09 锂离子电池正极材料行业简析.pdf-solarbe文库

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锂离子电池正极材料行业简析 2017年6月一、锂电池正极材料概况二、正极材料市场发展现状三、正极材料下游市场分析及展望四、我国锂电池正极材料企业竞争格局五、技术发展趋势和国家产业政策简析六、正极材料行业发展中的问题与风险揭示一、锂电池正极材料概况锂离子电池工作原理充电时，Li离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入负极，使负极处于富Li离子态，正极处于贫Li态；放电时，Li离子从负极脱嵌进入正极。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成锂电池的基本构成及材料成本比例锂电池行业全产业链上游为原材料资源的开采、加工，主要有锂资源、钴资源和石墨等中游为电池县官材料的制造和封装，主要包括正极、负极、电解液和隔膜等下游主要是锂电池的应用领域锂离子电池产业链简析主流的正极材料包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、磷酸铁锂（LFP）和三元材料（NCM/NCA）等四大类。主要正极材料分类及应用领域 LCO 主要用于小电池领域及手机和平板电脑等IT 产品中，是消费电子产品领域的主流正极材料 LMO 主要应用于小型锂电和动力电池产品。 LFP NCM/NCA 主要应用于动力电池产品，逐渐成为电动汽车的应用主流。主要应用于动力电池和储能电池。新能源电池5个关键性能指标要求能量密度热稳定性成本循环寿命安全性不同正极材料性能对比每种正极材料都有自己的优势和缺陷，有自身的应用领域和市场需求，从未来发展看，能量密度的提升将是锂离子电池正极材料的主要发展方向。目前在动力领域已大规模市场化应用的主要包括磷酸铁锂（LFP）、锰酸锂（LMO）和三元材料镍钴锰酸锂（NCM）和镍钴铝酸锂（NCA）三种类型，其特点如下动力电池领域正极材料应用正极材料能量密度安全性循环寿命成本高低温性能三元材料最高一般一般较高容易热分解锰酸锂居中较好一般较低高温不稳定磷酸铁锂最低最好好剧中低温性能差磷酸铁锂磷酸铁锂（LiFePO 4 ）材料具有原材料丰富、循环寿命长、安全性能好等诸多优点。但是由于磷酸铁锂电池一致性和能量密度较低，制约了其在乘用电动汽车领域的发展。目前，业界一般认为磷酸铁锂比较适于储能系统，主要应用于基站和数据中心储能、家庭储能、风光电储能等领域。磷酸铁锂的改进主要集中在表面包覆、离子掺杂和材料纳米化3个方面。随着研究工作的深入，当前磷酸铁锂材料的实际容量已经达到160mAh/g，十分接近170mAh/g的理论容量。如果材料的批次稳定性和制备成本能够进一步降低的话，该材料在储能系统等领域将有广阔的应用空间。锰酸锂锰酸锂材料具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，是理想的动力电池材料，在产业化的进程中需要改善其较差的循环性能及电化学稳定性。近年来锰酸锂的研究方向主要是改性锰酸锂，通过表面修饰和掺杂改善其性能。锰酸锂材料的技术开发以日韩两国的技术成熟度最高，其锰酸锂产品已达到现阶段电动汽车动力锂电池的使用要求。日产的Leaf纯电动轿车采用了日本 AESC公司的锰酸锂离子电池，早期的雪弗兰Volt也采用韩国LG化学的锰酸锂离子电池。三元材料三元材料〔LiNixCoyM1-x-yO2，M为锰（Mn）或铝（Al），简称“NCM”或 “NCA”〕是目前认为较前途的动力锂电正极材料之一。工业和信息化部等部门提出到2015年要把动力电池单体的比能量提高到180Wh/kg，模块比能量达到150Wh/kg以上，这些条件磷酸铁锂和锰酸锂目前均无法满足，而三元材料可以达到要求。与锰酸锂及磷酸铁锂材料相比，三元材料的性能更为平衡，能量密度也更高，其容量高于锰酸锂、同时电压平台高于磷酸铁锂。更重要的是三元材料有丰富的体系组成，可以根据性能需求对材料体系进行调制及选择。部分电动车企数据及材料选择各项性能平衡,目前认为较有前途的动力锂电正极材料之一三元材料循环寿命较低，主要用于小电池领域及手机和平板电脑等IT 产品中，是消费电子产品领域的主流正极材料。