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中国锂电产业不能再走“大而不强”的老路

  当下,随着传统能源日益消耗,以风能、太阳能为代表的清洁能源已经成为各国大力发展的目标,然而这些新能源所带来的电力储存和应用必须依靠全新的介质来实现,锂离子电池是所能找到的最贴近商用化的储能工具。

  有观点认为,凭借丰富的稀土锂资源,中国锂电产业已经拥有了发展的先天基础条件,但是笔者认为资源基础只是有利于中国锂电产业做“大”,并不能保证中国锂电产业做“强”。

  在此之前,以中国电子信息产业为例,“大而不强”的现状被业界所诟病,在中国锂电产业还与世界处于同一起跑线的状况下,避免再次出现“大而不强”的局面,必须引起包括政府主管机关在内的从业机构时刻警醒。

全球锂矿资源基础储量分布

国家或地区
储量基础(万吨)
国家或地区
储量基础(万吨)
玻利比亚
540
美国
41
智利
300
加拿大
36
中国
110
澳大利亚
22
巴西
91
津巴布韦
2.7
全球合计
1142.7

世界锂电池产业竞争力比较

项目
日本
台湾
中国大陆
整体制造成本
5
8
10
研发能力
10
8
7
资金能力
8
10
5
政府配合程度
10
9
7
未来潜力
8
10
10

注:10表示最具竞争力,1表示最不具竞争力 数据来源:广发证券发展研究中心

锂离子电池已成二次电池应用首选

  梳理电池产业的发展,人们使用二次电池以来,主要经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池。锂电池于20世纪90年代开发成功,相对于其他二次电池,锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。

  按照应用的范围,可将锂电池分为小型锂电、动力电池、储能电池。小型锂电池主要用于笔记本电脑、手机和数码(摄)相机等数码产品;动力电池主要用于电动汽车、自行车和电动工具;储能电池可用于电网调峰和储能电站。

  近十几年来锂电池发展迅猛,在小型二次电池市场中占据了最大的市场份额,成为化学电源应用领域中最具竞争力的电池。长期来看,镍氢电池产业的发展将面对锂电池技术进步带来的替代威胁,目前在电子产品市场锂离子电池几乎已经完全占领了市场。

二次电池性能参数比较表

电池种类
商品化年代
工作电压
能量密度
循环寿命
自放电率
铅酸电池
1890
20V
100wh/l
50wh/kg
300次
20%/月
镍镉电池
1956
12V
150 wh/l
50wh/kg
1000
20%/月
镍氢电池
1990
12V
250 wh/l
60-80wh/kg
500
20%/月
锂电池
1992
3.3-3.8V
350-400 wh/l
100-150wh/kg
500
5%/月

  采用具有更高稳定性的锰酸锂、磷酸亚铁锂等作为正极材料,使锂电池的安全性和寿命进一步得到提高,为电动汽车产业的快速发展创造了条件。应用于电动汽车的锂离子电池成为重点发展方向。

  从2010年开始制定的《节能与新能源汽车产业发展规划》,虽然还没有正式推出,足见相关机构对其慎之又慎,而一旦规划得以实施,必将成为中国锂电产业带来突破性发展契机。

  按照《规划》意见稿的要求,我国新能源车发展路线为,以纯电动汽车(纯电驱动)作为主要战略取向,近期以混合动力汽车为重点,大力推广普及节能汽车。然而发展纯电动车,动力电池、电机和电控技术是三个需要突破的核心技术。

  为此,《规划》将突破电池瓶颈作为了未来十年的一个研发重点。《规划》指出,未来10年,要突破动力电池核心技术,提高电池性能和寿命,降低成本。开发新型正极材料和高容量合金负极材料,加强电池管理可靠性研究和轻量化设计,提高电池比能量;重点开展电池优化设计、工艺创新和装备改进,提高电池及关键材料的生产一致性;开发电池自激活电压控制和热控制等新技术,提高电池安全性;以改进电极材料循环性为重点开发长寿命电池体系;提升电池材料低成本制备技术,推进电池零配件和系统组合件的标准化和规模化,降低成本。

