磷酸鐵鋰正極材料生產(chǎn)技術(shù)中級培訓(xùn)資料

1、磷酸鐵鋰精品項目推廣 內(nèi)部培訓(xùn)資料(二各位同事,本文檔在“ 2012版”基礎(chǔ)上第二章的背景介紹更偏重于磷酸鐵鋰材料基本 概念及制備過程的闡述, 另外添加了 LFP 材料企業(yè)的經(jīng)營模式介紹,便于項目推廣。 后附錄 添加了電池技術(shù)參數(shù)簡介和行業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),大家可進(jìn)一步參看學(xué)習(xí)。編制單位:中北國技(北京科技有限公司編制時間:2012年 3月一、 總論1.1 項目名稱電池正極材料磷酸鐵鋰生產(chǎn)項目1.2 建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模建設(shè)內(nèi)容為一條年產(chǎn) 200噸磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)線,及其配套土地、建筑。本技術(shù)包含多條工藝路徑。 本建議書所選擇的為投資額最大且成本最高的路 徑,因此各種測算均采用最保守條件下數(shù)據(jù)。1.3 概

2、算投資項目建議籌措總資金額為 1000萬元。其中設(shè)備費(fèi) 320萬元;生產(chǎn)設(shè)備購置費(fèi)用為 266萬元檢測設(shè)備購置費(fèi)用為 46.37萬元其余為低值易耗品及檢測試劑等。流動資金建議大于 250萬元;其他費(fèi)用需根據(jù)實際情況核算,但總額不超過 1000萬元。1.4 效益分析年產(chǎn)值為 2700萬元 /年;年毛利約 1360萬元 /年; (含人工、能耗,不含設(shè)備折舊、稅費(fèi)利潤率為 101.5%。二、 背景介紹2.1 磷酸鐵鋰基本概念LiFePO 4正確的化學(xué)式應(yīng)該是 LiMPO 4,物理結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu),而其中的 M 可以是任何金屬,包括 Fe 、 CO 、 Mn 、 Ti 等。由于最早將 LiMPO 4商

3、業(yè)化的公司所制造的材料是 C/LiFePO4,因此大家就 這么習(xí)慣地把 Lithium Iron Phosphate 其中的一種材料 LiFePO 4當(dāng)成是磷酸鐵鋰。 然而從橄欖石結(jié)構(gòu)的化合物而言,可以用在鋰離子電池的正極材料并非只有LiMPO 4一種,據(jù)目前所知,與 LiMPO 4相同皆為橄欖石結(jié)構(gòu)的正極材料還有 AyMPO 4、 Li1-xMFePO 4、 LiFePO 4 MO 等三種與 LiMPO 4不同的橄欖石化合物 (均 可簡稱為 LFP 。自 1996年日本的 NTT 首次揭露 AyMPO 4(A 為堿金屬, M 為 CoFe 兩者之 組合:LiFeCOPO 4的橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰電

4、池正極材料之后, 1997年美國德克薩 斯州立大學(xué) John. B. Goodenough 等研究群,也接著報導(dǎo)了 LiFePO 4的可逆性地 遷入脫出鋰的特性,美國與日本不約而同地發(fā)表橄欖石結(jié)構(gòu)(LiMPO 4 ,使得該 材料受到了極大的重視, 并引起廣泛的研究和迅速的發(fā)展。 與傳統(tǒng)的鋰離子二次 電池正極材料,尖晶石結(jié)構(gòu)的 LiMn 2O 4和層狀結(jié)構(gòu)的 LiCoO 2相比, LiMPO 4的 原物料來源更廣泛、價格更低廉且無環(huán)境污染。LFP 橄欖石結(jié)構(gòu)的鋰電池正極材料, 已經(jīng)有多家上游專業(yè)材料廠量產(chǎn), 預(yù)將 徹底大幅擴(kuò)張鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域, 將鋰電池帶到擴(kuò)展至電動自行車、 油電混合車 與電動

5、車的新境界。日本東京工業(yè)大學(xué)由山田淳夫教授所領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組,在 2008年 8月 11日出版的自然 材料報告說,磷酸鋰鐵離子電池將會被用作清潔環(huán)保的電 動汽車的動力裝置, 其前景被普遍看好。 由山田淳夫教授所領(lǐng)導(dǎo)的東京工業(yè)大學(xué) 與東北大學(xué)的聯(lián)合研究人員, 使用中子射線照射磷酸鐵, 然后分析中子和物質(zhì)之 間的相互作用來研究鋰離子在磷酸鐵中的運(yùn)動狀態(tài)。 研究人員的結(jié)論是, 在磷酸 鋰鐵中, 鋰離子按照一定方向筆直地擴(kuò)散開去, 這與鋰離子在現(xiàn)有的鈷等電極材 料中的運(yùn)動方式不同。 這樣的結(jié)論與原先推估的理論完全一致, 使用中子繞射分 析的結(jié)果,更加證實了磷酸鋰鐵(LFP 可以確保鋰電池的大電流輸出

6、輸入的安 全性。磷酸鋰鐵化學(xué)分子式的表示法為:LiMPO 4,其中鋰為正一價;中心金屬鐵 為正二價; 磷酸根為負(fù)三價, 中心金屬鐵與周圍的六個氧形成以鐵為中心共角的 八面體 FeO 6, 而磷酸根中的磷與四個氧原子形成以磷為中心共邊的四面體 PO 4, 借由鐵的 FeO 6八面體和磷的 PO 4四面體所構(gòu)成的空間骨架,共同交替形成 Z 字 型的鏈狀結(jié)構(gòu), 而鋰離子則占據(jù)共邊的空間骨架中所構(gòu)成的八面體位置, 晶格中 FeO 6通過 bc 面的共用角連結(jié)起來, LiO 6則形成沿著 b 軸方向的共邊長鏈,一 個 FeO 6八面體與兩個 LiO 6八面體和一個 PO 4四面體共邊, 而 PO 4四面

7、體則與一 個 FeO 6八面體和兩個 LiO 6八面體共邊。在結(jié)晶學(xué)的對稱分類上屬于斜方晶系 Orthorhombic 中的 Pmnb 空間群,單位晶格常數(shù)為 a=6.008Å, b=10.334Å, c=4.693Å,單位晶格的體積為 291.4m3。由于結(jié)構(gòu)中的磷酸基對整個材料的框架 具有穩(wěn)定的作用,使得材料本身具有良好的熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能。 LiMPO 4中的鋰離子不同于傳統(tǒng)的正極材料 LiMn 2O 4和 LiCoO 2, 其具有一維 方向的可移動性, 在充放電過程中可以可逆的脫出和遷入并伴隨著中心金屬鐵的 氧化與還原。 而 LiMPO 4的理論電容量為

8、170mAh/g, 并且擁有平穩(wěn)的電壓平臺 3.45V 。 其鋰離子遷入脫出的反應(yīng)如下所式:LiFe(IIPO4 Fe(IIIPO4 + Li+ + e-鋰離子脫出后,生成相似結(jié)構(gòu)的 FePO 4,但空間群也為 Pmnb ,單位晶格常 數(shù)為 a=5.792Å, b=9.821Å, c=4.788Å,單位晶格的體積為 272.4m 3, 鋰離子脫出 后,晶格的體積減少,這一點與鋰的氧化物相似。而 LiMPO 4中的 FeO 6八面體 共頂點,因為被 PO 43-四面體的氧原子分隔,無法形成連續(xù)的 FeO 6網(wǎng)路結(jié)構(gòu),從 而降低了電子傳導(dǎo)性。 另一方面, 晶體中的氧原

