锂电池的“三国演义”（附股）

显示全部楼层 · 发表于 2019-5-5 10:50:16

锂电池的“三国演义”（附股）
从当前锂电池正极质料行业的发展趋势来看，正在履历从消耗电子的钴酸锂正极质料向动力型锂电池演变的过程中，从质料的角度来看是一条"去钴化"门路图。当前动力型锂电正极质料出现锰酸锂、三元质料、磷酸铁锂三大技能门路上演"三国演义"的竞争格局，各自拥有本身的支持企业群落和技能研发生态体系。
　　锂电池正极质料行业发展概况
　　2011年锂电池产业连续增长趋势
　　2011年环球锂电池产业规模维持增长态势。只管2011年宏观经济下行的大配景下，环球锂电池市场仍旧连续了增长的趋势，根据赛迪顾问的统计数据，2011年环球锂离子电池市场规模到达153亿美元，同比增长29.7％，环球锂离子电池产量到达46.4亿颗，同比增长22.8％，从已往四年的趋势来看，整个锂电池行业2008年后增长趋势较为稳固。
　　2011年中国锂电池市场规模增速高于环球增速。根据赛迪顾问公司的数据，2011年中国锂电池行业市场规模到达了397亿元人民币，同比增长43％，整年锂电池产量到达29.7亿颗，同比增长28.6％。从已往四年的数据来看，中国锂电池行业增速高于环球约10~13个百分点，出现出快速增长的势头，与锂电池产能向国内转移的行业配景符合。
　　锰酸锂和磷酸铁锂质料占比明显提拔
　　从正极质料市场的增速来看，2011年中国锂电池正极质料销量同比增长33％，高于环球29％的行业增速水平。
　　从正极质料产物结构来看，锰酸锂和磷酸铁锂等动力型正极质料占比明显提拔。2008年，国内磷酸铁锂质料销量占比仅为，1.8％，2011年则上升到6.01％的水平。锰酸锂质料占比提拔更快，从2008年的6.92％快速提拔到2011年12.61％。从整个正极质料产物比例格局来看，锰酸锂和磷酸铁锂等动力型正极质料快速增长正大幅压缩钴酸锂正极质料的市场占比。
　　技能圈地、应用拉动：正极质料"三国演义"格局
　　从当前锂电池正极质料行业的发展趋势来看，正在履历从消耗电子的钴酸锂正极质料向动力型锂电池演变的过程中，从质料的角度来看是一条"去钴化"门路图。当前动力型锂电正极质料出现锰酸锂、三元质料、磷酸铁锂三大技能门路上演"三国演义"的竞争格局，各自拥有本身的支持企业群落和技能研发生态体系。
　　三大技能门路的发展汗青回顾
　　镍钴锰三元质料--调治质料配比使得应用范畴高出高能量密度型消耗锂电和动力锂电。镍钴锰三元质料的发展进程约莫履历了三个阶段：
　　第一个阶段是在20世纪90年代，通过固相掺杂得到镍钴锰酸锂三元化学因素，长处是合成工艺简单，资源低，缺点是机器混淆以及固相烧结难以在原子尺度得到均一分布，产物电化学性能较差，如今业界已经根本放弃利用。
　　第二个阶段是21世纪初期，接纳氢氧化物前驱体制备球形二次颗粒的方法，其长处是电化学性能好，缺点是锰离子易氧化导致工艺较难控制，另一方面电极滚压过程中二次颗粒易破碎导致压实密度较低。该工艺如今被国表里广泛接纳。
　　第三阶段是2008年以来，业界实验接纳复合镍钴锰氧化物加锂盐反应制备类似于钴酸锂的微米级颗粒，该工艺门路的长处是结构完备性好，优秀的电化学性能，压实密度高而且电极加工性能好，缺点是生产资源略高。代表企业有青岛新正锂业等。