钴酸锂锰酸锂的研究方向主要是改性锰酸锂，通过表面修饰和掺杂改善其性能,已达到现阶段电动汽车动力锂电池的使用要求. 锰酸锂在商用车市场有所应用，由于磷酸铁锂电池一致性和能量密度较低，制约了其在小型电动汽车领域的发展。目前，业界一般认为磷酸铁锂比较适于储能系统。磷酸铁锂四种主要正极材料发展趋势对比二、正极材料市场发展现状 2015 年，全球锂离子电池总体产量达到 100.75Gwh，同比增长39.45。得益于新能源汽车产业，动力电池占比已经上升到2015 年的 28.26，成为锂电池重要组成部分。全球锂电池市场容量 2009-2014 年全球正极材料产量 2014年全球锂电池正极材料总产量为12.7万吨。从市场份额看，全球锂离子电池正极材料的主流产品是钴酸锂和三元材料，其中，三元材料在全球正极材料份额中从2007年的8.9 迅速增加到2014年的37.9，是近些年增长最快的正极材料。钴酸锂 39 三元材料 38 锰酸锂 8 磷酸铁锂 8 其他 7 全球锂电池正极材料总产量各类占比钴酸锂三元材料锰酸锂磷酸铁锂其他全球锂电池正极材料市场份额锂电池正极材料市场呈现中、日、韩“寡头聚集”的格局。日韩的锂电正极材料产业起步早，整体技术水平和质量优于我国锂电正极材料产业，占据锂电正极材料市场高端领域。近十年我国大型锂电正极材料迅速发展，产品质量大幅提高，具备较强的成本优势，目前我国市场份额已占据全球的46。全球主要企业发展情况 2014年全球主要企业锂电池正极材料出货中，韩国有5家，出货量为44000吨；日本3家，出货量为25750吨；中国有8 家，出货量最多，为45420 吨。各个国家乃至各个厂商对正极材料的选择不尽相同，近些年，日本和韩国主要开发锰酸锂和三元材料，中国以前则更偏向钴酸锂和磷酸铁锂的发展，目前也在调整产品结构。 2014年主要国家正极材料企业出货情况统计我国锂电池正极材料产量及市场规模 2015年全国正极材料产量达到12.79万吨，同比增长30.5 2015年我国锂电池正极材料市场规模为152.1亿元，规模较同期增长58.9。 2015年磷酸铁锂的产量同比增长170.0，达到3.24万吨，镍钴锰酸锂产量同比增长 17.7，达到3.65万吨，锰酸锂出货同比增长41.7，钴酸锂出货同比减少2.3。正极材料细分产品产量变化趋势从产量增幅看，磷酸铁锂和三元材料是我国近年来增长速度最快的正极材料。钴酸锂的市场规模增长有限，是增长最慢的正极材料，其市场份额正在受到其他正极材料的挑战。三、正极材料下游市场分析及展望锂离子电池主要三大下游市场领域 3C领域储能领域动力领域从我国锂电池应用领域看，动力、储能以及3C 等产业快速发展已成为驱动锂离子电池产业发展的主要驱动力。16 年上半年，我国锂电池产量位28.15Gwh，同比增长30.5，预计全年锂电池产量将达到62.34 Gwh，其中，动力锂电池产量为30.8 Gwh，占比超过3C消费电子用锂电池，成为最大的应用端，而3C 消费电子类锂电池16 年全年产业预计为29.17 Gwh ，同比增长14.98，而储能电池16 年预计生产3.49 Gwh。 3C电子产品产量增长乏力 3C电子产品领域锂电池正极材料需求趋缓未来的3C 电子产品销售市场更多的会来自新产品的更新换代智能穿戴的发展，但是整体增速已经在逐渐放缓，预计未来3 年的需求增速将保持在8左右的水平。新能源汽车市场增量明显中汽协数据显示，2016 年我国新能源汽车生产51.7 万辆，同比增长51.7。考虑到我国到2020 年实现500 万辆新能源车保有量的目标，预计2017 年我国新能源车总产量有望达到68 万辆，同比增长30.78 ； 2018 年产量有望达100 万辆，同比增长47.05。动力力锂电需求有望随新能车快速增长而快速提升。 2011-2016 年我国新能源车产量（万辆）我国动力锂电池产量统计与预测（Gwh）新能源汽车市场的快速发展，促进了对动力锂电池的需求。致2016 年我国动力电池产量30.80Gwh，同比增长 82.25。预计到2018 年，我国汽车动力电池产量将达到58.46Gwh，2016-2018 年，年均复合增长率达到 37.77。到2020 年，我国汽车动力电池产量将达到 75Gwh，2016-2020 年，年均复合增长率达到25。