磷酸鐵鋰材料情況調(diào)查

1、鋰電池的生產(chǎn)制造需要用到的材料很多,有正極材料、負極材料、隔膜、電解液、N-甲基吡咯烷酮(NMP、聚偏氟乙烯(PVDF、鋁箔、銅箔、鋁帶、鎳帶、吸塑等等,其中,正極材料、負極材料、隔膜和電解液被稱為關(guān)鍵材料,鋰電池的性能主要取決于這幾種關(guān)鍵材料。總的來說,經(jīng)過10 余年的發(fā)展,中國(以下僅指大陸地區(qū),下同在鋰電材料方面已經(jīng)形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)配套體系。一、正極材料在鋰電池制造的材料成本中,正極材料占的比重最大,在30%以上。至于正極材料的利潤率,則因具體材料的不同而有所不同,大致范圍從10%到70%不等。目前已開發(fā)出的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰和在此基礎(chǔ)上改性的鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰以

2、及另一種新型材料磷酸鐵鋰等。各種正極材料均有其優(yōu)點,也存在不足,難說孰優(yōu)孰劣。至于到底哪一種材料能夠占據(jù)市場的主流,要靠性價比、安全性和資源的充足性來說話,首先取決于資源的充足性?？偟膩碚f,由于鈷資源的稀缺性,原材料價格的日益上漲使得鈷酸鋰的使用量正在逐漸減少,而錳、鐵資源很充足,技術(shù)的日益成熟將使得錳酸鋰和磷酸鐵鋰的性價比越來越優(yōu)異,從而成為正極材料的主流。目前的小電池領(lǐng)域這種趨勢已經(jīng)較為明顯,在材料需求量大的動力鋰電池領(lǐng)域,就更將如此。關(guān)于主要的正極材料的性能比較情況,有業(yè)內(nèi)人士列出了一張表,見表1。 下面分別看看各種正極材料的情況。1、磷酸鐵鋰正極材料關(guān)于磷酸鐵鋰材料的優(yōu)勢與不足,通過表

3、1 以及之前的多期鋰電信息動態(tài)與分析(月度報告,均有所提及,而困擾磷酸鐵鋰材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的專利問題,之前也有過敘述,這些對于業(yè)內(nèi)人士來說,都是比較了解的事情,這里就不多說?？偟膩碚f,錳酸鋰代表現(xiàn)在,而磷酸鐵鋰代表未來。盡管未來存在許多不確定性,但誘人的前景已使很多人蜂擁而上,其中很多做錳酸鋰的材料企業(yè),已紛紛開始介入磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)。需要提及的是東西方人士對專利的態(tài)度。據(jù)調(diào)查,最早發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰可用于鋰電池正極材料的,其實是日本NTT 公司的技術(shù)人員。后來,NTT 的技術(shù)人員到德州大學訪問交流,和Goodenough 教授一同研究過磷酸鐵鋰材料。1996 年,Goodenough 和德州大學在北美地區(qū)

4、申請了相關(guān)專利,他本人也因此被尊稱為“磷酸鐵鋰之父”。NTT 對專利問題的忽視最終使他們付出了慘重代價,為了應(yīng)用磷酸鐵鋰做電池材料,不得不向代表Goodenough 的加拿大Phostech 公司支付了3,000 萬美元的“和解費”。中國人對專利問題的不重視態(tài)度,比起日本人來更是有過之而無不及。這是一種習慣,改起來可能不容易,不過,要想在全球打市場,歐美市場中已經(jīng)形成的一些游戲規(guī)則,我們就必須想辦法去適應(yīng)。(1磷酸鐵鋰材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況磷酸鐵鋰材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史不長,總體來說還處于初始階段。有業(yè)內(nèi)人士總結(jié),2006年是磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化的元年,2007 和2008 年是產(chǎn)業(yè)的蟄伏期,2009 年市場

5、開始發(fā)力,2010 年毫無疑問將步入“高速成長期”。鋰電中國基本認同這個觀點,只是由于2008 年下半年開始蔓延全球的經(jīng)濟危機,延緩了這個進程。從磷酸鐵鋰電池在各細分市場的應(yīng)用表現(xiàn)看,無論是在中低端市場,還是在高端市場,都已經(jīng)步入實質(zhì)性應(yīng)用階段。不過,磷酸鐵鋰目前的價格還比較高,總體來看,歐美公司的價格大約在3-4 萬美元/噸之間,包括臺灣地區(qū)在內(nèi)的中國公司的價格大概在2-3 萬美元/噸之間,這都比錳酸鋰的價格(1 萬美元/噸左右要高出不少,鋰電中國認為這主要是因為要解決磷酸鐵鋰導電性差、材料加工性能不夠和質(zhì)量穩(wěn)定性不夠等問題而導致。另外,一般而言,產(chǎn)量較少會使價格較高,但在磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)