9、子接近于六方最密堆積的方式排 列, 因此對鋰離子僅提供有限的通道, 使得室溫下鋰離子在結(jié)構(gòu)中的遷移速率很 小。 在充電的過程中, 鋰離子和相應(yīng)的電子由結(jié)構(gòu)中脫出, 而在結(jié)構(gòu)中形成新的 FePO 4相,并形成相界面。在放電過程中,鋰離子和相應(yīng)的電子遷入結(jié)構(gòu)中,并 在 FePO 4相外面形成新的 LiMPO 4相。因此對于球形的正極材料的顆粒,不論是 遷入還是脫出,鋰離子都要經(jīng)歷一個由外到內(nèi)或者是由內(nèi)到外的結(jié)構(gòu)相的轉(zhuǎn)換 程。材料在充放電過程中存在一個決定步驟,也就是產(chǎn)生 LixFePO 4 / Li1-x FePO 4兩相界面。 隨著鋰的不斷遷入脫出,界面面積減小,當(dāng)?shù)竭_(dá)臨界表面積后,生 成的 F

10、ePO 4電子和離子導(dǎo)電率均低,成為兩相結(jié)構(gòu)。因此,位于粒子中心的 LiMPO 4得不到充分利用,特別是在大電流的條件下。若不考慮電子導(dǎo)電性的限制, 鋰離子在橄欖石結(jié)構(gòu)中的遷移是通過一維通道 進(jìn)行的,并且鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)高,并且 LiMPO 4經(jīng)過多次充放電,橄欖石結(jié)構(gòu) 依然穩(wěn)定, 鐵原子依然處于八面體位置, 可以做為循環(huán)性能優(yōu)良的正極材料。 在 充電過程中,鐵原子位于八面體位置,均處于高自旋狀態(tài)。2.2 磷酸鐵鋰正極材料磷酸鐵鋰 正極材料性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo) 在于電化學(xué)性能、 粒度、 涂布性、 振 實密度、 加工性能及批次穩(wěn)定性。 其中尤為重要的是看做成電池后的充放電能力, 其倍率充電特性尤為

11、重要。倍率充電特性指按 1c 、 2c 、 3c 、 5c 、 10c 等充放電電流值給電池充放電時電壓變化曲線隨充放電次數(shù)變化的充放特征。囯產(chǎn) (比亞迪 磷酸鐵鋰材料電池僅有好的 3C 倍率充放電特性。 美國能做到好的 30C 倍率充放 電特性,充放電倍率大,則汽車加速快,充電快,跑得快,電池壽命長。D50即中位粒徑, 表示有 50%的顆?？梢酝ㄟ^一定孔徑的篩子, 粒徑較小代 表其材料的電化學(xué)性好,但材料的加工性能要差一些。添加碳 主要用來改善導(dǎo)電性,但碳含量太高會影響壓實密度,一般不超過 2%為好。振實密度 是指單位體積所具有的能量。 此值越大越好, 但磷酸鐵鋰一般只能 達(dá)到 0.81.3

12、 g/cm3。壓實密度 是正極材料輥壓(碾壓在極片后的體積密度,此值越大越好。比表面積 表示每克物質(zhì)所具有的表面積, 此值越大其表面活性越高, 材料的 電化學(xué)性好,但材料加工難度要增大。 正常值低于 20 m2/g。放電中值電壓 是指在整個放電過程中,容量為 1/2時對應(yīng)的電壓。該值越大 表示電池在工作狀態(tài)時電能越大?？巳萘亢头烹姳堵?要結(jié)合看, 數(shù)值越大代表放電電流越大, 放電電流大電池 極化就大,也就意味著電池的性能越好。循環(huán)次數(shù) 在一定條件下, 將充電電池進(jìn)行反復(fù)充放電, 當(dāng)容量等電池性能達(dá) 到規(guī)定的要求以下時所能發(fā)生的充放電次數(shù)。對磷酸鐵鋰正極材料而言,單純的關(guān)注某一指標(biāo)意義不大,只有

13、從物理和 化學(xué)性能兩方面結(jié)合看才有意義。磷酸鐵鋰 電池特性 如下:1使用安全,磷酸根化學(xué)鍵的結(jié)合力比傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵 強(qiáng), 所以結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定, 并且不易釋放氧氣, 磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸 鋰的安全隱患問題, 磷酸鐵鋰電池是目前全球唯一絕對安全的鋰離子電池, 在高 溫下的穩(wěn)定性可達(dá) 400500(且在濫用情況下釋放的熱量最少 ,保證了電池 內(nèi)在的高安全性;不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。2該電池壽命超長,循環(huán)使用次數(shù)高,在室溫下 1C 充放電循環(huán) 2000次, 容量保持率 80%以上;是鉛酸電池 5倍,鎳氫電池的 4倍,是鈷酸鋰電池 4倍, 是錳酸鋰電池

14、45倍左右。3該電池不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬 ,無毒(SGS 認(rèn)證通過 ,無污染,符合歐洲 RoHS 規(guī)定,為絕對的綠色環(huán)保電池。鉛酸電池 中卻存在著大量的鉛, 在其廢棄后若處理不當(dāng), 仍將對環(huán)境夠成二次污染, 而磷 酸鐵鋰材料無論在生產(chǎn)及使用中, 均無污染, 成為國家重點支持是國家 863計劃、 973計劃和十二五高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃重點支持和鼓勵發(fā)展的項目領(lǐng)域。其他優(yōu)勢該電池重量很輕,是鉛酸電池的 1/3,鎳氫電池的 63%;該電池體積小,商品設(shè)計可輕量化。鉛酸電池的 2/3,也較鎳氫電池體積 小;該電池單體電壓高,為 3.2V ,串聯(lián)少,電池組可靠性高;平臺性能:1C

15、充放電, 3.33.0V 平臺容量達(dá)到 93%以上;放電平臺穩(wěn)定, 可作大電流高功率充放電高倍率放電特性:10C 充放電效 率達(dá)到 96%以上,容量保持率 90%以上,可實現(xiàn) 10C 放電;該電池自放電小; 無記憶效應(yīng)。 可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下 工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池 存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象,電池?zé)o論處于什么狀態(tài),可隨充隨用, 無須先放完再充電;該電池快速充電特性優(yōu), 2C 快充,半小時充足 95%;工作溫度范圍寬廣 (-20 +75 , 有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá) 350 500,而錳酸鋰和鈷酸鋰只在 200左右

