锂电池行业分析报告85616.docx
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1、 锂离子电池行业分析报告一、电池的的发展历程程.11、电池的的发展历程程12、锂离子子电池的发发展历程23、 未来电池的的发展趋势势33二、锂离子子电池分类类及相关产产业链.31、锂离子子电池的分分类32、锂离子子电池的特特点43、 锂离子电池池用途554、锂离子子电池相关关产业链6三、锂电池池的相关产产业政策.7四、锂电池池的核心技技术.81、锂电池池正极材料料82、锂电池池负极材料料.113、锂电池池电解液.124、锂电池池薄膜技术术.12五、锂离子子电池的发发展现状 .131、锂离子子电池的所所存在的问问题.132、锂离子子电池相关关产业的发发展现状 153、锂离子子电池企业业数量及目目
2、前发展状状况.17六、 未来锂离子子电池的发发展趋势200七、 锂离子电池池的市场空空间2111、便携式式产品.212、电动自自行车.233、新能源源汽车.254、其他领领域.27八、锂离子子电池的相相关上市企企业及重点点企业281、天齐锂锂业.282、赣锋锂锂业.293、比亚迪迪.294、德赛电电池 .305、欣旺达达.306、亿纬锂锂能.317、佛山照照明.318、多氟多多.329、佛塑股股份.33一、电池的的发展历程程 电池,作作为一种将将化学能直直接转变为为电能的装装置,在国国民经济和和国防工业业中的地位位十分重要要。近年来来,互联网网技术的高高歌猛进,电电子信息技技术的飞速速发展,以
3、以及电子仪仪器设备的的小型化和和智能化,特特别是近年年来以苹果果和三星依依托智能手手机,平板板电脑发展展的产业链链让这个行行业得到了了空前绝后后的兴旺发发展,从而而也衍生出出相关产业业的扩张发发展,其中中以移动电电源的需求求快速增长长最为显著著,当然这这也同时对对移动电源源提出了更更高的要求求。此外, 电动汽车因成为二十一世纪潜在的汽油驱动汽车的替代者而倍受关注,而移动电源系统是电动汽车发展的关键部件。因此,低成本、对环境无公害的高比能量电池成为移动电源产业发展的重点内容。1、电池的的发展历程程电池的历史史可以追溯溯到公元前前100年,当当时已经产产生了电池池原型;但但电池的真真正发展是是在1
4、8000年之后后,伏特在在这一年发发明电池,人人们对电池池的原理才才有了合理理的解释;19599年,可充充电的铅酸酸电池最先先得到应用用;19990年,锂锂离子电池池诞生。图一:电池池发展历程程1)铅酸电电池铅酸电池是是较早出现现的一种二二次电池,主主要用于汽汽车蓄电池池和大型固固定储能电电源。其优优点是技术术成熟,价价格便宜;其缺点是是含有污染染环境的重重金属铅,能能量密度低低。铅酸电电池的市场场份额将随随着绿色二二次电池的的广泛应用用而逐步减减少。2)镍镉电电池镍镉电池也也是一类应应用较早的的二次电池池。其优点点是技术成成熟、价格格便宜、可可快速充电电和循环寿寿命长;其其缺点是能能量密度不
5、不高,具有有记忆效应应,含有有有毒金属元元素镉。欧欧盟国家自自20055 年12 月31 日起起,已经限限制了镍镉镉电池的进进口。目前前镍镉电池池只是在二二次电池的的低端市场场得到一定定范围的应应用。3)镍氢电电池镍氢电池是是早期的镍镍镉电池的的替代产品品,不再使使用有毒的的镉,可以以消除重金金属元素对对环境带来来的污染问问题。镍氢氢电池具有有相对镍镉镉电池大的的比能量,使使用镍氢电电池能有效效地延长设设备的工作作时间,也也一定程度度减小了镍镍镉电池中中存在的“记忆效应应”,这使镍镍氢电池可可以更方便便地使用。其其应用范围围包括:照照相机、摄摄像机、移移动电话、无无绳电话、对对讲机、笔笔记本电