6、方面卻并不是如此,材料生產(chǎn)得少,問題也少,材料生產(chǎn)得多,問題也多,能始終穩(wěn)定生產(chǎn)同品質(zhì)材料的企業(yè)幾乎沒有。因此,為進一步提高材料的性價比和加工性能,更好地切入市場,取代鈷酸鋰和錳酸鋰,在技術(shù)工藝的成熟上,磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)企業(yè)還有很多工作要做。從材料供給來看,目前中國的磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)企業(yè)據(jù)統(tǒng)計約有100 多家,不過多數(shù)尚處在研發(fā)階段(包括小試和中試,能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)的企業(yè)也就30 余家,其中絕大部分還處在小批量試產(chǎn)階段。準備進入磷酸鐵鋰領(lǐng)域的企業(yè)就更多。就已經(jīng)參與的這些企業(yè)而言,號稱的年產(chǎn)能匯總起來在2 萬噸以上,如果各自發(fā)布的擴產(chǎn)計劃能夠?qū)崿F(xiàn),未來兩三年內(nèi)的總產(chǎn)能至少會在4 萬噸以上。僅現(xiàn)有

7、產(chǎn)能就遠遠大于目前實際需求。只是,目前電池企業(yè)采用磷酸鐵鋰作正極材料,多是在試用階段,磷酸鐵鋰要實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,還需要一段時間。2007 年全球磷酸鐵鋰材料需求量為700 噸左右,2008 年快速增長到1,500 噸左右,其中中國的需求量大概為500 噸左右。因其特點,小電池領(lǐng)域用得很少,所產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池目前主要應(yīng)用在電動工具、電動自行車等動力鋰電池領(lǐng)域。不過,2008 年下半年開始蔓延的全球經(jīng)濟危機較大地延緩了磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,2009 年的需求呈現(xiàn)負增長狀態(tài),鋰電中國估計需求量大概在800 噸左右,很多企業(yè)大幅減產(chǎn)。A123 曾經(jīng)非常樂觀地預計到2010 年全球磷酸鐵鋰市場需求量為

8、10 萬噸,鋰電中國認為,即使2010 年的需求有較大增長,實際上可能1 萬噸都很難達到。不過,誰都篤信動力鋰電池在交通運輸和儲能領(lǐng)域會有非常光明的前景,那會是一個數(shù)千億元的巨大市場,而磷酸鐵鋰是制造動力鋰電池最適宜的正極材料也得到了大多數(shù)人的認同,雖然技術(shù)改進的難度看起來也很大。兩相對比,明顯可見,參與企業(yè)看中的都是磷酸鐵鋰材料在未來不久的動力鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用,那是一塊非常誘人的巨大蛋糕。為使自己不致于錯過未來的盛宴,現(xiàn)在就得開始積極準備。不過,對于這些企業(yè)來說,要比的是一場艱苦的耐力賽,只是比賽的核心不是市場,而是資金和技術(shù)。有領(lǐng)先的技術(shù)和充足的資金,能堅持下來的,才可能會有豐碩收獲。技術(shù)

9、方面可以設(shè)定一個看得見摸得著的目標,然后努力去做到,但需要多少資金,能夠使自己堅持到市場成熟、收獲果實的那一天,則是誰也說不清楚?，F(xiàn)在的磷酸鐵鋰企業(yè),在加緊技術(shù)研發(fā)之余,另覓一條收入途徑,解決企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題,是必須要考慮的。單一地做磷酸鐵鋰材料產(chǎn)品,風險太大。據(jù)說磷酸鐵鋰的龍頭企業(yè)、財力雄厚的美國A123 公司可能也在考慮進軍錳酸鋰材料領(lǐng)域,希望能夠快速進入電動汽車(HEV、PHEV 和EV市場,獲得收益。(2磷酸鐵鋰材料主要生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)階段最大的磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)企業(yè)是天津斯特蘭,其他企業(yè)還有還有很多,主要企業(yè)的產(chǎn)能情況見表2。 上表是鋰電中國的不完全統(tǒng)計。美國的Valence 和A123

10、 公司的磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)基地都設(shè)在中國,但都不對國內(nèi)客戶提供材料產(chǎn)品。關(guān)于這兩家公司,我們將在下一期月度報告述及。另外,杉杉科技、橫店東磁、寧波金和、廣州鵬輝等企業(yè)在技術(shù)上已有儲備,只是認為市場尚不成熟,因此還處在觀望狀態(tài)。原材料領(lǐng)域的企業(yè)廣西比莫比也有進軍磷酸鐵鋰正極材料的計劃。除以上企業(yè)之外,還有湖南大華新能源、河南捷和、河南天科科技、浙江貝能、浙江正電新能源、石家莊百思特、深圳熊韜、大連新陽、上海博越能源、新陽高科、遼寧愛斯特、重慶特瑞電池材料、圣比和等等。代表性企業(yè)天津斯特蘭我們將在隨后較為詳細地介紹。北大先行雖然生產(chǎn)多種正極材料,且目前以鈷酸鋰為主,但其已基本確定打造以動力電池為主的

