鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研究

鄭阿美

(中興通訊股份有限公司，廣東 深圳 518000)

鋰電池作為新興的清潔能源，已被我國列為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一。我國鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠裢晟?，決定著我國鋰電池行業(yè)的發(fā)展前景。本文主要研究全球及我國鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀，并對未來發(fā)展趨勢做出預(yù)測。

1 鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

鋰電池由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液和精密結(jié)構(gòu)件等組成。目前，正極材料、負(fù)極材料和精密結(jié)構(gòu)件技術(shù)相對成熟，國內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鋰電池材料產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)為隔膜和電解液中的溶質(zhì)六氟磷酸鋰，這兩種材料主要依靠進(jìn)口，特別是在高端市場尤其突出，如圖1所示。

從鋰電池的成本構(gòu)成來看，正極材料占比例最高，約占制造成本的35%，負(fù)極材料約占10%，隔膜約占20%，電解液約占10%，精密結(jié)構(gòu)件約占10%，其他約占15%，如圖2所示。

2 正極材料

據(jù)中國電池工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，2011年全球鋰電池正極材料產(chǎn)銷量約為69 500 t，較2009年增長70%，年復(fù)合增長率達(dá)到30%。從正極材料的市場份額看，鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料基本形成三足鼎立的局面，市場份額分別為40.29%、31.35%和23.31%，磷酸鐵鋰等其他正極材料由于應(yīng)用范圍的限制，市場份額較低[1]。

從全球范圍來看，鋰電企業(yè)主要集中在日本、中國和韓國，相應(yīng)的鋰電正極材料的生產(chǎn)也主要集中在以上國家。日本和韓國的鋰電正極材料企業(yè)整體技術(shù)水平和質(zhì)量控制能力要優(yōu)于我國多數(shù)鋰電正極材料企業(yè)，在高端鋰電正極材料的競爭中有一定優(yōu)勢。在國外市場，日本和韓國主要鋰電企業(yè)的供應(yīng)商主要還是本土鋰電正極材料企業(yè)。

由于我國部分鋰電正極材料企業(yè)近年的產(chǎn)品質(zhì)量和一致性水平迅速提高，并且具備較大的成本優(yōu)勢，日本和韓國鋰電企業(yè)近年開始逐步加大從我國采購鋰電正極材料的力度。近年來，我國鋰電正極材料市場發(fā)展迅速，正極材料的產(chǎn)銷量已占據(jù)全球的40%以上。據(jù)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2009—2011年，我國鋰電正極材料的產(chǎn)量分別為18 600、23 800 t和30 800 t，保持年均30%左右的增長速度[1]。

目前，按正極材料的不同類型，國內(nèi)外正極材料供應(yīng)商情況如表1所示。

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3 負(fù)極材料

負(fù)極材料對鋰電池的安全性、循環(huán)壽命和比能量有重要影響。便攜式電子設(shè)備和新能源汽車增長驅(qū)動了對鋰電池和負(fù)極材料的強(qiáng)勁需求。2011年全球鋰電池負(fù)極材料市場規(guī)模約5億美元，生產(chǎn)企業(yè)主要集中于日本和中國。目前，行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)主要包括日立化成、貝特瑞、日本炭黑、JFE化學(xué)、三菱化學(xué)和杉杉科技等，其中日立化成和日本碳黑（Nippon Carbon）占有全球50%以上的市場份額。

4 隔膜

隔離膜連接并隔開電池正負(fù)極材料，是電子的絕緣體，以防止出現(xiàn)短路，但允許鋰離子通過，還可以在電池過熱時(shí)，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導(dǎo)。隔離膜性能的優(yōu)劣決定著電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響著電池的容量、循環(huán)壽命、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，因此隔離膜性能的優(yōu)劣對于提高電池的綜合性能起重要作用。