6、脑脑、PDAA、各种便便携式设备备电源和电电动工具等等。镍氢电电池虽无环环保问题,但但具有轻度度记忆效应应,在高温温的工作下下性能将会会下降,但长期来来看,镍氢氢电池产业业的发展将将面对锂电电池技术进进步带来的的替代威胁胁。4)锂电池池相对于上述述二次电池池,锂电池池具有能量量密度高、循循环寿命长长、自放电电率小、无无记忆效应应和绿色环环保等突出出优势。因因此,自索索尼公司于于19900年首次开开发出锂离离子电池后后,由于其其具有电压压高、体积积小、质量量轻、比能能量高、无无记忆效应应、无污染染、自放电电小、寿命命长等优点点,已经取取得了飞速速的发展,其其应用已经经渗透到民民用以及军军事应用的
7、的多个领域域,相较之之下,在包包括移动电电话、笔记记本电脑、摄摄像机、数数码相机等等强调轻薄薄短小、多多功能的便便携式电子子产品应用用上迅速普普及。5)燃料电电池燃料电池是是一种把储储存在燃料料和氧化剂剂中的化学学能,等温温地按电化化学原理转转化为电能能的能量转转换装置。燃燃料电池是是由含催化化剂的阳极极、阴极和和离子导电电的电解质质构成。燃燃料在阳极极氧化,氧氧化剂在阴阴极还原,电电子从阳极极通过负载载流向阴极极构成电回回路,产生生电能而驱驱动负载工工作。燃料料电池与常常规电池不不同在于,它它工作时需需要连续不不断地向电电池内输入入燃料和氧氧化剂通过过电化学反反应生成水水,并释放放出电能;只
8、要保持持燃料供应应,电池就就会不断工工作提供电电能。燃料料电池在航航空航天和和军事方面面得到较好好的应用,但但是受技术术和成本的的限制,尚尚未达到普普遍的民用用商业化程程度。2、锂离子子电池的发发展历程1990 年日本Soony 公公司宣布开开发成功了了一种LiiCoO22/C 摇摇椅锂离子子电池,其其工作电压压高达3.6 V,比比能量为778 Whh/kg 和192 Wh/LL,循环寿寿命长达12000 次,月月自放电率率为12%。后来,加加拿大的莫莫利能源公公司研制成成功了LiiNiO22/C 锂锂离子蓄电电池,这两两条使电池池的安全性性和循环寿寿命得到重重大突破的的消息令电电池界为之之一
9、震。因因为锂离子子电池是一一种具有新新概念意义义的电池, 它由锂电池发展而来,不仅保持了锂电池高比能量密度、高电压、轻质量、宽使用温度范围(-3760oC)等优点,而且克服了锂电池安全性能差,循环寿命短等缺点,是一种非常有前途的二次电池。之后,锂离子电池的研究, 如材料的各种合成方法、可逆电极反应机理、电解质,尤其是聚合物电解质的研制,各种电化学测试及结构测试等研究迅速展开。 到19977 年Gooddenouugh 报报道了磷酸酸铁锂LiiFePOO4 正极极材料,这这种新的正正极材料引引起了技术术和产业研研究者极大大的热情,2001 年valance 和A123 产业化了磷酸铁锂正极材料。
10、2003 年的世界锂离子电池的产量为 12.55 亿只,2007 年达到 26 亿只,2011 年锂离子产量则达到了41.25 亿只, 总价值更是超过93 亿美元,保守估计,锂离子电池在2015 年可能超过铅酸电池的市场,达到300 亿美元的产值。 目前,锂离子电池市场被日本、韩国、以及中国三国占领,而韩国依托本国的新型手机产业在锂离子电池市场的扩张异常迅猛,现在的市场份额已经基本与日本持平,韩国以LGC 和SDI 公司为主,日本则是其90 年代的老牌公司,尤其是Sony 公司,还有NEC、SANYO 主导市场,除外, 还有中国的比亚迪、力神公司以及天津斯特兰公司等。3、 未来电池的的发展趋势
11、势纵观电池的的发展历史史, 可看出未来来电池工业业发展的五五大特征:(1)绿色色环保型电电池成为主主流,发展展迅猛,包包括锂离子子电池、镍镍氢电池以以及聚合物物电池等;(2)一次次不可充电电池向二次次可充电池池转化,符符合可持续续发展战略略;(3)进一步向向小、轻、 薄方向发展(4)电池容量的进一步提升,高质量比能量,高体积比能量的电池需求也搬上日程;(5)电池的安全性能以及循环性能作为这个世纪电池行业永远的热门话题,从未低调过。二、锂离子子电池分类类及相关产产业链1、锂离子子电池的分分类实用锂离子子电池的结结构同镍氢氢电池一样样,一般包括括以下部件件:电极、电电解液、隔隔膜、绝缘缘材料、安安
