锂电池行业分析报告135227.pdf

吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸锂电池行业分析报告 目录：一、电池产业概况 1、电池分类 2、电池性能比较 3、电池产业发展现状 4、电池产业发展趋势、二、锂电池相关概况 1、锂电池分类和特点 2、锂电池的结构和原理 三、锂电池产业链 1、锂电池产业链上游 2、锂电池产业链下游 3、锂矿资源分布 四、锂电池行业发展分析 1、锂电池产业竞争格局 2、我国锂电池发展现状 3、锂电池行业发展的有利条件 4、我国锂电池发展存在的问题 五、锂电池全产业链内主要企业 1、锂电池及相关材料生产厂家 2、有锂电池相关业务的上市公司 我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武3、锂电池产业链内被投资企业 一、电池产业概况 1、电池分类 一次性电池（原电池）是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能，活性物质只能使用一次的电池，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对。如：一次性碱性电池。二次性电池（蓄电池）它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用 1.28的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。它的电压是 2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是 6V。汽车上用的是 6 个铅蓄电池串联成 12V 的电池组。铅蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有 2228的稀硫酸。铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；燃料电池 简单地说，燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行电”而是一个“发电厂”。燃料电池的概念是 1839 年 G.R.Grove 提出的，至今已有大约 160 年的历史。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。总的来说，燃料电池具有以下特点：（1）能量转化效率高 他直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。目前燃料电池系统的燃料电能转换效率在45%60%，而火力发电和核电的效率大约在30%40%。（2）有害气体x、x 及噪音排放都很低 2 排放因能量转换效率高而大幅度降低，无机械振动。（3）燃料适用范围广（4）积木化强 规模及安装地点灵活，燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适 （5）负荷响应快，运行质量高 燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率，而且电厂离负荷可以很近，从而改善了地区频燃料电池原理率偏移和电压波动，降低了现有变电设备和电流载波容量，减少了输变线路投资和线路损失。锂电池 锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。现在锂电池已经成为了主流。太阳能电池 阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体 p-n 结上，形成新的空穴-电子对，在 p-n 结电场的作用下，空穴由 n 区流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区，接通电路以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。据 Dataquest 的统计资料显示,目前全世界共有136 个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中,其中有 95 个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发,积极生产各种相关的节能新产品。1998 年,全世界生产的太阳能电池,其总的发电量达 1000 兆瓦,1999 年达 2850 兆瓦。2000 年,全球有将近 4600 家厂商向市场提供光电池和以光电池为电源的产品。我国对太阳能电池的研究开发工作高度重视,早在七五期间,非晶硅半导体的研究工作已经列入国家重大课题;八五和九五期间,我国把研究开发的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003 年 10 月，国家发改委、科技部制定出未来 5年太阳能资源开发计划，发改委光明工程将筹资 100 亿元用于推进太阳能发电技术的应用，计划到 2005 年全国太阳能发电系统总装机容量达到 300 兆瓦。目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商，其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地，占世界太阳能单晶硅市场份额的 25左右。在太阳能电池材料下游市场，目前国内生产太阳能电池的企业主要有无锡尚德、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、苏州阿特斯、常州天合、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷（天津）太阳能等公司，总计年产能在800MW 以上。全球太阳能电池产业 1994-2004 年 10 年里增长了 17 倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006 年全球太阳能电池安装规模已达 1744MW，较2005 年成长 19，整个市场产值已正式突破 100 亿美元大关。