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2016年中國鋰電池市場現狀分析及發展趨勢預測
2016/9/11 10:49:18 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:新能源汽車以其清潔性代表了全球汽車行業新的發展方向,其中電動汽車又為新能源汽車最重要的技術路徑之一,動力鋰電池是電動汽車的心臟也是能量存儲裝置,是其最為核心的部件,動力電池性能好壞很大程度決定了電動汽車的應用與普及,從成本角度來看,電池驅動新能源汽車以其清潔性代表了全球汽車行業新的發展方向,其中電動汽車又為新能源汽車最重要的技術路徑之一,動力鋰電池是電動汽車的心臟也是能量存儲裝置,是其最為核心的部件,動力電池性能好壞很大程度決定了電動汽車的應用與普及,從成本角度來看,電池驅動系統在新能源汽車成本中占比達到30%~45%,且其中75%~85%由動力鋰電池構成,即動力鋰電池在整體電動汽車成本中占比達到23%~38%左右的水平。
新能源汽車構造圖一覽
新能源汽車成本構成——電池驅動系統占比較高
動力鋰電池主要由正極、負極、電解液及隔膜四大部分組成:鋰電池的工作原理實際上就是其充放電的過程,充電過程中鋰離子在正極形成,由電解液運動到負極并嵌入到負極中從而達到充電效果;放電時,鋰離子電池在負極中脫嵌,再次回到正極;由此可見,在鋰離子運動過程中,正極材料、負極材料、電解液以及正負極之間的隔膜在其中起到了十分重要的作用,由此四大部件的性能也是影響鋰電池性能的核心因素。
鋰電池結構及工作原理(以錳酸鋰電池為例)
動力鋰電池產業鏈一覽
正極材料形態多樣,未來或以三元為主要發展方向:目前對于動力鋰電池技術路徑的探討更多集中于正極材料,從當前發展趨勢來看,磷酸鐵鋰、三元(包括鎳鈷錳NCM、鎳鈷鋁NCA)及錳酸鋰為當前的主要技術路線;總的來說,各類型正極材料各有優劣勢;大致來看,磷酸鐵鋰原材料豐富、循環壽命長、安全性能好但能量密度較低,三元電池性能相對更為平衡且能量密度高但存在安全性問題, 而錳酸鋰材料成本低、安全性好、倍率性能高但壽命低、不耐高溫且密度低;總的來說,各種正極材料性能各有優劣勢,各自性能均有較大提升空間。
各類正極材料性能對比
項目尖晶石錳酸鋰(LMO)磷酸鐵鋰(LFP)鎳鈷錳酸鋰(NCM)鎳鈷鋁酸鋰(NCA)分子式LiMn2O4LiFePO4LiNixCoyMn1-x-yO2Li(NiCoMn)O2電壓3.83.33.63.7比容量(mah/g)120150160170能量密度(wh/kg)90-100130160-220220-250循環次數1500200010001000安全性優優較好差成本低低較高高優點價格低廉、工藝簡單、充放電電壓高、環保、安全性能好價格低廉、安全性能好大電流快速充放電、溫度范圍廣循環性好低溫性能好,能量密度高缺點容量低、高溫循環性差、能量密度低低溫性能差,放電電壓低高溫性能差,技術壁壘高,鈷價格高高溫性能差,技術壁壘高,安全性差使用情況少普遍普遍普遍從實際應用情況來看,目前主要電池生產國日、韓及中國各家企業技術路徑有所不同, 大致來看,日韓企業多采用錳酸鋰及三元電池技術,而磷酸鐵鋰技術在國內應用更為廣泛;短期來看,鋰電池的技術選擇及運用情況很大程度上取決于政府的政策傾斜,包括具體補貼政策等,由于國內暫停將三元鋰電池客車加入推廣新能源汽車目錄,主要是國家考慮到國內三元鋰電池技術發展、工業水平及質量把控有待提高,由此在我國新能源客車領域中磷酸鐵鋰應用更為廣泛。
主要鋰電池企業采用正極材料對比
企業國別主要產品主要正極材料下游客戶AESC日本軟33.1Ah、37AhLMO+NCA日產、雷諾松下日本圓柱3.1Ah 方型20.5Ah、25Ah圓柱:NCA 方型:NCM特斯拉、福特、豐田、大眾、奧迪、戴姆勒LEJ日本方型50Ah、40AhLMO+NCM三菱LG化學韓國軟包15Ah、26AhLMO+NCM通用、雷諾、福 特、沃爾沃三星SDI韓國方型20Ah級(20、24、26、28等)、60AhLMO+NCM+NCA寶馬、保時捷、 奧迪、大眾SK創新韓國軟包40Ah、50AhLMO+NCM起亞、北汽比亞迪中國方型26Ah、200AhLFP;NCM比亞迪、戴-比國軒高科中國方型13Ah、21.5AhLFP;NCM+LMO江淮、南京金龍力神中國方型70Ah、20AhLFP;NCM康迪ATL中國方型60Ah、25AhLFP;NCM北汽、華晨寶馬但從更長期趨勢來看,三元電池及其混合材料的使用比例或將提升,主要是由于其顯著的高能量密度特點,首先全球電動車龍頭特斯拉主要采用三元電池技術路徑,龍頭通常對行業發展起到較好示范效應,其次各國對于未來新能源電池發展規劃中均明確提出了對于提高能量密度的要求,例如根據我國政府發布的《國家重點研發計劃新能源汽車重點專項實施方案(征求意見稿)》中,其中提出2015 年能量密度要達到200wh/kg、2020 年達到300wh/kg 的要求;綜合來看,未來行業或仍將以三元及磷酸鐵鋰為主要正極材料,三元電池占比或有所提升。
2015 年國內新能源汽車正極材料產量比例
負極材料以石墨為主,其他材料為補充:不同于正極材料的多元化,當前市場鋰電池所用的負極材料主要為石墨,包括人造石墨、天然石墨等,另外也有中間相碳微球、鈦酸鋰、硅基材料、錫基材料等,總體來說石墨占據近90%的市場份額; 從性能對比看,石墨綜合性能較為成熟,但其安全性及快充特性仍有待提高,例如對于快充快放的使用要求,鈦酸鋰材料可能為更優的選擇,而對于密度要求極高的場合,也可能考慮以硅基材料替代。
鋰電池負極材料性能對比一覽
類型比容量(mAh/g)首次效率循環壽命(次)安全性快充特性性價比天然石墨36090%>1000一般一般極高人造石墨35093%1000一般一般極高中間相炭微球34094%1000一般一般一般鈦酸鋰16099%30000最高最好低硅基80060%200差差低錫基60060%200差差低隔膜當前市場主要有干法隔膜及濕法隔膜兩種類型,濕法隔膜相對而言工藝復雜且成本高,主要由海外企業把控,但其性能優異,更適合于大功率、高容量的動力電池且能夠增強能量密度,代表了未來主流發展方向。 電解液的構成為溶劑、鋰鹽及添加劑,鋰鹽決定整體性能,六氟磷酸鋰為當前主要應用的鋰鹽且技術路徑明確。
總體來說,動力鋰電池技術的發展與技術路徑的選擇對整個新能源行業起到至關重要的作用,考慮到實際使用需求、國家戰略規劃以及企業層面的技術布局,能量密度提高、安全性提升、循環壽命拉長、成本降低等均是未來行業發展方向及趨勢,從當前實際情況來看,鋰電池的技術進步還有較大幅度提升空間,這也為多樣化的技術發展路徑帶來可能性。
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