根據(jù)臺灣拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所的統(tǒng)計(jì)，2011年全球鋰電池隔膜出貨量為4.66億平方米。隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)向我國的轉(zhuǎn)移，國內(nèi)對鋰電池隔膜的需求與日俱增。據(jù)與物理電源行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2009年我國隔膜需求量超過1.2億平方米；2010年全球產(chǎn)量3.51億平方米，同比大幅增長。而隨著電動車市場的啟動，這一增長率未來將有大幅度提升的空間。據(jù)臺灣工研院數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2013年，全球隔膜需求量可達(dá)5.63億平方米，為2009年市場容量的1.76倍[2]。

從隔膜市場競爭格局來看，日美廠商目前占據(jù)壟斷地位。日本旭化成、東燃化學(xué)和美國Celgard公司是隔離膜市場三大壟斷巨頭，全球市場份額各占約20%。國內(nèi)目前能夠批量生產(chǎn)隔離膜的廠商有金輝高科、星源材質(zhì)和格瑞恩。其產(chǎn)品品質(zhì)與日美進(jìn)口產(chǎn)品還有一些差距，產(chǎn)品多用于中低端鋰電池。國內(nèi)高端隔離膜和動力電池隔離膜幾乎全部依靠進(jìn)口。

5 電解液

電解液在電池中正負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰電池獲得高電壓、高比能量等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽（六氟磷酸鋰，LiPF6）、必要的添加劑等原料，在一定條件下，按一定比例配制而成的。目前電解質(zhì)有高氯酸鋰（LiClO4）、六氟磷酸鋰（LiPF6）、四氟硼酸鋰（LIBF4）等，其中六氟磷酸鋰具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性，是目前主流的電解質(zhì)。

2011年全球電解液產(chǎn)量約為4.3萬噸，按照一般鋰電池電解液中六氟磷酸鋰與有機(jī)溶劑1∶7的體積比關(guān)系，2011年全球六氟磷酸鋰產(chǎn)量約5 400 t[3]。六氟磷酸鋰的技術(shù)主要被日本三家企業(yè)壟斷，分別是關(guān)東電化、SUTERAKEM IFA、森田化學(xué)，市場供不應(yīng)求。目前，國內(nèi)只有天津金牛能真正實(shí)現(xiàn)六氟磷酸鋰的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品處于低端，六氟磷酸鋰主要依賴進(jìn)口。

6 精密結(jié)構(gòu)件

6.1 全球鋰電池精密結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)逐漸向中國轉(zhuǎn)移

鋰電池精密結(jié)構(gòu)件屬于多技術(shù)交叉、工藝品質(zhì)要求高、設(shè)備投入較大的資金密集型高技術(shù)行業(yè)。鋰電池精密結(jié)構(gòu)件的品質(zhì)和技術(shù)手段，對鋰電池的安全性、密閉性、能源使用效率具有較大的影響。鋰電池精密結(jié)構(gòu)件主要為鋁/鋼殼、蓋板、連接片等。根據(jù)日本IIT統(tǒng)計(jì)及預(yù)測的全球鋰電池市場規(guī)模數(shù)據(jù)推測，2011年全球鋰離子精密結(jié)構(gòu)件的市場規(guī)模約為88億元，預(yù)計(jì)2012年可達(dá)119億元，2015年將超過215億元，如圖3所示。

隨著全球鋰電池產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，未來中國鋰電池行業(yè)將保持快速增長。為確保交貨的及時(shí)性，一般的鋰電池生產(chǎn)企業(yè)會選擇國內(nèi)的供應(yīng)商。我國鋰電池的主要生產(chǎn)企業(yè)如比亞迪、新能源科技、天津力神、深圳比克等通常會對供應(yīng)商的生產(chǎn)能力、技術(shù)水平、質(zhì)量控制體系、交貨及時(shí)性等因素進(jìn)行嚴(yán)格審核，同時(shí)為確保質(zhì)量的穩(wěn)定性，一般不會輕易更換供應(yīng)商。因此，上述企業(yè)的合格供應(yīng)商將能夠分享大客戶規(guī)模增長帶來的巨額市場需求。根據(jù)我國歷年鋰電池市場規(guī)模統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及對未來的預(yù)測，2011年我國鋰電池精密結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模為21億元，預(yù)計(jì)2015年將達(dá)到55億元，如圖4所示。