16、。表 1:磷酸鐵鋰電池與傳統(tǒng)電池性能比較 項指標(biāo)明顯占據(jù)優(yōu)勢。但如果考慮電池壽命,磷酸鐵鋰電池的價格卻是最低的。 表 2:各種鋰離子電池性能比較 與鋰金屬氧化物一樣, LFP 可以采用的合成制作方式大約分為以下的方法: 1. 固相合成法 2. 乳化干燥法 3. 溶膠凝膠法 4. 溶液共沉法 5. 氣相沉積法 6. 電化學(xué)合成法 7. 電子束輻照合成法 8. 微波法 9. 水熱法 10. 超音波裂解法 11. 噴霧裂解法等,并且依據(jù)工藝的不同來達(dá)到不同的結(jié)果。例如,乳化干燥法 是先將煤油與乳化劑混合, 然后與鋰鹽、 鐵鹽的水溶液混合, 利用該法可以控制 碳粒子的大小在奈米范圍;而采用水熱法可以得

17、到晶形良好的 LFP ,但是為了 加入導(dǎo)電碳, 在水溶液中加入聚乙二醇, 再借由熱處理過程轉(zhuǎn)變?yōu)樘? 而氣相沉 積法可以用來制備薄膜型態(tài)的 LFP 。 但是總體來講, 現(xiàn)今產(chǎn)業(yè)化廣泛采用的仍為 高溫固相合成和碳熱還原法。磷酸鐵鋰(LFP 正極材料一般工業(yè)化生產(chǎn)工藝流程如下:鐵源化合物 +鋰 源化合物 +磷源化合物 +碳粉或有機(jī)碳源等(此外還包括一些摻雜金屬的鹽類等 混合 /球磨 混合料的預(yù)燒結(jié) 中間體處理 中間體的燒結(jié) 燒結(jié)品處理 檢 驗入庫。以高溫固相合成法、碳熱還原法為例,具體工藝流程如下圖所示: 圖 1:高溫固相法生產(chǎn)工藝流程 圖 2:碳熱還原法生產(chǎn)工藝流程在生產(chǎn)過程當(dāng)中關(guān)鍵是控制燒結(jié)條

18、件使產(chǎn)物是純磷酸鐵鋰晶相, 并避免雜項 的生成, 由于固相反應(yīng)法存在一定的副反應(yīng), 所以對原材料的純度和生產(chǎn)設(shè)備提 出了非常高的要求,生產(chǎn)的材料要求具有特定的物理特征,如比重、粒徑分布、 比表面積等。今后對磷酸鐵鋰的研究和開發(fā), 將是在維持其高電導(dǎo)率的基礎(chǔ)上提高鋰離子 擴(kuò)散速率或者減小其擴(kuò)散距離, 采用的技術(shù)手段主要有納米化 LiFePO 4晶粒, Li 、 Fe 、 P 位摻雜造成晶粒內(nèi)部晶格畸變從而改善鋰離子的擴(kuò)散通道。此外更多有機(jī)碳源的篩選也是必不可少的, 研究表明:有機(jī)碳源含有苯環(huán)結(jié) 構(gòu)時,大量的 C 原子以 SP2雜化成鍵,這樣在分解過后的熱解碳含有大量的石 墨化碳, 導(dǎo)電率高。 目

19、前糖類聚合物類碳包覆在顆粒表面構(gòu)建的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)并不完 整,為了構(gòu)建完整的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),需要改進(jìn)目前的碳包覆方法。關(guān)于鋰離子嵌 / 脫 機(jī)理和擴(kuò)散機(jī)理的研究將會繼續(xù)為磷酸鐵鋰的改性提供必要的指導(dǎo)。同時, 為了提高材料的振實密度, 球形化將是磷酸鐵鋰材料制備的一個發(fā)展 方向; 如何解決磷酸鐵鋰在 LiPF 6電解液體系下高溫容量衰減的問題也是一個發(fā) 展重點,所以磷酸鐵鋰的表面包覆研究是一個重要的改進(jìn)方向。2.3 磷酸鐵鋰電池闡述磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。 左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的 LiFePO 4作為電池的正極,由鋁箔與電池正極連接,中間是聚合物的隔膜,它把正極與負(fù)極隔開, 但鋰離子 Li +可以通過而

20、電子 e -不能通過,右邊是由碳(石墨組成的電池負(fù)極, 由銅箔與電池的負(fù)極連接。 電池的上下端之間是電池的電解質(zhì), 電池由金屬外殼、 鋁塑復(fù)合膜或塑料殼密閉封裝。LiFePO 4電池的工作原理是:電池充電時,正極材料中的鋰離子脫出來,經(jīng) 過電解液, 穿過隔膜進(jìn)入到負(fù)極材料中; 電池放電時, 鋰離子又從負(fù)極中脫出來, 經(jīng)過電解液,穿過隔膜回到正極材料中。 (注:鋰離子電池就是因鋰離子在充放 電時來回遷移而命名的,所以鋰離子電池又稱“搖椅電池” 磷酸鐵鋰電池的容量有較大差別,可以分成三類:小型的零點幾到幾安時、 中型的幾十安時、 大型的幾百安時。 不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。 這 里僅介紹

21、一種目前應(yīng)用較廣的小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)。 其外廓尺寸:直徑為 18mm 、高 650mm (型號為 18650 ,其參數(shù)性能如下表所 示。表 3:小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù) 注:*2.4 LFP 材料企業(yè)經(jīng)營模式即:自行生產(chǎn)并銷售材料國內(nèi)大部分企業(yè)采用這一經(jīng)營模式:即自行生產(chǎn)材料, 然后直接面向下游電 芯廠銷售。 這種模式優(yōu)點是:把資本和資源可以集中于材料環(huán)節(jié), 有利于攻克和 完善技術(shù)問題。缺點是:無論是面向大型電芯廠,還是小型電芯廠,都會受到很 大牽制。 大廠對材料有檢測能力, 且電芯制造經(jīng)驗豐富, 但對供應(yīng)商的品質(zhì)管理 要求苛刻, 另外對材料需求量很大,

22、 往往超出材料商的消化能力, 且回款周期長 (通常為 3個月 ,材料廠商難以接受條件。若是尋找小型電芯廠商合作,他們 沒有專職研發(fā)人員 (生產(chǎn)部的技術(shù)人員充當(dāng)這一角色 , 也沒有檢測設(shè)備和經(jīng)驗, 只能采取跟隨大廠的策略, 只要大廠認(rèn)可的材料, 他們也就會認(rèn)可。 另外一個突 出問題是, 小廠不甚精通磷酸鐵鋰電芯制造, 包括各種原料的配比及后續(xù)的制造 工藝,如果材料廠商不能提供相應(yīng)的技術(shù)支持,雙方很難達(dá)成合作。這種模式適合的企業(yè):雄厚的資本實力、 過硬的技術(shù), 這樣在與大廠洽談合 作的時候才有話語權(quán); 或者除了能供應(yīng)優(yōu)質(zhì)的材料, 還具備滲透到客戶使用產(chǎn)品 全過程的技術(shù)服務(wù)能力。即:生產(chǎn)經(jīng)營材料 +