2007 年全球太阳能电池产量达到 3436MW，较 2006 年增长了 56%。2、电池性能比较 项目 原电池 铅酸电池 镍镉镍氢电池 锂离子电池 燃料电池 性能 性能适中 性能适中 高功率放电 能量密度高 能量密度高 能量密度 中 差 中 好 好 功率 差 中 较好 好 中 使用寿命 差 中 好 好 好 以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民成本 好 好 中 较差 差 环保性 差 差 中 好 好 技术成熟度 好 好 较好 较差 差 优点 技术成熟、性价比高、便携性好 性价比优异、技术成熟、安全性好 高倍率充放电、技术成熟 能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、自放电小、环保型好 能量密度高、能量转换性能好、低污染 缺点 能量密度低、污染环境 能量密度低、循环寿命低、铅污染环境 自放电明显、镍镉电池记忆性好、镉污染环境 成本高、安全性未完全解决、高功率放电性能差 技术尚未成熟 3、电池产业发展现状 2006 年以来，我国电池产量已超过世界电池产量的一半，其中近 80%出口，随着出口贸易的增长，贸易摩擦不断增多，技术贸易壁垒更加突出。类别 1988 年 2006 年 2007 年 产量（亿只）59.84 323 337.27 出口量（亿只）9.47 242 251.58 出口额（亿美元）0.38 65 80.46 数据来源：中国统计局 2008 年，金融危机背景下，电池行业整体趋势为：1-6 月持续增长，6-11月蓄电池产销量下降，11-12 月，全面下降，但全年累计仍小幅增长。4、电池产业发展趋势 传统铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池在高能量密度领域将逐步被取代 铅酸蓄电池由于材料廉价、工艺简单、技术成熟、自放电低、免维护要求等特性，在未来几十年里，依然会在市场中占主导地位，虽然起动用、动力用电池的市场空间可能会有拐点，在近期国家产业发展中仍将占主流地人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民位，中期也将占有一席之地，长期来看，在不需要高重量比能量的用途领域还将继续存在。锂电池发展迅速 锂离子电池的研究是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等众多学科的交叉领域。目前该领域的进展已引起化学电源界和产业界的极大兴趣。可以预料，随着电极材料结构与性能关系研究的深入，从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是继镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间内，市场前景最好、发展最快的一种二次电池。太阳能光伏电池蓬勃发展 太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到 2030 年，可再生能源在总能源结构中将占到 30以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到 10以上；到 2040 年，可再生能源将占总能耗的 50以上，太阳能光伏发电将占总电力的 20以上；到 21 世纪末，可再生能源在能源结构中将占到 80以上，太阳能发电将占到 60以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。二、锂电池相关概况 1、锂电池的分类和特点 锂电池分类 锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指 Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物 LiCoO2 或 LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是 21 世纪发展的理想能源。锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电良辰美景奈何天，便赏心乐事谁家院。则为你如花美眷，似水流年。汤显祖穷则独善其身，达则兼善天下。孟子能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特点。锂电池从正负极材料（添加剂）分类：沽酸锂(LiCoO2)电池、锰酸锂（LiMn2O4），磷酸铁锂电池，一次性二氧化锰锂电池；锂聚合物电池从正负极材料（添加剂）分类：可分为锂离子 LIB，聚合物 PLB；锂电池特点 锂离子电池主要优点表现在：a)比能量高。具有高储存能量密度，目前已达到 460-600Wh/kg，是铅酸电池的约 6-7 倍；b)使用寿命长，使用寿命可达到 6 年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池用 1CDOD充放，有可以使用 10,000 次的记录；c)额定电压高（单体工作电压为 3.7V 或 3.2V），约等于 3 只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；d)具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；e)自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的 1/20；f)重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的 1/5-6；g)高低温适应型强，可以在-20-60的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45环境下使用；h)绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用 Wh/kg 或 Wh/L 来表示。