锂电池材料发展概况.doc

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1、锂电池材料发展概况8.1 正极材料8.1.1 锂电池正极材料的性能与一般制备方法正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下,正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌,伴随着晶相变化。因此,锂离子电池的电极膜都要求很薄,一般为几十微米的数量级。正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器。为了获得较高的单体电池电压,倾向于选择高电势的嵌锂化合物。正极材料应满足:(1)在所要求的充放电电位范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度可逆性;(4)全锂化状态下在空气中的稳定性。研究的热点主要集中在层状 Li

2、MO2 和尖晶石型 LiM2O4 结构的化合物及复合两种 M(M 为 Co,Ni,Mn,V 等过渡金属离子)的类似电极材料上。作为锂离子电池的正极材料,Li离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。正极材料制备中,其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。多种有前途的正极材料,都存在使用循环过程中电容量衰减的情况,这是研究中的首要问题。已商品化的正极材料有 Li1-xCoO2(0x0.8)、Li1-xNiO2(0x450mAh/g)、复合石墨 PW 系列、BF 系列、纳米导电材料、锂离子动力电池用多元复合负极材料等产品。8.2.3 锂电池负极材料生产企业发

3、展状况与正极材料相比,负极材料占锂电池成本比重较低,而且国内已经实现产业化,行业前三甲企业是深圳贝特瑞、上海杉杉、长沙海容,基本能够满足国内市场的需求。深圳贝特瑞是中国宝安控股 55%的子公司,是国内锂电池碳负极材料标准制定者。其碳负极材料产能是 6000 吨/年,价格为 6 万元/吨左右,市场占有率高达 80%,居全球第二。客户包括松下、日立、三星、TCL、比亚迪等 130 多家厂商。2008 年,贝特瑞收购了天津铁诚公司,使其碳负极材料成本下降 30%。杉杉股份是贝特瑞的一大竞争对手。杉杉股份在 1999 年开始涉足电池负极材料时采用 CMS(中间相炭微球)技术,之后为降低成本转用人工石墨

4、和天然石墨,此后,因为电池循环放电次数不高,又回到了 CMS 的技术上。目前,杉杉股份的 CMS 价格每吨在 10 万元以上,年产能为 1200 吨。值得注意的是,贝特瑞具有磷酸铁锂正极材料 1500 吨/年的产能。目前贝特瑞的磷酸铁锂正极材料实际产能为 800 吨/年,产量只有 40 多吨/年,主要给大型电池厂商实验供货,如天津力神、江苏双登等。其产品价格比天津斯特兰贵,达到 18 万-20 万元/吨。其毛利率在 60%以上。8.3 隔膜8.3.1 全球锂电池隔膜走上高能效之路由于国际油价的高位运行,越来越多的驾车者在决定购车时考虑燃料的经济性,这直接导致了全球范围的混合动力汽车市场份额攀升

5、。预计到 2012 年,美国混合动力汽车的销售量将增至 100 万辆。为了满足混合动力汽车的苛刻需求,电池的关键部件隔膜必须改进,提高能效,从而为这种汽车提供更强动力,勇于应对世界能源短缺的挑战。隔膜虽小作用关键 151 中国锂电池行业投资分析报告锂电池因能量密度高、循环寿命长、质量轻、体积小等特性,又具有安全、可靠且能快速充放电等优点,成为近年来新型电源技术研究的热点,在高能量和高功率领域备受欢迎。在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜采用塑料膜制成,可隔离电池正负极,以防止出现短路;还可以在电池过热时,通过闭孔功能来阻隔电池中的电流传导。锂电池隔膜成本占电池成本的 1/3 左右。

6、隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。目前 60%-70%的隔膜市场主要采用湿法双向拉伸工艺,因为湿法双向拉伸纵向横向更加均匀平衡。而且湿法主要用于高端隔膜,干法用于中低端产品。全球市场容量巨大全球锂电池产量过去 15-17 年一直保持平均 10%-20%的增长速度,从 2001 年起,这一年均增速更是高达 40。飞速增长的锂电池市场,除了手表等纽扣式一次性电池,还有可充电的二次锂离子电池。目前二次锂离子电池除广泛用于日常熟知的手机、笔记本电脑以及 MP3 等数码电子产品外,在电动车、电动自行车等一些大功率电池方面也已经开始使用。当前,各国争相发展的电动汽车、混合动力汽车都需要电池来提供动力,作为纯电动车的配套电源,锂离子电源以其突出的性能正在成为核心电源类型。由于混合动力车符合当今各国能源环保方面大的发展需求,消费量增速必定大

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