23、電芯由于單一經(jīng)營材料的困難,國內(nèi)許多材料廠商越來越傾向于采取 “ 材料 +電 芯 ” 組合經(jīng)營模式:即自行生產(chǎn)材料,然后供自己使用生產(chǎn)電芯,或者部分外銷、 部分自用。 這樣做帶來的最大好處是:將材料的性能體現(xiàn)在電芯上, 可以免去材 料認(rèn)證的過程, 而且在使用過程中發(fā)現(xiàn)問題可以快速解決, 從而有利于加快材料 產(chǎn)業(yè)化的速度; 缺點是材料和電芯項目同時啟動, 資本和技術(shù)壓力很大, 尤其是 電芯項目的投資額度很大, 少則 40005000萬, 多則上億元, 很多企業(yè)在財力方 面可能跟不上。這種模式適合的企業(yè):特別適合過去從事電芯生產(chǎn)的企業(yè), 可以利用現(xiàn)成的設(shè)備、技術(shù)、經(jīng)驗和營銷渠道,實現(xiàn)快速對接。即:

24、自行生產(chǎn)材料 +電芯外包加工 +自行制造銷售 PACK國際知名材料供應(yīng)商立凱電能和 A123采取抓兩頭經(jīng)營模式:即自己生產(chǎn)磷 酸鐵鋰正極材料, 然后找 OEM 廠商生產(chǎn)電芯和 PACK , 最后貼自己的品牌銷售。 這種模式最大優(yōu)點是:把握技術(shù)和市場最核心的兩個環(huán)節(jié),弱化電芯制造環(huán)節(jié), 不僅保證了完整的供應(yīng)鏈, 而且能夠及時把握終端市場信息, 此外技術(shù)保密性也 非常好。缺點是:在自身不是很強(qiáng)大的情況下,要找到匹配的 OEM 廠商很難。 由于資本與技術(shù)實力受限,國內(nèi)尚沒有采用這種模式的企業(yè)。這種模式適合的企業(yè):強(qiáng)大的研發(fā)實力, 對材料、 電芯的制造有豐富的經(jīng)驗, 不僅能確保材料品質(zhì)良好, 而且能指

25、導(dǎo)電芯廠使用產(chǎn)品; 有強(qiáng)大的營銷能力或有 現(xiàn)成的營銷渠道,這樣能夠強(qiáng)化終端客戶的認(rèn)知度和忠誠度。即:材料 +電芯 +PACK系統(tǒng)解決方案這是最理想, 也是難度最大的一種經(jīng)營模式, 牽涉到磷酸鐵鋰電池的各個環(huán) 節(jié)。優(yōu)點是:形成完整的供應(yīng)鏈,中間出現(xiàn)問題可以快速發(fā)現(xiàn)并解決,客戶相應(yīng) 速度快, 在磷酸鐵鋰技術(shù)和市場不夠成熟的情況下, 這種模式的優(yōu)勢很明顯; 缺 點是產(chǎn)業(yè)鏈拉得很長, 對技術(shù)和資本的考驗很大, 受金融危機(jī)等不可控因素影響 尤其大。國內(nèi)賽恩斯與蘇州恒正的結(jié)合, 即構(gòu)成了這種模式。 該公司定位于國際一流 的磷酸亞鐵鋰動力電源系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商, 自主開發(fā)、 自行生產(chǎn)磷酸亞鐵鋰電 極材料、

26、磷酸亞鐵鋰電芯、 電池管理系統(tǒng)和充電器, 為客戶提供一站式的磷酸亞 鐵鋰動力電源系統(tǒng)方案。如果從材料生產(chǎn)一直到 PACK 制造各個環(huán)節(jié)全部打通, 賽恩斯與蘇州恒正則很有可能成為行業(yè)數(shù)一數(shù)二的企業(yè)。這種模式適合的企業(yè):在技術(shù)和資本上與國際大廠可以抗衡, 不僅掌握過硬 的材料技術(shù),而且有強(qiáng)力的技術(shù)服務(wù)能力。即:以終端產(chǎn)品為核心,發(fā)展動力電池等配套產(chǎn)業(yè)這種模式在很多產(chǎn)業(yè)中都有表現(xiàn),即先從終端應(yīng)用產(chǎn)品做起,然后往上游 走,直至到源頭,逐步打通整個產(chǎn)業(yè)鏈。這樣做的優(yōu)點是:以市場為導(dǎo)向進(jìn)行產(chǎn) 業(yè)鏈延伸,可以降低投資風(fēng)險,強(qiáng)化公司核心競爭力;缺點是:終端產(chǎn)品的切入 點很難尋找, 小型電池應(yīng)用產(chǎn)品市場競爭激烈

27、, 而大型動力電池應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)難 度很大, 需要有系統(tǒng)集成的能力, 新進(jìn)入的企業(yè)很難采取這種模式。 國內(nèi)成功的 典范是 BYD ,它采取了一種 “ 以電動汽車為核心,發(fā)展配套產(chǎn)業(yè) ” 的經(jīng)營模式:一方面利用自身在鋰電池方面的專業(yè)優(yōu)勢, 發(fā)展高倍率的磷酸鐵鋰電池, 在時機(jī) 成熟之時, 又研制生產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料, 另一方面通過收購寧波中緯, 將 IGBT 芯片這一制造項目納入到其電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈中。可以說, BYD 所做的每件事情都是為了強(qiáng)化電動汽車產(chǎn)業(yè), 而由于在電動汽車領(lǐng)域走在了世界前列, 又讓 BYD 的電池得到了廣泛的認(rèn)可,從而實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)之間良性互動發(fā)展。這種模式適合的企業(yè):在終端產(chǎn)品領(lǐng)域

28、, 如電動自行車或電動汽車等某一領(lǐng) 域已經(jīng)建立了根基,有能力有資本進(jìn)行縱向的產(chǎn)業(yè)整合。表 4:磷酸鐵鋰材料企業(yè)經(jīng)營模式比較 三、 LFP 市場分析3.1 產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域工信部牽頭制定的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 (2011-2020年 中,發(fā)展 新能源汽車已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略, 國家已提出了發(fā)展方向、 戰(zhàn)略目標(biāo)、 主要任務(wù) 及政策措施, 新能源汽車發(fā)展正面臨千載難逢的歷史機(jī)遇。 隨著一系列新能源汽 車扶持政策即將出臺, 中國新能源汽車在 “ 十二五 ” 期間將快速發(fā)展, 屆時將帶動 鋰電池材料快速增長。正因為磷酸鐵鋰的眾多獨特優(yōu)勢, 磷酸鐵鋰電池在諸多領(lǐng)域擁有著無可替代 的優(yōu)勢:1 便攜電子設(shè)備 。

29、其高安全性特點是商務(wù)型筆記本、手機(jī)的最佳選擇。2 電動工具 。蓄能密度大、可大功率放電是手持電鉆等設(shè)備的不二之選。3 礦燈 。高安全要求僅鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池可保證。4 電動自行車、輪椅、高爾夫車、沙灘車、汽車啟動電源 。重量僅為鉛酸 電池的四到五分之一。5 電動汽車、混合動力汽車動力 。磷酸鐵鋰電池的所有優(yōu)點均不可或缺, 是該領(lǐng)域目前唯一滿足所有需求的產(chǎn)品,也是磷酸鐵鋰電池的主要應(yīng)用 領(lǐng)域。6 新能源蓄能 。 風(fēng)能、 太陽能等新能源發(fā)電項目的共同問題是輸出不穩(wěn)定, 蓄能電池組必不可少,長壽命、高容量的磷酸鐵鋰電池是其最佳選擇。 7 軍用 。電臺、潛艇、航空、航天都有著大量的應(yīng)用空間。3.2