Wh是能量的单位，W 是瓦、h 是小时；kg 是千克(重量单位)，L 是升(体积单位)。锂电池的缺点：a)锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。b)钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。c)锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。d)生产要求条件高，成本高。穷则独善其身，达则兼善天下。孟子万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹2、锂电池的结构和原理 电池内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。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和 PTC 元件（部分圆柱式使用），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），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。三、锂电池产业链 锂电池产业链示意图：1、锂电池产业链上游 锂离子电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基材、隔离膜和罐材等。其中，正极材料是锂电池中最为关键的原材料，决定了电池的安全性能和能否大型化，约占锂电池电芯材料成本的三分之一左右。目前，正极材料主要是锂钴氧（LiCoO2）、锂锰氧（LiMnO2）、锂镍锰钴氧和磷酸亚铁锂等等；负极材料是石墨、锡基负材料（没有商业化产品）、合金类负极材料（没有商业化产品）、纳米氧化物材料（纳米氧化钛和纳米氧化硅）等材料。锂电池产业链中各种原材料的投资回报率 上游原材料 锂电池制作 下游应用 正极材料 负极材料 电极材料 隔膜 电解液 罐材 电极板制作 电池芯封装 充放电测试 安全性能测试 笔记本电脑 手机、数码相机 电动工具 电动自行车 电动汽车 储能设备 吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语百学须先立志。朱熹 正极材料的质量和性能是影响电池品质的主要因素，目前国内市场上锂电池正极材料主要有钴酸锂和锰酸锂，部分厂家还开发出多元材料、磷酸铁锂、镍钴酸锂、镍钴锰等材料，每种材料都有不同程度的缺陷，正极材料已经从钴酸锂材料一枝独秀，到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂材料齐头并进。目前，锂电正极材料企业主要集中在日本、中国和韩国，三者占全球比重约为 95，并且呈现出由日本向韩国和中国转移的趋势。负极材料一般为各种碳材料和和金属氧化物，锂离子电池广泛采用碳材料种类繁多，目前研究很多且很成功的碳负极材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂变聚合物和裂解碳等碳负极材料。与正极材料相比，负极材料占锂电池成本比重较低，且国内已经实现产业化，行业内前三甲企业是深圳贝特瑞、上海杉杉、长沙海容，基本上能够满足国内市场需要。隔离膜：锂电池隔离膜成本占电池成本的三分之一，隔离膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料，目前国内厂商基本依赖从日本、韩国、美国等国的进口，隔膜这一高技术附加值与高利润附加值材料的国产化进程将是降低锂电池成本的主要突破领域，主要难点是符合材料、厚度、强度、孔径等。隔膜是锂电池材料中技术壁垒最高的一种附加值材料，毛利通常达到40%以上，占了锂电池成本的20%-30%，国内能生产隔膜的企业仅有星源科技和金辉高科两家，两家技术相对成熟；大部分依赖进口，市场主要被日本旭化成工业、东燃化学、美国的 CeLGard 等公司把持。隔膜具有典型的“高技术、高资本”等特点，而且项目周期很长，投资风险较大，国内很多企业不感兴趣。人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武谋事在人，成事在天！增广贤文 电解液：电解液占锂电池成本的 12%左右，毛利接近 40%。目前国内电池生产商电解液配套也基本实现国产化。电解液在 3-5 年依旧是朝阳产业，一个软肋是，电解液主要原料为六氟磷酸锂，占电解液成本的 50%左右，其中生产成本 10 万元/吨，售价 40 万元/吨，毛利高达 75%，国内却没有企业能生产。目前被关东电化学工业等几家日本企业把持。除杉杉股份外，国内主要生产电解液的企业还有华荣化工、珠海赛纬电子、天津金牛、汕头金光、广州天赐等 10 家企业。2、锂电池产业链下游 手机行业：09 年手机锂电池需求量达到 20 亿组。2008 年，我国移动电话用户新增 9392.4 万户，用户总数为 6.41 亿户，每百人移动电话拥有量达到 47.3 部，比 2007 年增加 6.2 部，全行业手机产量为5.6 亿部，同比增长 2%。2008 年全球手机出货量达到 11.8 亿部，同比增长3.5%，我国境内生产手机占 47.5%，与 07 年基本持平。09 年全球手机出货量将下降 2-5%，我国手机出口量占生产量的 60%以上，外需下降对行业造成较大影响，而 3G 建设将带动手机市场投资增加和市场扩大。2005-2009 年全球手机用锂电池需求量 单位：百万组 笔记本行业：09 年锂电池需求量为 10 亿组 对锂离子电池的第二大用户手提电脑而言，因轻薄、便利、随处可用等优点对台式机的有很强的替代性，2007 年全球 NB 渗透率（替代台式机）已达 39%，未来在移动网络趋于完善的情况下，NB 渗透率仍保持较快发展，将进一步带动锂离子电池和电解液未来需求的快速增长。