　　从应用范畴来看，由于镍钴锰三元质料淘汰了金属钴的利用，质料资源和环保性能均大幅提拔，通过调治质料配比和生产工艺可以生产出高出高能量密度型的消耗锂电和动力锂电产物。比方，可以在消耗电子中渐渐取代钴酸锂电池，也可以与改性锰酸锂质料混淆利用于动力型锂电池场合。
　　锰酸锂正极质料--向资源较为敏感的电动工具和电动自行车范畴快速分泌。从发展汗青来看，锰酸锂正极质料从上世纪80年代被发现以来，已经履历了近三十年的进程，如今的产业化研究重点会合在金属离子掺杂和产物外貌修饰改性两个方面。
　　从锰酸锂生产工艺来看，如今行业中紧张有三种工艺门路，分别为电解二氧化锰合成法、高活性锰氧化物合成法和复合氧化物合成法。此中电解二氧化锰合成法紧张应用于中低端产物，高活性锰氧化物合成法紧张用于动力型锰酸锂质料，复合氧化物合成法固然拉长了产业链，导致资源略微上升，但是生产的锰酸锂产物均一性好，可以大概实现掺杂金属离子和锰离子在原子尺度上的均一性，紧张用于生产较为高端的锰酸锂正极质料。
　　从锰酸锂固有的物理化学特性和改进潜力来看，更适适用作动力型锂电池正极质料。锰酸锂质料有限的可逆比容量和压实密度，限定了其在电子产物中高能量密度型锂电池中的应用，从这两个指标的改进潜力来看，险些没有太大的改进空间。另一方面，锰酸锂质料在动力型锂电池范畴的紧张限定是其高温循环与储存性能相对较差，但从改进潜力来看，空间较大，因此锰酸锂质料更适适用作动力型锂电池正极质料。
　　由于我国金属锰质料资源丰富，锰酸锂的生产资源是磷酸铁锂的1/3左右，而且产物的同等性较好，因此在如今小型动力锂电池范畴分泌较快，尤其是对资源较为敏感的电动工具和电动自行车范畴，锰酸锂依附较低的生产资源快速分泌，成为更换铅酸电池的首选。
　　磷酸铁锂--碳包覆工艺和纳米化技能突破后实现商业化，国内政府支持力度最大。1996年日本NTT初次披露AyMPO4（A为碱金属，M为Fe，两者之组合：LiFePO4）的橄榄石结构的锂电池正极质料，之后到1997年美国德克萨斯州立大学Goodenough等研究团队接连报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性。由于美国与日本各大研究机构不谋而合地发表橄榄石结构（LiMPO4），使得该质料受到了极大的器重，并引起广泛的研究和灵敏的发展。2001年photech起首实现了磷酸铁锂质料的批量生产，紧接着美国Velence公司起首发现了碳包覆和碳热还原技能，使磷酸铁锂质料的性能进一步进步。随后A123公司的技能团队发现了离子掺杂和纳米化技能大幅进步磷酸铁锂的导电性，磷酸铁锂随即进入了大批量生产的阶段。
　　如今磷酸铁锂的合成工艺比力多，紧张分为固相法和液相法两大类，比力有代表性的有草酸亚铁工艺、铁红工艺、磷酸铁工艺、碳热还原工艺、水热合成工艺等。生产工艺各有千秋，都有各自的上风与不敷：比如草酸亚铁工艺存在混淆和包覆匀称难度大，必要特殊的控制本领和方法的题目，但是此工艺相对比力传统和成熟，容量和倍率性能较好，而且最早实现了工业化和规模化；铁红工艺和磷酸铁工艺合成门路比力短，容易包覆和混淆匀称，资源较低，但是存在产物容量相对比力低和三价铁还原不彻底大概局部过分还原的风险；碳热还原法如今利用企业较多，但是该方法生产过程中产物受一氧化碳分压影响较大，均一性控制有难度。水热合成可以较好的管理高温固相合成存在的缺点，产物的性能和风致都可以得到比力大进步，但苛刻的合成条件和高昂的装备投入使其产业化受到很大的限定，产物的代价很难被客户所担当。