12、全阀(软包装及及聚合物锂锂电池不含含安全阀)、PTC、电电池外壳等等。具体分分类如下:表一、锂离离子电池的的分类:按照内部材材料的组成成可分为: 化学类材料料:钴酸锂锂(锰酸锂锂,镍酸锂锂、三元材材料、磷酸酸亚铁锂)、石石墨类负极极(人造石墨、天天然石墨、MCMB、改性天然石墨)、隔膜、电解液、导电剂(石墨类:KS-6, SO;导电炭黑,如Super P、乙炔黑、科琴黑等)、PVDF(聚偏二氟乙烯,其分子量30 万60 万不等,是正极最常用的粘结剂)、NMP (N-甲基吡咯烷酮,良好的有机溶剂,能较快溶解PVDF)、草酸(用于铜箔的表面清洗及微腐蚀,增强基体与粘结剂之间的粘结附着力)、SBR(
13、丁苯橡胶,乳胶型粘结剂, SBR 与CMC 混合一起使用作为负极材料的水性粘结剂)、CMC(羧甲基纤维素钠,果胶,与SBR 混合使用,用于分散和增稠)、PTC(高分子正温度系数热敏电阻,超过某一温度绝缘,低于该温度电学导通)、高温胶纸(对极片两端和极耳进行机械与电学保护以及作为终止带使用)、铜箔(一般使用电解铜箔,负极集流体,单双面光铜箔一般配油性料, 双面毛铜箔一般配水性料)、铝箔(压延铝箔,正极集流体)等; 五金类类材料:钢钢壳、铝壳壳、盖帽、隔隔圈、铝带带、镍带、铝铝镍复合带带等;电极:电极极是电池的的基本组成成部分,有有正极和负负极组成。锂锂离子电池池的电极材材料主要包包括:主要要成分
14、:即即活性物质质,是直接接参加电化化学反应的的物质。锂锂离子电池池的正极活活性物质是是锂脱嵌化化合物,目目前已使用用有钴酸锂锂、锰酸锂锂、镍酸锂锂、三元(镍钴锰酸酸锂)、磷酸亚亚铁锂等。负负极活性物物质主要有有石墨化碳碳材料、无无定形碳材材料、氮化化物、硅基基材料、新新型合金和和其他材料料。 次要成分分:不直接接参加电极极反应,但但可以改善善电池的导导电性能和和加工性能能。主要有有集流体、粘粘接剂和导导电剂等。2、锂离子子电池的特特点锂离子电池池的性能特特点:1)开路电电压高:电电池单体电电压一般可可达3.66 V,是是普通镍氢氢电池或者者镍镉电池池的3 倍; 2)能量密密度高:以以UR188
15、650 型电池为为例,其质质量比能量量和体积比比能量分别别可达1225Wh/kg 和和300WWh/cmm 3;3)输出功功率高,适适合大电流流充放电; 4)循环性性能好,无无记忆效应应; 5)自放电电小:在室室温下,自自放电率小小于 12%,低低于镍镉电电池(约 25%/ 月)和和镍氢电池(约约 15%/月)。由由于在首次次充放电过过程在碳负负极表面一一层固体电电解质相膜膜(sollid eelecttrolyyte iinterrfacee, SEEI),这这层膜能够够允许离子子通过而不不允许电子子通过,可可以较好的的防止了自自放电过程程;6)充放电电效率高:首次循环环之后的库库伦效率可可
16、达1000%; 7)工作温温度范围宽宽:-255+45ooC,如果果正极材料料以及电解解液的热稳稳定性能够够得到改进进,其工作作温区将扩扩宽至-440+70ooC; 8)环境友友好的化学学能源:锂锂离子电池池不含有污污染元素,它它是一种环环境非常友友好的化学学储能装置置; 9)循环寿寿命长:如如果采用 80%放电电深度,循循环寿命达达12000 次以上上;如果采采用较浅的的放电深度度,循环次次数可达55000 次以上; 10)较好好的加工灵灵活性,可可制作成各各种形状的的电池,如如柱状、软软包装等。因因此,与传传统的二次次电池相比比,锂离子子二次电池池具有非常常优异的优优点。图二、不同同类型电
17、池池的质量比比能量和体体积比能量量密度比较较来源:日信信证券4、 锂离子电池池用途目前锂离子子电池大多多用在手机机、笔记本本和平板电电脑领域,在在未来锂离离子电池也也会将其应应用市场伸伸向现在相相对成熟的的镍镉的电电动工具市市场、镍氢氢电池的混混合动力车车市场以及及铅酸电池池的电动自自行车市场场。但这还还不是锂离离子电池的的终极方向向,随着搁搁浅2 年之久久国务院印印发的20012 年年7 月节节能与新能能源汽车产产业发展规规划,中中国的电动动汽车市场场将翻开一一片崭新的的篇章,锂锂离子电池池的未来发发展领域也也将会扩展展到动力汽汽车领域。图三、20011年锂锂离子电池池应用领域域的市场结结构