11、磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)鏈,我們也將在隨后給予介紹。(3主要原材料狀況依據(jù)工藝路線的不同,生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料的主要原材料有草酸亞鐵、氧化鐵紅、磷酸鐵、磷酸二氫鋰和磷酸二氫銨等。以美國A123 和天津斯特蘭、北大先行等為代表的企業(yè),采用的是傳統(tǒng)的高溫固相法,以碳酸鋰、磷酸二氫銨、草酸亞鐵等材料合成磷酸鐵鋰;以美國Valence 和貝特瑞等為代表的企業(yè),用的是碳熱還原法,以氧化鐵紅和磷酸二氫鋰等材料合成磷酸鐵鋰。由于技術(shù)問題,國產(chǎn)的磷酸二氫鋰中,磷酸根和鋰的精確配比很難做到,造成材料質(zhì)量不穩(wěn)定,從而最終影響了磷酸鐵鋰產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。而高品質(zhì)的磷酸二氫鋰需要進口,價格較高。為規(guī)避磷酸二氫鋰的使用,一些企業(yè)采

12、用氧化鐵紅、磷酸二氫銨和碳酸鋰等材料合成磷酸鐵鋰的方法,這三種材料的制備技術(shù)都很成熟,原料供應(yīng)有保障。加拿大Phostech 公司和浙江振華等企業(yè)則采用磷酸鐵和碳酸鋰合成磷酸鐵鋰的工藝,此工藝使得原料種類更少,后續(xù)過程控制更簡化,但對磷酸鐵的品質(zhì)要求較高。草酸亞鐵(FeC2O4.2H2O的制備工藝比較成熟,產(chǎn)品價格相對也較為適宜,目前國內(nèi)價格約在1.2 萬元左右,主要生產(chǎn)企業(yè)有合肥亞龍化工、深圳碩田科技、咸陽博遠金屬新材料、陜西紫龍化學、湖南佳飛科技等企業(yè)。合肥亞龍化工具備電池材料級草酸亞鐵2,000 噸的年產(chǎn)能,計劃將年產(chǎn)能擴張到6,000 噸,產(chǎn)品已申報國家發(fā)明專利。咸陽博遠金屬新材料和深

13、圳碩田科技分別擁有3,000 噸和2,000 噸電池材料級草酸亞鐵的年產(chǎn)能,都稱自己擁有相關(guān)專利技術(shù)。氧化鐵紅(Fe2O3是一種普通的工業(yè)原料,產(chǎn)量大,用途也很廣,普遍使用于建筑、橡膠、塑料、涂料等工業(yè)。高純度的氧化鐵紅是粉末冶金的主要基料,用來冶煉各種磁性合金和其他高級合金鋼。根據(jù)用途的不同,氧化鐵紅價格從1,000 元/噸到10,000 元/噸不等。一般而言,能夠用于磷酸鐵鋰制備的,價格多在5,000 元/噸以上。不過,能夠直接用于磷酸鐵鋰材料制備的氧化鐵紅原料很少,電池材料廠商一般都需要對其進行適當?shù)奈锢砗突瘜W改性,才能應(yīng)用。品質(zhì)較好的、適用于磷酸鐵鋰制備的磷酸鐵(FePO4xH2O生產(chǎn)

14、廠家也不多,主要有中美合資的廣西比莫比、深圳碩田科技等企業(yè)。深圳碩田科技目前擁有2,500 噸高純度磷酸鐵的年產(chǎn)能。廣西比莫比目前磷酸鐵鋰設(shè)計產(chǎn)能是6,000 噸,主要用于電池和陶瓷領(lǐng)域,其中電池級磷酸鐵的年產(chǎn)能是2,000 噸,該公司計劃一年半之內(nèi)將產(chǎn)能擴大到10,000 噸的規(guī)模,擴大的產(chǎn)能主要用于電池級磷酸鐵的生產(chǎn)。(4其他在小電池和小型動力鋰電池領(lǐng)域,磷酸鐵鋰要和錳酸鋰系正極材料競爭,鋰電中國認為,難度較大。磷酸鐵鋰的未來在大型動力鋰電池領(lǐng)域,目前國內(nèi)大多數(shù)磷酸鐵鋰企業(yè)技術(shù)能力一般,只能生產(chǎn)低端的材料產(chǎn)品。如果不加強技術(shù)的研發(fā)和積累,將很難有發(fā)展前途。另外,磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一定程度上取決于原材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,優(yōu)質(zhì)的原材料供應(yīng)對于磷酸鐵鋰材料產(chǎn)品的質(zhì)量提升比較重要。為改變我國汽車產(chǎn)業(yè)長期落后的局面,實現(xiàn)在新能源汽車領(lǐng)域“彎道超車”的愿望,中國政府對動力鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給予了極大的關(guān)注,磷酸鐵鋰作為代表未來的電池正極材料也受到了高度重視。2009 年國家科技部在863 計劃