年，全球对正极材料的需求量约为7.67万 吨，其中钻酸锂需求量约3万吨，占比约40%仍旧是第一大消费品种。09年到 2012年，钻酸锂复合增长率9.32%，多元材料复合增长率37.05%,锰酸锂复合增 长率79.56%,磷酸铁锂复合增长率114.72%。磷酸铁锂和锰酸锂的增速明显高于 其它产品，主要得益于其在动力电池中的应用。2.锰酸锂和三元材料锰酸锂是除钻酸锂外研究最早的正极材料，适合于电动工具、矿灯电池和 手机电池等对容量要求不高的领域。优点：安全性较高，尤其是高温下的稳定

31、性较好。电解锰目前价格仅1.8万 元，具有明显成本优势。缺点：比容量较低，高温循环性能目前还没有得到较好的解决，未来方向：小型锂电池市场，日本研发的高端锰酸锂材料可用于动力电池。镍钻锰三元材料同样也是非常有前途的正极材料，有望在小型锂电池领域 替代钴酸锂。优点：高容量的正极材料，比容量可以达到 180mAh/g 以上，安全性较好， 成本低，与电解液的相容性好，循环性能优异，缺点：合成困难、合成条件苛刻、合成材料的稳定性差；电压平台相对较 低，只有 3.55v 左右；密度相对较低；充电电压较高，达到了 4.5v 左右。未来方向：主要是小型锂离子电池市场，也有望进入动力电池市场。3. 磷酸铁锂：磷

32、铁酸锂材料是最近两年才快速发展起来的正极材料，其低 廉的价格，较高的安全性能， 较好的结构稳定性， 优越的循环性能使得其作为动 力电池和备用电源领域有广阔的应用前景。高安全性和热稳定性是磷酸铁锂的突出优点。在针刺和挤压实验中，磷酸 铁锂电池不发热、不冒烟、不起火。在过充实验中，将电池过充到 4.5V ，过放至 0V,电池循环100次，外观无任何异常，容量保持率达到 84%表现堪称优异。 对于动力电池领域， 安全性是首要考虑的因素。 正是凭借磷酸铁锂在安全性方面 的优势，基本确立了其现阶段汽车动力锂电池的正极材料首选的地位。磷酸铁锂的主要缺点是振实密度低，体积比容量低，电导率低，低温放电 性能差

33、，倍率放电差等问题。其中，振实密度和体积比容量低对动力电池来说， 问题并不严重。目前，磷酸铁锂已经成为我国动力锂电池行业的主流选择，比亚迪的电动 汽车正是采用这种材料。全球供给高度集中。由于磷酸铁锂能量密度较低，需要采用碳包覆等技术 对其进行改性， 提高了磷酸铁锂的生产难度和成本。 目前， 国际上磷酸铁锂的生 产商主要有美国的 A123、Valence 和加拿大的 phostech 公司。 据估计， A123 和 威能公司产能合计约 1000 吨， phostech 公司产能约 750 吨。由于 A123 和威能 的磷酸铁锂全部自用， 不对外销售原料，因此国磷酸铁锂的供应主要靠 phostec

34、h 、 天津斯特兰公司和北大先行等极少数几家。 phostech 、天津斯特兰产能均为 500 吨，北大先行宣称产能 2000吨，实际产量大大低于产能。国市场群雄并起，行业 格局有待规。合成难度大，产品供不应求，导致全球磷酸铁锂价格居高不下。磷 酸铁锂目前国厂家的产品一般在15-18万/吨，美国A123系统公司和Vale nee公 司报价在 20-30 万/ 吨。目前，由于磷酸铁锂尚处于市场导入期，前期研发和市 场开拓费用较高，行业公司，无论是国际巨头如A123和vale nee还是国企业如天 津斯特兰和北大先行， 普遍亏损。 磷酸铁锂未来广阔的前景， 吸引众多资本热情 投入。据粗略统计， 国