30、 電動力汽車的高速發(fā)展根據(jù)國家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式、 實行低碳經(jīng)濟(jì)政策的總體要求, 新能源汽車由 于其節(jié)能減排的顯著特征, 已經(jīng)被確定作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)予以優(yōu)先發(fā)展。 發(fā)展新 能源汽車更大的優(yōu)勢是進(jìn)一步統(tǒng)一能源消費(fèi)方式, 提升電力占終端能源消費(fèi)的比 重, 間接的支持以風(fēng)電、 光伏為主的清潔能源發(fā)展。 根據(jù)國家電網(wǎng)的清潔發(fā)展規(guī) 劃,到 2020年,以國網(wǎng)公司為主要推動力的二氧化碳減排可以超過 16億噸 /年。 其中最大的貢獻(xiàn)來自提升清潔能源裝機(jī)比重, 發(fā)展電動汽車可以直接減排。 當(dāng)前, 以混合動力(HEV 、插電式混合動力(PHEV 、純電動(EV 汽車為主要動力 方式的新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為行業(yè)

31、共識。 各個國家、 各大企業(yè)、 相關(guān)配套 系統(tǒng)都在為搶占行業(yè)的制高點而努力, 相關(guān)的投資政策、 消費(fèi)補(bǔ)貼、 稅收優(yōu)惠開 始陸續(xù)到位。 我國的新能源汽車發(fā)展被寄以厚望, 各個層面都非常重視新能源汽 車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,也非?？春梦覈履茉雌嚨奈磥?看好其 “ 彎道超車 ” 的前景, 占領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)的制高點。2011年 9月 24日,以 “ 汽車社會與產(chǎn)業(yè)未來 ” 為年度主題的 2011中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達(dá)國際論壇在天津濱海新區(qū)隆重召開。論壇定位于 “ 汽車行業(yè) 達(dá)沃斯 ” 和 “ 汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)向標(biāo) ” ,圍繞 “ 中國汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 ” 這一永久主 題。 參會的多為政府人士、 行業(yè)專家和汽車企

32、業(yè)高層。 從會議討論的議題以及發(fā) 言中, 我們不難看出我國汽車行業(yè)未來的政策信號和發(fā)展方向。 中國汽車工程學(xué) 會副秘書長張進(jìn)華先生在論壇頭腦風(fēng)暴上的發(fā)言 , 主題為汽車與資源和環(huán)境的協(xié) 調(diào)發(fā)展。其中提到 :對中國來說,實際上我們制定國家電動車計劃三步走戰(zhàn)略:我們第一階段是在 2008年到 2012年期間, 在城市的公共交通領(lǐng)域, 以公交、 出租為主,推廣應(yīng)用以混合動力汽車為主的這樣的新能源汽車。第二階段, 2012年到 2015年, 2016年左右的時間, 除了繼續(xù)推動在示范城 市, 就公共服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用之外, 再適度地向私人推廣應(yīng)用, 以小型純電動為主 的這樣的新能源汽車。第三階段, 201

33、6年以后到 2020年,希望能夠讓以純電動、混合動力為主的 這樣新能源汽車能夠逐步市場化,或者能夠跟傳統(tǒng)汽車在一定的領(lǐng)域具備競爭 力。國內(nèi)主要企業(yè)新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀如下:上汽集團(tuán):已在混合動力、純電動、代用燃料三大領(lǐng)域布局。 2010年推出 混合動力版榮威, 2012年將推出插電式混合動力車和純電動汽車。一汽集團(tuán):已確定以混合動力為主導(dǎo)的新能源發(fā)展戰(zhàn)略。 2008年已推出混 合動力版 B70, 2012年將建成年產(chǎn) 1.1萬臺混合動力轎車生產(chǎn)基地。東風(fēng)集團(tuán):目前集中于混合動力客車和電動小巴, 自主品牌混合動力轎車仍 在研發(fā)之中。長安汽車:新能源發(fā)展內(nèi)外結(jié)合、逐步推進(jìn)。 2008年杰勛 HEV

34、是國內(nèi)首款 自主品牌混合動力轎車, 2009年底推出純電動奔奔 mini ,已在重慶建設(shè)新能源 產(chǎn)業(yè)基地。比亞迪:國內(nèi)新能源汽車領(lǐng)先者, 2008年已推出插電式混合動力車 F3DM , 2009年推出純電動轎車 E6,計劃以新能源汽車進(jìn)軍國際市場,成為全球領(lǐng)先企 業(yè)。奇瑞:多種新能源技術(shù)齊頭并進(jìn),涉及混合動力、純電動、生物柴油多個領(lǐng) 域。 2008年已推出輕混、中混版 A5, 2009年推出 QQ 、 S18、瑞虎等多款純電 動轎車。最近磷酸鐵鋰電池受矚目的另一個市場是混合動力大巴, 這塊市場已經(jīng)開始 顯露。據(jù)測算一輛電動大巴大約要配制 6萬 AH 的電池,折算成售價為 60萬人 民幣,如按照

35、新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃目標(biāo), 2011年要形成 50萬輛的產(chǎn)量,這意味 著磷酸鐵鋰電池一年的市場規(guī)模就有 3000億。目前安徽國軒、深圳沃特瑪、山 木電池、 賽恩斯等企業(yè)紛紛拿到了政府的大額采購訂單, 為電動大巴提供配套的 磷酸鐵鋰動力電池,這是一個很好的開端。電動大巴得以廣泛推廣有兩大原因:一是公用的新能源汽車享受國家政府補(bǔ)貼, 二是不受充電問題的困擾。 目前, 電 動大巴采取的充電技術(shù)有兩套解決方案:一是采用快速充電的電池, 在每個公交 站點上放置充電器, 利用大巴停留時間進(jìn)行充電; 另一種方案是采用儲能優(yōu)良的電池,增強(qiáng)電動大巴的續(xù)駛里程,這樣可以減少充電次數(shù)。相對來說, 磷酸鐵鋰電池在電動轎

36、車上的應(yīng)用較為滯緩, 不僅是因為售價高, 政府原來沒有補(bǔ)貼, 而且使用環(huán)境也不允許 最難解決的是充電的問題。 在這 種情況下, 消費(fèi)者購買欲望不強(qiáng)烈, 即使購買了也無法正常使用。 從美國、 日本、 英國和以色列的發(fā)展可以借鑒, 這些國家倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì), 鼓勵民眾使用電動轎車, 并在購買的時候給予相應(yīng)的補(bǔ)貼。 此外, 在城市馬路上布置了數(shù)量眾多的充電站, 停車場、 車站以及小區(qū)內(nèi)也隨處可見, 大大方便了電動轎車的使用。 從國外發(fā)展 的軌跡來看,電動轎車在國內(nèi)流行只是時間問題。通常的鋰電池中,電池正極材料的用量均以克為計算單位(一部手機(jī)需要 56克鈷酸鋰,所謂超大容量電池也很少超過 10克 ,而國內(nèi)