6.2 中國鋰電池精密結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)兩極分化趨勢明顯

我國鋰電池精密結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)兩級分化趨勢明顯：絕大多數(shù)企業(yè)處于技術(shù)和工藝品質(zhì)較低的水平，企業(yè)規(guī)模較小，區(qū)域性明顯，生存能力相對較弱；少數(shù)優(yōu)質(zhì)企業(yè)憑借早期的積極研發(fā)積累，先期占領(lǐng)中高端市場，并憑借與國際廠商的合作，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)和生產(chǎn)工藝的突破，達(dá)到國際品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具備較強(qiáng)的生存能力。

隨著國際精密結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)巨頭業(yè)務(wù)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，中高端精密結(jié)構(gòu)件市場將顯著增長，市場將進(jìn)一步向少數(shù)技術(shù)先進(jìn)、工藝優(yōu)良的高品質(zhì)企業(yè)傾斜。

6.3 新能源汽車動力鋰電池結(jié)構(gòu)件發(fā)展?fàn)顩r

隨著全球節(jié)能環(huán)保意識的提升，以鋰電池汽車為代表的清潔能源逐漸成為未來新能源汽車的主要發(fā)展方向，德國、中國、美國等全球主要的汽車生產(chǎn)和消費(fèi)國均大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展。鋰電池汽車已經(jīng)成為未來全球新能源汽車的重要的發(fā)展趨勢。

汽車動力鋰電池結(jié)構(gòu)件不同于傳統(tǒng)鋰電池結(jié)構(gòu)件，需要滿足汽車使用的一些特殊技術(shù)要求；因此，需要結(jié)合部分汽車結(jié)構(gòu)件的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。其市場價(jià)格亦是傳統(tǒng)鋰電池結(jié)構(gòu)件的150~200倍以上。因此，僅有少數(shù)同時(shí)擁有鋰電池結(jié)構(gòu)件和汽車結(jié)構(gòu)件核心技術(shù)的廠商方能與國際汽車廠商進(jìn)行相應(yīng)產(chǎn)品的聯(lián)合開發(fā)。

由于電動汽車需要的是大功率電能，因此實(shí)際使用過程中，往往使用上千個電芯串聯(lián)成電池組以保證能量的供應(yīng)。以日本尼桑公司2010年推出純電動車型LEAF為例，鋰電池能量為24 kWh，是標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)電池容量的12 000倍。因此，電動汽車的應(yīng)用和推廣將帶來巨大的鋰電池需求量，為鋰電池精密結(jié)構(gòu)件行業(yè)提供廣闊市場空間。根據(jù)日本IIT對全球動力類鋰電池市場規(guī)模的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，預(yù)計(jì)2012年全球新能源汽車用鋰電池結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模約31億元，2020年將達(dá)到209億元。2012—2020年全球新能源汽車用鋰電池精密結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模如圖5所示。

在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020）》等國家政策的驅(qū)動下，未來幾年內(nèi)，我國新能源汽車的發(fā)展將拉動鋰電池精密結(jié)構(gòu)件行業(yè)的快速增長。根據(jù)臺灣拓?fù)洚a(chǎn)業(yè)研究所對我國動力鋰電池市場規(guī)模的預(yù)測，預(yù)計(jì)2012年我國新能源汽車用鋰電池結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模約2.57億元，2015年將達(dá)到16.81億元。2012—2015年我國新能源汽車用鋰電池精密結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模如圖6所示。

[1]中國電池工業(yè)協(xié)會.鋰離子電池正極材料市場發(fā)展?fàn)顩r[EB/OL].[2012-01-13].http://www.chinabattery.org/index.php/archives/14395.

[2]中國電池網(wǎng).國內(nèi)鋰離子電池隔膜發(fā)展及生產(chǎn)投資狀況[EB/OL].[2012-07-29].http://www.itdcw.com/archives/65907.

[3]耿翠玉.全球及中國鋰離子電池及電解液行業(yè)發(fā)展分析[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2010，10：42-48.