锂电池价值链分析

锂离子电池产业可以分为上游的矿产资源、中游的原材料、产品制造与组装、下游的应用三大范畴。在产业链的环节中,正极材料和电池隔膜制造环节的毛利率是最高的。

  因此,在锂电池产业链中,占总电池总成本比重较高且毛利率也较高的正极材料制造和隔膜制造厂商,具备更大的需求空间和盈利能力。

  另外,从投资风险和收益对比角度来看,目前隔膜制造商的利润最高,但是其前期用地研发的投入也相当高,由于技术难度大因此风险也偏高。

按照锂离子电池的原材料成本分析结果,正负极材料、隔膜和电解液的份额基本相当,即不能忽略其中的任一环节,如下表所示。

主要成本环节
正负极材料
隔膜
电解液
25%—30%
25%—30%
25%—30%

另外,从投资风险和收益对比角度来看,目前隔膜制造商的利润最高,但是其前期用地研发的投入也相当高,由于技术难度大因此风险也偏高。

高端锂电池制造的技术瓶颈依然突出

  凭借资源和廉价劳动力的优势,中国的锂离子电池近几年取得了长足的进步,以深圳比亚迪为例,它成功开创了劳动密集型的低成本电池生产模式,国内众多中小型电池企业在采用这种人工成本或半人工的生产方式,然而在高端锂电池方面,中国企业却一直停滞不前,这也是制约电池成品质量和市场竞争力提升的关键因素。

  不久前,国内某知名证券咨询机构针对中国锂电池产业进行了深入调研,仔细分析了中国在关键技术领域的现状和局限性。

关键技术
竞争力分析
电池设计
国内小型电池设计能力尚可,但是大容量大功率电池方面,电池结构的设计,正负极材料,电解液,隔膜的匹配等方面与国外存在较大差距。
电池组装技术
锂离子电池的组装工艺要求较高,无水化,无灰化,机械化的生产线是产品性能稳定均一的保障,中国企业大多采用劳动密集型生产模式,差距较大。
电池组管理与保护技术
为了解决锂离子动力电池单体一致性问题,良好可靠的电池组管理与保护方案对于保证系统克放电性能、温度特性、安全性能与使用寿命的意义尤为重要。
正极材料理化性能及一致性
正极材料质量与性能是影响电流品质的主要因素。国内厂商对小型二次电流用碳酸锂材料以及动力电池用锰酸俚、磷酸铁锂等正极材料均可以实现国产,甚至有供过于求的现象,而由于在材料配方及棒体制备工艺等关键环节上的技术局限,纯度、轻度、粒度分布、工艺重复性与国外同类产品相比仍有差距。
隔膜材料工艺
隔膜是保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料,隔膜这一高技术附加值与高利润附加值的材料的国产化进程将是降低锂电池成本的主要突破领域,主要难点在于复合材料、厚度、密度、孔径等。
盐湖提锂技术
用盐湖内水资源提取锂或为全球成熟的主流技术。目前国内锂盐90%来自于锂矿资源,冶炼提取成本较高,西藏、青海等地的盐湖矿产是我国发展锂工业的资源优势,由于技术与地域等因素制约,开采技术仍未实现规模化突破,开采成本仍然较高。盐湖提锂与矿石提锂是并存的。
高性能电解液合成技术
锂离子电池电解液基本实现国产化,锂最为关键的电解质成份六氟磷酸锂仍需从日本等国进口,电解液添加剂以及提高锂离子的锂盐电解质的制备技术仍然是产业发展热点,难点在于:电解质的制备、电解质粘度、高稳定性、温度范围、电解液的阻燃添加剂。
资料来源:国泰君安证券研究所

 结论:锂电池市场的发展潜力到底有多大?

  有份初步估算表明:100万辆电动车至少要2500万千瓦锂电池,相当于10亿部手机需求量。此外,每年3000万辆电动自行车销量中,锂电份额仅3%,空间很大。

  因此,锂电厂家转型做动力电池,是看到了即将出炉的《节能与新能源汽车发展规划》所带来的发展契机。《规划》指出,未来10年,中国将投资1000亿元支持新能源汽车产业发展。锂离子电池作为新能源、新材料和新能源汽车三大产业中的重点交叉产业,更是新能源汽车的心脏,将会是新能源汽车产业化发展的最大受益者。

  据业内人士介绍,未来,个人PC的便携化和平板化潮流仍将有力地拉动锂电需求的快速增长。而锂电池在数码相机、PSP、电子书、电动工具、电动自行车和通信后备电源等众多领域内的“遍地开花”也更值得期待,此外还有太阳能、风能储能电站需求。

  市场确实足够大。

  在经济全球化的大背景下,企业核心竞争力决定着一切。接下来,就要看中国锂电企业是否能够在短时间内形成核心竞争力,面对国外领先企业的竞争,立足中国本土市场,继而拓宽国际市场,避免出现“大而不强”的局面必须成为当下行业优先考虑的课题之一。


(责任编辑: 汪琦 )

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