37、一年消耗的鈷酸鋰 材料即達(dá) 30000噸以上。一部電動汽車,至少需要使用 5060千克的磷酸鐵鋰, 作為最適于生產(chǎn)純電動力汽車和混合動力汽車的磷酸鐵鋰材料,其用量不言自 明。 據(jù)估計, 2006年鋰離子動力電池總需求量已達(dá) 50.69億 Ah (單體電池工作 電壓 3.6伏 ,折算為正極材料其消耗量為 36200噸。而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了 國內(nèi)市場, 考慮到國外市場的拓展及電動轎車的潛在發(fā)展, 對動力型鋰離子電池 正極材料的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 36200噸。3.3 代步工具到目前為止, 電動自行車配套電源市場仍呈現(xiàn)鉛酸電池一股獨大的局面。 雖 然鎳氫電池在上世紀(jì)末就開始在電動自行車上應(yīng)用,鋰離子

38、電池在 03年之后也 已陸續(xù)出現(xiàn)在一些廠家的電動自行車上, 卻始終沒有真正動搖鉛酸電池的霸主地 位。究其原因,鋰離子電池的質(zhì)量水平并沒有像預(yù)期的那樣,循環(huán)壽命長、可靠 性高,所以一直沒有得到市場的認(rèn)可。但磷酸鐵鋰材料正在改變著這一局面。 超長的使用壽命, 還給用戶帶來了成 本優(yōu)勢, 雖然一輛磷酸鐵鋰的電動自行車要比普通的電動自行車價格貴, 但是一 塊電池頂 3塊其它的電池用,在成本上并不吃虧。根據(jù) 1998年以來的數(shù)據(jù)統(tǒng)計:電動自行車產(chǎn)量 1998年為 5.54萬輛、 1999年為 12.6萬輛、 2000年為 29.3萬輛、 2001年為 58萬輛、 2002年為 158萬輛、 2002年為

39、 400萬輛、 2004年為 675萬輛、 2005年 1250萬輛, 2006年 1800萬輛, 市場保有量超過了 4500萬輛。2006年,全國電動車生產(chǎn)廠家已有 2000多家,配件廠(蓄電池、塑件、控 制器、電機(jī)等 1000多家,年生產(chǎn)電動車 1800萬輛,生產(chǎn)總值將近 300億元。 按照全國自行車市場總量 7億輛計算,其中 20%更換為電動自行車,總需 求為 15000萬輛, 高達(dá) 1000億元的大市場, 現(xiàn)在的保有量只滿足了需求的 30%, 國內(nèi)的電動自行車還存在巨大的發(fā)展空間。在 2004年 5月 1日正式實施的中華人民共和國道路交通安全法規(guī)定, 電動自行車的可以作為非機(jī)動車上路行

40、駛。 同時國家有關(guān)部門還制定了 電動自 行車通用技術(shù)條件和電動自行車生產(chǎn)許可證實施細(xì)則 。 無論從消費(fèi)者 的需求、生產(chǎn)企業(yè)的投入規(guī)模,還是從國家宏觀政策、戰(zhàn)略發(fā)展的思路來看,任 何個人的主觀意見、任何局部政府的政策都不可能阻止電動自行車的發(fā)展趨勢了。電動自行車、 電動摩托車市場容量巨大, 一年配套電池產(chǎn)值約 400億元人民 幣, 加之電動輪椅車及沙灘車、 高爾夫球車等其它的代步工具, 市場容量快接近 上千億, 各大廠商非常垂涎這塊市場, 在過去的一段時間里都做了布局。 此外我 國沙灘車、高爾夫球車的出口量巨大,并在不斷增加。3.4 蓄能電池組隨著世界能源緊張、現(xiàn)能源(油、煤使用所造成的環(huán)境污染

41、加重,而急需 “ 環(huán)保型能源 ” 代替。于是太陽能、風(fēng)能、潮汐能的開發(fā)相繼問世,這些清潔能源 有一個共同特點, 即為動力來源在時間上不連讀, 因而必須在其高峰期將所發(fā)的 電能儲存下來, 以便低峰時使用。 因此大電容量的電池便成為清潔能源的組成之 一。目前通訊基站和銀行 UPS 儲能現(xiàn)在還以鉛酸電池為主,太陽能和風(fēng)電儲能 領(lǐng)域還是一個市場空白點,磷酸鐵鋰電池在儲能領(lǐng)域已有上佳表現(xiàn)。3.5 手持電動工具和礦燈是鋰電池一個具有大規(guī)模利用遠(yuǎn)景的市場。 目前搭配磷酸鐵鋰鋰電池的電動 工具可以或許輕易打破過去 18V 電壓的制約,并成為電動工具產(chǎn)業(yè)的趨勢。2007 年,全球最大的電動工具廠商 B&

42、D推出全球第一款采用磷酸鐵鋰電 池的電動工具。 DCX6401 Combo Kit這款產(chǎn)品在上市后第 2個季度, 便因其 1 小 時高速充電、功率壯大、高安全性和 2000次以上的電池循環(huán)壽命等優(yōu)點,創(chuàng)下 2000 萬美元的銷售成就,突破了 B&G建立以來的所有記實。在各大廠商的敦促下, 磷酸鐵鋰電池的占有率將不斷上升。 目前全球電動工 具需求以每年 5%以上的速度增加, 電動工具中鋰電池的比例不到 10%, 85% 為 鎳鎘電池。 由于鎳鎘電池的污染性問題, 西方國家已經(jīng)逐步立法限制其使用范圍。 2010 年,全球電動工具市場規(guī)模將達(dá)到 1.82億臺,電池須要達(dá)到 7.3億顆,電 池

43、產(chǎn)值將達(dá)到 330億元,若磷酸鐵鋰電池的占有率達(dá)到 10%則市場規(guī)模達(dá)到 33億元。有調(diào)查稱, 目前國內(nèi)礦難事件中, 有 80%是由礦燈打火引燃瓦斯發(fā)生。 由于 鉛酸電池欠缺電路保護(hù), 極易激起瓦斯爆炸。 磷酸鐵鋰電池礦燈具有過充電、 過 放電及電流短路保護(hù)功能, 將全面取代目前的鉛酸礦燈。 事實上, 在國外礦燈已 成為磷酸鐵鋰用量最大的市場。3.6 軍用電源戰(zhàn)爭由機(jī)械化、自動化、信息化,向信息中心戰(zhàn)的方向發(fā)展,其中那一個階 段都少不了電源,軍用電源的便攜性、能量密度高低、壽命、可靠性、可再生性 是軍事通訊設(shè)備、 觀察與偵察設(shè)備、 制導(dǎo)兵器、 軍用計算機(jī)及模擬演練系統(tǒng)所用 電源必須的要求;特別

