LIB:绿色电池“真命天子”?

来源:用户上传      作者: 章 勇

　　2010年7月,全球知名增长咨询公司Frost & Sullivan (弗若斯特沙利文)发表研究报告称,认为未来一段时间电动汽车电池组件市场将快速增长,电动汽车在未来将迅速增长,对电池组件方面的需求也会越来越大。而在混合动力汽车和电动汽车中LIB即锂离子电池将大量取代镍氢电池,成为绿色电池领域的“真命天子”。
　　
　　电池种类繁良莠不齐
　　
　　电动汽车是用电动马达代替内燃机作为动力的,化学电池(包括铅酸、镍氢和锂离子)为其提供电力。未来几年内,环境可持续性将成为交通行业发展趋势,石油能源将逐渐被替代,欧美市场引进了越来越多的新能源,美国能源部给相关企业提供了补助,这些都将驱动电动汽车电池的发展;但是新兴电池代价较高,其技术安全性能有待验证,功率密度和充电性能都有待于改善。Frost & Sullivan预计2013-2015年随着锂离子电池价格降低和基础行业发展,电动汽车电池市场将迅猛发展。
　　公众能否接受电动汽车的一个关键因素是电池系统的安全性,原因是汽车行驶时产生的热量容易引发电池中化学反应导致爆炸,因此如何研发隔热材料和设计电动汽车的热管理系统是推广电动汽车的关键。由于锂离子电池能量密度高,预计未来将有望取代镍氢电池应用到混合动力和电动汽车上。
　　未来几年,电动汽车电池行业的发展将受以下几方面因素的影响:行业基础设施的发展、产品的全球化、产品的安全性、性能和成本的权衡、与供应商和最终用户建立合作关系等。另外随着技术的发展,电池充电时间将显著缩短,一次充电行驶路程将更长,电池能量也将更大。
　　目前,电动汽车的电池种类繁多,除锂离子电池外,还有镍氢电池、镍镉电池和镍钠电池等,其中镍氢电池已经证明了其安全性能,而且目前大量应用于混合动力汽车。但是由于镍氢电池能量不如锂离子电池,加上目前政府对锂离子电池的支持,其市场受到一定的考验,Frost & Sullivan预计未来镍氢电池将逐步被锂离子电池替代。
　　
　　把脉LIB材料未来市场
　　
　　电动汽车电池组件主要有阴/阳极活性材料、层板、电解质、分离层和粘合剂,其中阴极活性材料为电池技术发展的关键组件。目前,锂离子电池使用铜作为阳极(添加石墨和LiC6等活性材料),铝作为阴极(添加LiMn2O4和LiCoO2等活性材料),电解质是典型的锂盐如LiPF6,分离层主要是聚丙烯材料。
　　未来电池生产商极力控制生产成本,因此锂离子电池化工材料的价格都将有所下降。大多数化工材料将供给混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV),同时美国能源部(DOE)的鼓励政策将对其行业的投资和参与产生重要影响,公司兼并收购与合资将会成为主流趋势。Frost & Sullivan预测,2008-2016年电动汽车电池材料市场收入年均复合增长率将达125%。
　　
　　LIB分离层
　　
　　作为电池的关键部件,分离层分隔阴阳极、维持离子传导,多孔质薄且牢固的分离层能够提高锂离子电池的性能。目前分离层材质主要有陶瓷和聚合物(聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯等)两种,材质选择随着电池各因素不同而不同。分离层的生产工艺也有两种,湿法生产和干法生产(不使用溶剂),湿法生产在亚洲较为常见。
　　Frost & Sullivan预计2008-2016年LIB分离层产量将以每年129%的速度增长。2009年锂离子电池分离层主要厂商有Celgard、UBE、Tonen Chemicals,总共占据了85%的市场份额,但随着更多的厂商参与研发,锂离子电池市场竞争将更趋激烈。
　　
　　LIB电解质及添加剂
　　
　　目前锂离子电池使用的典型电解质是锂盐(LiPF6)溶于碳酸乙烯的混合溶剂,LiPF6价格相对便宜且导电性好,但是其产生的HF会对电池层板产生腐蚀,因此产生了LiFAP、LiBOB等替代品。锂离子电池电解质添加剂市场的价值链由以下物质的生产商组成:电解质溶液、添加剂及溶剂、锂盐、活性酸和碳酸锂。
　　Frost & Sullivan预计2008-2016年锂离子电池电解质及添加剂产量将以每年136%的速度增长,2009年主要生产厂商有Cheil、UBE、Mitsubishi、Tomiyama等,总共占据了超过85%的市场份额。
　　
　　LIB阳极材料市场
　　
　　目前电动汽车锂离子电池阳极活性材料主要是石墨。石墨分天然石墨和合成石墨两种。天然石墨,有晶状、非晶状和鳞片状。合成石墨纯度高,主要由焦炭和沥青提炼而成,是制作锂电池的理想材料,但价格昂贵。石墨作为阳极材料会形成锂针状晶体,这有助于保证电池结构完整性。因为石墨的储能性较差,非碳阳极材料现在正在研制中。常见的非碳阳极材料包括硅、锡和钛酸盐等。
　　Frost & Sullivan预计2008-2016年LIB阳极材料产量将以每年134%的增速增长,2009年锂离子电池阳极材料主要生产厂商是石墨供应商,大多为日本厂商如Hitachi、Kureha和Showa Denko,因为其有很广大的用户群体。同时欧美、中国厂商也在加大研发力度,预计未来会成为市场新势力。
　　
　　LIB阴极材料市场
　　
　　阴极活性材料是锂离子电池中最关键的部件之一,和阳极材料不同,阴极材料目前应用多种技术,包括锂钴氧化物(LCO)、锂镍钴铝(NCA)、锂镍锰钴(NCM)、锂锰尖晶石(LMO)和磷酸锂铁(LFP)等,其中锂钴氧化物(LCO)应用相对较多,但其安全性较低,还不能批量用于电动汽车。
　　Frost & Sullivan预计2008-2016年锂离子电池阴极材料产量将以每年134%的增速增长,目前主要生产厂商是日本Nichia公司的和比利时的Umicore,欧美的其他厂商如BASF 、Phostech Lithium发展也很迅速。
　　
　　LIB其他组件材料市场
　　
　　其他组件材料包括电极材料粘合剂、电极容器和锂离子电池包装层板。电极容器主要是金属箔,主要由日本厂商提供;电极材料粘合剂要求高纯度、耐腐蚀和附着力强,目前使用较多的是聚偏氟乙烯(PVDF)。
　　2009年全球共有约50家电动汽车电池化工材料生产商,主要集中在欧美。这些企业主要为电池生产商、电池组装商和汽车OEM商提供产品。目前电动汽车电池市场的价值链由化工材料供应商、电池生产商、电池组装商和汽车OEM商组成。价值链的垂直整合将成为这一产业的未来趋势之一。从全球范围内看,目前亚洲(主要是日本、韩国、中国)为电池化工材料的主要市场,其市场份额占到全球的80%以上,同时欧美市场也在迅速发展,未来也将成为电池化工材料的重要市场。由于油价起伏不定、城市化进程中对能源需求的改变、政府对新能源的鼓励政策和电池技术的发展,都会促进电动汽车电池化工材料市场的发展。(章勇 编辑)
　　

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