18、图图四:锂电电池的应用用领域5、 锂离子电池池相关产业业链 锂锂电池产业业链主要由由三部分组组成:上游游锂资源、锂锂电池材料料(包括正正极材料、负负极材料、隔隔膜、电解解液)及电电池制造与与封装。在在锂电池原原材料构成成成本中,正正极材料所所占比例较较高,约占占制造成本本的3040%,负负极材料约约占生产成成本的15520%,隔膜占占15%20%,电电解液占5510%,其他成成本占255%左右。目前前锂电池材材料中正极极材料毛利利率超过330%,负负极材料超超过20%,电解液液达到400%左右,隔隔膜超过770%,六六氟磷酸锂锂电解质材材料为700%左右。锂电池材材料企业具具有显著的的盈利能力
19、力。目前锂锂电池材料料行业瓶颈颈较高,国国内目前正正极、负极极处于供需需平衡状态态,电解液液、隔膜为为技术含量量最高的环环节,产品品供不应求求。图五:锂电电池的成本本构成图六:锂电电池材料毛毛利率较高高三、锂电池池的相关产产业政策2010年年9月8日,国务务院关于加加快培育和和发展战略略性新兴产产业的决定定经审议议已原则通通过。决决定明确确提出,将将节能环保保、新一代代信息技术术、生物、高高端装备制制造、新能能源、新材材料和新能能源汽车等等7个产业培培育成为国国民经济的的先导产业业和支柱产产业。2010年年12月1日,工信部部牵头制定定的节能能与新能源源汽车产业业规划(22011-20200年
20、)基本完完成已进入入部委会签签阶段,会会签完毕后后将上报国国务院。根根据规划的的总体思路路、围绕着着总体目标标,“十二五”期间新能能源汽车将将重点开展展以下几个个方面的工工作:第一一,坚持三三纵三横的的研发布局局,和进入入产业化研研发的模式式,充分整整合国家 973、 8633计划和科科技支撑计计划的资源源优势。 第二,要要加大充电电设施、基基础设施的的科技创新新力度,加加快基础设设施的建设设。有效支支持、支撑撑充换电成成套技术和和规模示范范。第三,加加快技术标标准的研究究,完善标标准体系。第第四,要深深化市场推推广、探索索商业推动动模式。第第五,要支支持产业技技术创新联联盟,承担担科技计划划
21、任务,以以产业链、价价值链和技技术链为纽纽带,建立立产业技术术联盟,跨跨行业的技技术创新联联盟,以及及前沿技术术创新联盟盟。第六,完完善公共平平台,加强强人才培养养。第七,要要继续深化化国际技术术交流与合合作,推动动电动汽车车国际化的的发展。据了解,在在产业路线线图的设计计方面,规规划明确确界定了纯纯电动汽车车和插电式式混合动力力汽车为新新能源车范范畴,并将将纯电动汽汽车作为未未来产业发发展的主攻攻方向,将将投入巨额额资金扶持持新能源汽汽车核心技技术发展,并并对其给予予更多的政政策扶持。同同时,各相相关部门正正在着手完完善和加快快新能源汽汽车发展的的专项规划划和相关扶扶持政策的的制定,如如国家
22、质检检总局正开开展汽车节节能与新能能源汽车标标准体系的的研究工作作。发展新能源源汽车已经经上升为国国家战略,新新能源汽车车发展正面面临千载难难逢的历史史机遇。目目前国家已已提出了发发展方向、战战略目标、主主要任务及及政策措施施。目前国国内新能源源汽车技术术逐渐成熟熟,接近或或达到世界界先进水平平,已经具具备发展的的基础和条条件。与此此同时,我我国已经从从发展规划划、消费补补贴、税收收政策、科科研投入、政政府采购、标标准制定等等方面,构构建了一整整套支持新新能源汽车车加快发展展的政策体体系。随着着一系列新新能源汽车车扶持政策策即将出台台,中国新新能源汽车车“十二五”期间将快快速发展,届届时将带动
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