44、是前線作戰(zhàn)部隊,由于受到大范圍機(jī)動、高速推進(jìn)、能利 用的運(yùn)載交通工具有限,主要依靠便攜能源。電池作為“信息中心戰(zhàn)”中的信息 采集、信息處理、信息傳輸?shù)膭恿υ?也已成為部隊作戰(zhàn)能力的重要標(biāo)志之一。目前,鋰離子電池除了用在軍事通訊外,也用在一些武器系統(tǒng)中,如美國、德 國、英國研制的單兵系統(tǒng)中、日本正在建造電動潛艇中均采用了鋰離子電池。作為軍用電池, 除其環(huán)境適應(yīng)性有苛刻的要求外, 還要有盡可能簡單地進(jìn)行 后勤補(bǔ)給。 一般應(yīng)保證電池能作為存貨, 儲存時間達(dá) 2030年, 與尖端武器系統(tǒng) 動力裝置性能保存期相匹配。 鋰離子電池及其向前發(fā)展的產(chǎn)品在軍事應(yīng)用方面具 有無可比擬的優(yōu)越性,可促進(jìn)武器向靈活、機(jī)

45、動、隱蔽、快速方向發(fā)展。3.7 磷酸鐵鋰發(fā)展現(xiàn)狀在國外做為鋰離子動力電池正極材料載體的鋰離子電池的發(fā)展速度比較快, 國外的投資相對比較多, 并且均有明確的發(fā)展方向與計劃。 歐盟為鋰離子電池的 研究和開發(fā)規(guī)定了一系列的計劃,如:Joule 、 Brite-Euram 等,并為此投入了近 1400萬美元;加拿大的 Hydro-Quebec 和 3M 公司從 USABC (美國先進(jìn)電池協(xié) 會獲得了 3300萬美元用于發(fā)展電動汽車用鋰離子電池;德國的 Varta 公司和 美國的 Duracell 也為 USABC 從事這方面的工作,歐、美的技術(shù)當(dāng)前仍處于領(lǐng)先 地位。目前, Valence , Phos

46、tech , A123和日本的三井造船的磷酸鐵鋰已經(jīng)量產(chǎn), 并且 Valence ,和 A123都在蘇州建廠。但國外的供應(yīng)商為了追求更高的附加值 只是在做 OEM ,而不愿意向國內(nèi)市場批量供應(yīng)磷酸鐵鋰材料。磷酸鐵鋰發(fā)展的歷史不長,但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程很快。 2006年是磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)化 的元年, 2007年、 2008是產(chǎn)業(yè)的蟄伏期, 2009年市場開始發(fā)力, 2010年步入 “ 高 速成長期 ” 。 由于磷酸鐵鋰市場前景不可限量, 國內(nèi)企業(yè)蜂擁而至前來搶食蛋糕, 一方面對行業(yè)起到了推波助瀾的作用,另一方面在也造成了魚龍混雜的局面。據(jù)最新統(tǒng)計,目前國內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料商大約有 106家(包括臺灣 ,實

47、現(xiàn)批量生產(chǎn)的企業(yè)接近 20家,光是這 20家企業(yè)的設(shè)計產(chǎn)能就超過 1.5萬噸,如 把中試廠商的產(chǎn)能統(tǒng)計在內(nèi), 整個產(chǎn)能估計超過 3萬噸。 不過大部分企業(yè)僅僅是 一種跟風(fēng)行為, 真正舍得大投入的企業(yè)不多, 即使有錢的企業(yè), 也未必有好的技 術(shù)。還有一個不為大家所重視的問題是,材料生產(chǎn)的少,問題就少,材料生產(chǎn)的 多, 問題就一大堆, 如果以穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)材料作為衡量標(biāo)準(zhǔn), 可以說目前還沒 有哪一家能達(dá)到這個地步。 電芯領(lǐng)域與材料領(lǐng)域的情況幾近相似, 目前涉足磷酸 鐵鋰電芯制造的企業(yè)不下 200家,真正量產(chǎn)的企業(yè)有 30家左右,大部分企業(yè)還 在試驗階段, 并沒有真正投入生產(chǎn)。 從技術(shù)成熟度看, 單體

48、電池制造技術(shù)基本過 關(guān), 循環(huán)壽命達(dá)到 2000次, 甚至超過 2000次都不成問題, 但是作成電池組則面 臨一致性的問題, 實際的使用壽命將大打折扣, 這個問題需要材料商、 電池商和 控制系統(tǒng)提供商共同加以改進(jìn)。面對當(dāng)前的行業(yè)現(xiàn)狀,我們要清醒地認(rèn)識到幾點:第一, 行業(yè)投資過熱不等于產(chǎn)能過剩, 從現(xiàn)在的市場需求看, 的確存在供過 于求的現(xiàn)象, 但這是一個假象, 等到明后年需求放大的時候, 這樣的產(chǎn)能還是一 個很小的數(shù)字;第二, 磷酸鐵鋰制造有相當(dāng)高的技術(shù)門檻, 現(xiàn)在進(jìn)入的企業(yè)未必能作出合格 的產(chǎn)品,事實上合格產(chǎn)品還是供不應(yīng)求的;第三, 低成本、 高品質(zhì)是企業(yè)制勝的法寶, 我們不能簡單的通過一些

49、數(shù)據(jù)來 評價每家企業(yè)產(chǎn)品的好壞, 好不好客戶使用了再下定論, 另外還要看企業(yè)持續(xù)的 研發(fā)和創(chuàng)新能力,靜態(tài)地看問題往往會做出錯誤的判斷。從磷酸鐵鋰電池在各細(xì)分市場的應(yīng)用表現(xiàn)看, 無論是在中低端的市場, 還是 在高端的市場, 都已經(jīng)步入實質(zhì)性應(yīng)用階段, 現(xiàn)在如果還擔(dān)心市場需求問題, 那 是有點杞人憂天了。 磷酸鐵鋰電池近一年來在電動工具、 電動玩具、 戶外運(yùn)動器 械、 LED 儲能等領(lǐng)域的表現(xiàn)可謂風(fēng)光,對鎳氫、鎳鎘小電池的替代速度超出了 很多人的預(yù)期, 接下去完全有可能統(tǒng)占整個市場。 只要有好的技術(shù), 前景無需懷 疑。四、 技術(shù)介紹4.1 技術(shù)優(yōu)勢磷酸鐵鋰材料突出的性能優(yōu)勢, 和廣闊的市場前景使其

50、成為了目前最具吸引 力的投資熱點, 技術(shù)市場中的相關(guān)技術(shù)也層出不窮。 究其來源不外乎歸國技術(shù)人 員攜帶和國內(nèi)科研院所自研兩類, 相對于這些技術(shù)來源, 本技術(shù)擁有以下特點和 優(yōu)勢:1 自主研發(fā)、 技術(shù)完整 。 避免了部分技術(shù)人員單獨轉(zhuǎn)讓的技術(shù)片面性風(fēng)險。2 擁有產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗。 眾所周知,化工技術(shù)的實驗室技術(shù)和中試技術(shù)無法保 證產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的效果,本技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)全面的工業(yè)化批量生產(chǎn),不存在 擴(kuò)大試驗的風(fēng)險。3 技術(shù)指標(biāo)高、穩(wěn)定。 本技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品性能穩(wěn)定,技術(shù)指標(biāo)國內(nèi) 領(lǐng)先,達(dá)到或超過目前可采購的進(jìn)口產(chǎn)品的水平。4 成本低廉 。本技術(shù)原材料成本較普遍技術(shù)水平低 2040%。5 工藝全, 適應(yīng)性強(qiáng)