35、目前从事磷酸铁锂合成的公司多达 100 家左右。由于正极 材料规模效应显著， 未来行业必将进行整合， 仅有少数技术和产品质量领先的公 司能够笑到最后。（ 四 ） 电解液发展分析 电解液主要原材料为六氟磷酸锂，占电解液成本的 50%左右，其生产成本为 10 万元/吨，售价为40 万元/吨，毛利率高达 75%。六氟磷酸锂合成难度较高， 整个生产过程涉及高温、 低温、真空、高压、腐蚀性强、 易燃易爆和剧毒化学品， 对设备和人员要求高、 工艺难度极大。 森田化工在家港的建设年产 300 吨六氟磷 酸锂的工厂， 照搬日本工厂的成熟设备和工艺， 仍然历时 3 年才稳定达产， 可见 工艺难度之高。难点在于杂

36、质控制。电解液对六氟磷酸锂的纯度要求极高，行业标准要求水 分小于30ppm游离酸小于10ppm由于六氟磷酸锂本身具有吸潮性， 因此高纯原 料的获取和生产过程中杂质控制和产品提纯都是关键因素。 较高的技术门槛， 导 致极高的市场集中度，市场主要被关东电化学工业、STELLA森田化学等几家日 本企业垄断。国目前仅有天津金牛能实现工业化生产，产量约 80 吨，产品全部自用不对 外销售。国泰和多氟多正在进行中试生产。发展趋势：长期看，新电解质体系的开发将是大势所趋。六氟磷酸锂材料的 热稳定性较差，从60C开始就有少量分解，在较高温度或恶劣的环境下，分解的 比例大大增加， 产生氢氟酸等游离酸， 会使电解

37、液酸化， 最终导致电极材料的损 坏以及电池性能的急剧恶化。同时六氟磷酸锂易潮解，而水分是电解液的大敌。 近些年，草酸硼酸锂盐在电解液中的应用逐渐引起关注。 用草酸硼酸锂盐配制成 的电解液有抗过充、 阻燃等功能， 形成的 SEI 膜非常稳定， 满足动力电池高安全 性的要求。 更长远看， 聚合物锂电池可能成为锂电池未来的发展方向。 由于用固 体电解质代替了液体电解质 , 与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点， 也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上 的问题，因此外壳材质可以更轻，从而可以提高整个电池的比容量。此外 , 聚合 物锂离子电池在工作电压、充放电循环寿

38、命等方面都比普通锂离子电池有所提（ 五） 隔膜发展分析隔膜生产难度最高， 盈利最丰厚。 在锂电池中主要作用是防止正负极短路， 同时在充放电过程中提供离子运输的电通道。由于锂离子电池具有工作电压高， 隔膜材料与高电化学活性的正负极材料应具备优良的相容性， 同时还应具备优良 的稳定性、耐溶剂性、离子导电性、电子绝缘性、较好的机械强度、较高的耐热 性及熔断隔离性。满足锂电池的特殊需求的同时，还要满足制膜工艺的可行性， 涉及多学科领域， 因此隔膜研发进展缓慢。 目前一般采用聚丙烯、 聚乙烯单层微 孔膜，以及由两者复合制成多层微孔膜作为隔膜。 以聚丙烯为例，原料成本仅 8 千 元/吨，而加工制成隔膜后，

39、价格可达 300 万元/ 吨，升值数百倍。锂电池隔膜供给高度集中，严重依赖进口。隔膜的主要技术掌握在少数企 业手中，集中度很高。 国外的隔膜生产主要集中在美国的 celgard 公司和日本的 旭化成、东燃和宇部。由于技术壁垒较高，投资风险大，国企业的投资热情并不 高。国能够生产锂电池隔膜的，仅有金辉高科（佛塑股份的子公司）、格瑞恩、 新时代和星源材质 4 家公司，产品质量与国外同类相比， 仍存在较大差距。 其中， 金辉的产品质量相对较好，供应中低端市场。国中高端市场，主要由东燃、旭化 成和 celgard 公司垄断。根据国锂离子电池产量估算， 国隔膜的年需求量约 2 亿 平米左右。国龙头金辉的产量仅 1200 万平米，即使考虑其它几家公司有限的产 量，供给也远低于需求。 金辉的产品虽然主要用于中低端市场， 毛利率仍然高达 60%以上。未来发展方向：更薄、更安全。锂离子电池隔膜的发展，是随着电池需求 的不断变化而不断发展的。 从需求看， 锂电池正朝着更安全和更轻薄两个方向发 展。数码产品电池方面， 为迎合美观和便携的需求， 未来的锂电池将朝着小型化 方向发展。 为追求单位体积下的高