　　行业近况：三国割据，群雄逐鹿
　　在锂电池行业重心从消耗电子类锂电向动力型锂电池转移的过程中，正极质料范畴的研究根本上分为三个阵营，即三元质料、锰酸锂、磷酸铁锂三大种别。此中三元质料仍旧接纳金属钴元素，锰酸锂和磷酸铁锂则不含钴元素。由于金属钴我国储量较低，定价权在国外，另一方面联合环保等要求，如今动力锂电池行业内对锰酸锂和磷酸铁锂寄予的盼望最高。我们重点分析锰酸锂和磷酸铁锂阵营。
　　锰酸锂产物系列的上风在于资源丰富、代价低廉，如今代价仅为磷酸铁锂的1/3左右，同时由于发展时间长，生产工艺相对成熟，易于大批量生产，而且产物同等性控制相对容易，但是其循环性能差、储存过程容量衰减产生不可逆容量丧失以及高温情况下循环性能差等题目限定了其应用。从锰酸锂化学特性来看，三价锰离子的歧化反应天生二价锰导致在负极沉积是储存性能差的紧张缘故原由。改进的方法紧张是淘汰水分含量，到场金属铝等稳固锰酸锂尖晶石结构，生产单晶体为主的产物等方法。
　　从实际改进效果来看，颠末掺杂、单晶体生产工艺改进之后的锰酸锂循环性能与高温性能已经根本可以满意动力型锂电池的要求。可以预期，颠末工艺改进高温性能之后，改性锰酸锂质料有望依附资源上风加速向动力型锂电池市场分泌。
　　磷酸铁锂质料依附良好的热稳固性和循环性能比年来吸引了大量的国内企业关注。从电池性能单项测试来看，根据行业内的权势巨子数据，不管是循环性实行，照旧验证电池安全性的穿刺、高温等粉碎性实行，磷酸铁锂均表现出了较高的安全性能，但是从磷酸铁锂质料电池团体利用的角度来看，业界对安全性仍旧存在质疑，紧张表如今两个方面：第一，从团体安全性角度来看，只管其单项安全性实行表现突出，但是由于其在循环利用过程中不可制止的产生铁元素杂质，这些微量的铁元素杂质有大概导致在电池利用过程中起火（国外已经有利用A123公司质料的制品电动车在利用中起火的报道），这种难以制止的安全隐苦难以降服；第二、由于如今的磷酸铁锂险些都必要举行纳米化工艺加工，纳米级微粒加工过程的粒径均一化控制极难，导致产物均一性较差。同时，纳米化加工等复杂工艺使得资源降落空间有限，难以大范围推广。
　　深入分析三大阵营各自的态度和观点，我们从投资者的角度提炼如下观点：
　　第一、从技能角度明白、从应用角度正视三种正极质料各自的特点。三种动力型质料各自拥有本身的特点，但是从循环特性、高低温性能、比容量、安全性、生产资源等紧张指标来看，如今尚无一种质料可以占据绝对上风职位，应当联合卑鄙应用选择相应的质料；
　　第二、把握动力锂电池细分范畴的特点和行业推动力。从锂电池行业重心转移来看，消耗电子类产物增速相对稳固，整个行业的增量看点在于动力电池，对于动力电池必要在更加细分的应用范畴举行分析，比方，由于锰酸锂质料资源较低，改性之后的高温性能和储存性能根本满意要求，最有潜力向代价敏感的动力电池范畴分泌；比方：电动工具、电动自行车等范畴；磷酸铁锂质料由于市场关注度高，国家投入和扶持力度较大，在当前的行业发展配景下最有潜力向国家推动的动力型应用范畴分泌，比方智能电网创建的储能环节、国家和地方推动的电动车树模项目等；