51、 。 本技術(shù)綜合借鑒了中科院內(nèi)外多家科研院所的成果, 已全面攻克干法、濕法工業(yè)化生產(chǎn)工藝,全面掌握草酸亞鐵、磷酸鐵、 鐵紅等各種工藝路徑,且各工藝間水平已基本相同,對已有一定設(shè)備和 原材料供應(yīng)基礎(chǔ)的技術(shù)升級企業(yè)來說改造成本低。6 型號全 。不同的電池生產(chǎn)企業(yè),不同的應(yīng)用方向?qū)α姿徼F鋰材料的質(zhì)量 能量密度、體積能量密度、粒度、比表面積、放電倍率等物理、化學(xué)技 術(shù)指標(biāo)均有不同需求,絕非部分技術(shù)供應(yīng)方所描述的單一產(chǎn)品可通用。 本技術(shù)已工業(yè)化驗證已知的全部需求調(diào)整可能性,可以針對不同需求靈 活調(diào)整配方和工藝。7 技術(shù)演進(jìn)有保障 。除了不斷提高磷酸鐵鋰材料技術(shù)指標(biāo)以外,本單位對 今后 1-20年的電池正

52、極材料技術(shù)已開展了產(chǎn)業(yè)化試驗、中試、小試、實 驗室、預(yù)研的梯隊式技術(shù)準(zhǔn)備,可持續(xù)為接產(chǎn)企業(yè)提供技術(shù)保障。4.2 技術(shù)指標(biāo)本項目工藝不斷更新演進(jìn), 技術(shù)處于業(yè)內(nèi)較高水平, 所以技術(shù)指標(biāo)具體情況 可定期查看公司內(nèi)部 OA 系統(tǒng)。4.3 環(huán)境保護(hù)與職業(yè)安全衛(wèi)生本項目生產(chǎn)的是一種無污染的二次電池正極材料, 因此, 所選擇的金屬鹽類 及金屬氧化物等原材料對人和環(huán)境危害極小,制造過程中僅產(chǎn)生少量 CO 2氣體, 故不會對環(huán)境和人員造成危害。4.4 項目時間簽定合同后由專家提供設(shè)備技術(shù)參數(shù)、設(shè)備生產(chǎn)廠家,進(jìn)行設(shè)備采購。設(shè)備到廠后 (一般非標(biāo)設(shè)備制作時間為 90天左右 , 人員培訓(xùn)和設(shè)備安裝同 步進(jìn)行。安裝、

53、培訓(xùn)時間約 2個月,此后開始試生產(chǎn)。整個項目可通過半年時間, 建立年產(chǎn) 200噸鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的 生產(chǎn)線。 (單生產(chǎn)線能力,建議從單生產(chǎn)線開始產(chǎn)業(yè)化五、 投資和效益分析本技術(shù)已全面攻克干法、濕法工業(yè)化生產(chǎn)工藝,全面掌握草酸亞鐵、磷酸 鐵、鐵紅等各種工藝路徑,且各工藝間水平已基本相同,可根據(jù)實際情況靈活 配置。各工藝路徑成本、投資均有區(qū)別。本文中的介紹選取的是投資最大和成 本最高的路徑。只為進(jìn)行最保守投資和效益測算。5.1 設(shè)備清單生產(chǎn)設(shè)備清單(萬元 檢測設(shè)備清單(萬元 5.2 動力供應(yīng)本項目生產(chǎn)主要能源為電力, 為滿足該項目正常用電需求, 應(yīng)配備 500千瓦 的變電站專門為本項目供

54、電。5.3 土地建設(shè)廠房面積約 1000平方米;廠區(qū)占地約 5畝。項目建議籌措總資金額為 1000萬元。其中設(shè)備費(fèi) 320萬元;生產(chǎn)設(shè)備購置費(fèi)用為 266萬元檢測設(shè)備購置費(fèi)用為 46.37萬元其余為低值易耗品及檢測試劑等。流動資金建議大于 250萬元;其他費(fèi)用需根據(jù)實際情況核算,但總額不超過 1000萬元。5.5 成本估算200噸 /年產(chǎn)量消耗定額 目前原材料售價為:碳酸鋰為 39000元 /噸;正磷酸鐵為 30000元 /噸;添加劑約 7200元 /噸;電按 1元 /度計算;人工成本折合每噸為 4200元。 (其中 10人為初級工, 按人均 3.6萬元 /年計 算 ; 10人含工程技術(shù)、銷售

55、管理等人員, 按人均 4.8萬元 /年計算 ;擴(kuò)產(chǎn)后增員 均為初級工人員。 合計約 6.70萬元 /噸(綜合成本 。5.6 產(chǎn)品售價目前公開報價(電池中試批量價約 15萬元 /噸;實際可用產(chǎn)品批量供應(yīng)價約 1215萬元 /噸;本文按中位價 13.5萬元 /噸計算。年毛利約(13.5萬元 /噸 -6.7萬元 /噸 ×200噸 /年 =1360萬元 /年;利潤率為 101.5%。5.8 擴(kuò)產(chǎn)投資和效益事實上由于 200噸 /年的單生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)模是由個別設(shè)備的瓶頸造成的,如 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,投資額的遞增幅度將很小。特別是 500噸 /年以下的產(chǎn)能,大多 數(shù)設(shè)備能力已充足,僅需購入造成瓶頸的設(shè)

56、備。擴(kuò)產(chǎn)投資和效益估算如下:投資規(guī)模及產(chǎn)能表 六、 結(jié)論與建議結(jié)論:1. 建設(shè)年產(chǎn) 200噸鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰項目符合國家發(fā)展高新技 術(shù)產(chǎn)業(yè), 提高高新技術(shù)產(chǎn)品市場占有率的宏觀政策, 屬國家重點扶持、 投入的 “ 綠 色 ” 新能源產(chǎn)業(yè),對發(fā)展民營經(jīng)濟(jì)和振興地方經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。2. 采用新型工藝生產(chǎn),工藝先進(jìn)、技術(shù)成熟,收率高,無污染物排放。3. 原料易購,價格低廉,產(chǎn)品成本低,利潤高,用途廣泛,不但可以滿足 國內(nèi)市場需求,國外市場的銷售前景更是廣闊。4. 從經(jīng)濟(jì)評價中知本項目建議籌措總資金額為 1000萬元,年毛利約 1360萬元,保本起點低,抗風(fēng)險能力強(qiáng),有很好的經(jīng)濟(jì)效益。建議:磷酸鐵鋰正極材料屬于新興的高性能鋰離子電池正極材料,市場前景良好。 本項目經(jīng)濟(jì)效益顯著, 技術(shù)優(yōu)異, 可以在市場競爭中占據(jù)有利位置, 并應(yīng)不失時 機(jī)的攻關(guān)開發(fā)并盡快形成生產(chǎn)規(guī)模。 建議盡快投資成立專門企業(yè)運(yùn)營本項目, 抓 緊機(jī)遇,創(chuàng)造效益。附錄 1:電池技術(shù)參數(shù)簡介電池的主要性能包括電動勢、電池容量、電池電壓、內(nèi)阻、充放電速率、阻 抗、壽命、自放電率及記憶效應(yīng)等。1 電動勢電 動 勢 是 兩 個 電 極 的 平 衡 電 極 電 位 之 差 ,