　　第三、从产物性能改进满意市场需求的角度发掘投资机遇。比方，锰酸锂产物的研究重心会合在高温循环性能和存储性能的改进，循环特性改进后将加速其向电动自行车等动力类车辆的市场分泌；磷酸铁锂质料如今的研究重点是均一性控制，但是更紧张的是改进生产工艺低落资源，假如低资源生产工艺得到突破，其相对于锰酸锂的竞争力将大幅提拔。
　　关注行业厘革点：工艺和质料的厘革连续举行中
　　关注点之一：磷酸铁锂的生产工艺改进
　　变乱：根据报道，成都黄铭有限公司磷酸铁锂生产工艺取得突破。由黄铭公司独立研发的液相法纳米磷酸铁锂生产工艺，接纳磷酸铁锂纳米结构复合质料，运用多分组掺杂磷酸铁锂等技能，实现了磷酸铁锂的低资源、大批量生产，且产物格量稳固，生产的磷酸铁锂产物一次晶粒在50纳米级以下、容量到达160mAh/g，可循环利用3000次以上，高低温性能和导电率远远优于同类产物。同时，黄铭公司初次提出了在常温、常压下运用多溶剂液相法制备纳米磷酸铁锂正极质料的可产业化工艺方法，不但使生产资源大幅度低落，而且延伸了锂动力电池的利用寿命，能同时满意容量型和功率型汽车的要求，使新能源汽车产业发展起首受益。
　　点评：从报道披露的信息来看，黄铭公司对于磷酸铁锂生产工艺的改进紧张在两个方面，第一，可以实现常温常压下生产，第二，对于锂盐等原质料纯度的要求低落，大幅低落了原质料采购资源。我们以为磷酸铁锂低资源生产工艺是如今磷酸铁锂阵营最应该思量的变乱，只有在保持性能的情况降落低资源，才可以大概提拔产物竞争力，加速市场分泌。
　　对于黄铭公司的产物，由于尚未履历商业化产物的查验，发起连续关注。
　　关注点之二：正负极质料匹配发现新质料
　　变乱：在上海锂电池正极质料研讨会上，河北强能电源公司董事长刘庆国做了专题陈诉，提出了正极锰酸锂和负极钛酸锂搭配的组合，指出该组合满意国家电网对于储能体系的根本要求：即循环寿命到达5000次以上，代价到达1500元/kWh以下，服从到达80％以上。
　　点评：毕竟上，锂电池团体性能的提拔是一个体系工程，要求正负极质料、电解液、隔膜等焦点部件的公道搭配，任何一方的短板都会导致团体性能的降落。作为正极质料而言，不但仅是自身质料性能的提拔，与负极质料的匹配也很紧张。只管钛酸锂的高电压平台不具有吸引力，但是从陈诉显现的锰酸锂/钛酸锂组合性能来看，其倍率性能、循环性能和快速充放电性能均具有较高的吸引力，怎样在倍率性能和电压平台两个方面权衡是电池终端用户商应该针对产物做出的选择。
　　我们以为锂电池范畴生产工艺和新质料的厘革不停连续在举行，从现有的锂电池正极质料行业制造水平来看，怎样根据终端产物的应用范围和参数需求选取符合的质料应该是卑鄙锂电池厂商的关留意点。
　　投资战略：把握三大投资机遇
　　锂电池正极质料范畴蕴藏三大投资机遇。第一、关注开始启动的卑鄙市场和正极质料在差异应用范畴的分泌力差异。锰酸锂质料依附资源上风对电动工具和电动自行车等代价敏感性较高的卑鄙行业分泌力强，磷酸铁锂受国家扶持力度大，有望在电网储能和电动汽车范畴得到扶持；第二、关注工艺改进带来的生产资源降落。如今磷酸铁锂生产工艺较为复杂，资源较高，生产工艺的厘革会大幅提拔磷酸铁锂的竞争力，值得密切关注；第三、传统的钴酸锂质料只管已经比力成熟，但是由于消耗电子行业对便携性、大容量的需求再连续提拔，高端钴酸锂的需求仍将保持繁茂，这一点容易被市场忽视。投资标的方面发起关注杉杉股份和当升科技。
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