磷酸鐵鋰的消費(fèi)分析與預(yù)測

1、磷酸鐵鋰的消費(fèi)分析與預(yù)測4.1 世界磷酸鐵鋰消費(fèi)分析與預(yù)測4.1.1 世界磷酸鐵鋰消費(fèi)分析鋰離子動力電池是一種以滿足混合電動汽車、純電動汽車、電動自行車、電動摩托車、不間斷電源、割草機(jī)、礦燈和小型發(fā)電站電能存儲和轉(zhuǎn)換的大容量、高功率的大型鋰離子電池。工業(yè)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步很大程度建立在石油能源的基礎(chǔ)上，并且依賴程度日趨嚴(yán)重，石油能源是不可再生能源，隨著石油能源的匱乏，人類提出了節(jié)約、合理使用石油能源。鋰離子動力電池可以在大量領(lǐng)域內(nèi)使用電能取代石油能源，節(jié)約了大量寶貴的石油資源，同時電能是一種清潔能源，可以緩解使用石油能源帶來的嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，大量發(fā)展鋰離子動力電池具有重要的社會經(jīng)濟(jì)意

2、義。環(huán)保的呼聲和不可再生能源緊缺給綠色二次能源提供了廣闊的發(fā)展空間，促進(jìn)了電動自行車，混合電動汽車的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用。鋰離子動力電池具有能量密度高、環(huán)境友好、安全性好和循環(huán)壽命長的特點，成為電動車首選移動能源。鋰離子動力電池作為綠色二次能源具有巨大的市場需求，其主要可用于電動自行車和混合電動汽車及車用蓄電池。全球鋰離子電池市場呈現(xiàn)中、日、韓三足鼎立的局面。日本是最早實現(xiàn)鋰電池商用化的國家，在2000年以前，全球鋰電的生產(chǎn)基本被日本壟斷。但隨著中國、韓國鋰電池制造技術(shù)的開發(fā)和提升，日本鋰電池出貨量的比例在逐漸降低，而中國和韓國鋰電池出貨量的比例在逐漸增加。如下表統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2002年到200

3、8年中國和韓國的鋰離子電池市場占有率逐年增加，而日本的市場份額也因此逐年減少。表4.1 20022008年世界鋰離子電池市場占有率變化情況表國家2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年日本65.28%61.82%57.67%58.01%54.39%51.40%49.97%中國11.24%12.62%19.10%19.52%22.95%23.03%23.17%韓國10.67%12.17%16.20%17.39%18.40%21.32%22.08%其他12.81%13.39%7.02%5.08%4.26%4.25%4.78%鋰離子電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，目前，

4、主要應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料是嵌鋰過渡金屬氧化物，包括層狀limo2（m=co，ni，mn）和尖晶石limn2o4等，然而這些材料分別由于價格、安全性、電化學(xué)性能等原因使他們在高容量電池的應(yīng)用方面受到制約。1997年美國德克薩斯大學(xué)的goodenough首次報道了磷酸鐵鋰能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，考慮到其無毒，對環(huán)境友好，原材料來源豐富，比容量高，循環(huán)性能好，認(rèn)為這類材料將成為動力型鋰離子電池最有希望的正極材料。磷酸鐵鋰動力電池的研發(fā)，為解決全球能源緊缺問題，具有十分重要的意義。磷酸鐵鋰作為鋰電池材料是近幾年出現(xiàn)的事，其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技

5、術(shù)指標(biāo)。1c充放循環(huán)壽命近2000次。單節(jié)電池過充電壓30v不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出的大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用，以滿足電動車頻繁充放電的需要。磷酸鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優(yōu)點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。2003年，百得（black & decker）公司想制造一種性能優(yōu)于有繩的無繩電動工具，認(rèn)為a123的磷酸鐵鋰電池材料符合要求，下了幾百萬塊電池的訂單。2006年，百得公司新的無繩專業(yè)電動工具上市銷售。2008年，a123年產(chǎn)鋰電池1,000萬只以上，產(chǎn)品主要用于電動工具及遠(yuǎn)程通信方面。據(jù)science daily 200

6、9年5月11日報道，由磷酸鐵鋰電池驅(qū)動的電動滑板車、電動自行車、電動輪椅等在歐洲首次亮相，其所用到的磷酸鐵鋰粉末由phostech lithium公司位于加拿大魁北克省st. bruno的工廠生產(chǎn)?！傲姿徼F鋰電池最終將給電動汽車行業(yè)帶來豐厚的利潤，在電池行業(yè)掀起一場革命”蒙特利爾大學(xué)化學(xué)系教授、phostech lithium的創(chuàng)辦人之一michel gauthier如是說。phostech lithium公司因擁有生產(chǎn)和銷售基于goodenough博士專利的電池材料的專有權(quán)而在鋰電池領(lǐng)域占有舉足輕重的地位。2010年6月22日，東京索尼發(fā)布采用了橄欖石磷酸鐵鋰電池的全新儲能模塊。該產(chǎn)品的主要

7、特點是高輸出功率、更長使用壽命及優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。新儲能模塊首批樣品將從2010年6月開始出貨。新儲能模塊具備1.2千瓦時級別的大容量，可便捷地進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)以獲得高電壓或高容量。該產(chǎn)品可用于固定電源，例如數(shù)據(jù)服務(wù)器的不斷電系統(tǒng)ups或移動電話無線基站的備用電源。2010年上市的通用雪佛萊volt電動車采用a123提供的磷酸鐵鋰電池。通用汽車2011年宣布，a123 systems將為通用汽車的一款電動車產(chǎn)品提供電池組，這款電動車就是全新2011款雪佛蘭spark ev。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1500 噸左右，因其特點，小電池領(lǐng)域用得很少，所產(chǎn)

8、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(jì)危機(jī)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(fù)增長狀態(tài)，估計需求量大概在1200 噸左右，很多企業(yè)大幅減產(chǎn)。a123 曾經(jīng)非常樂觀地預(yù)計到2010 年全球磷酸鐵鋰市場需求量為10 萬噸，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)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(dá)到。不過，誰都篤信動力鋰電池在交通運(yùn)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(rèn)同，雖然技術(shù)改進(jìn)的難度看起來也很大。目前世界磷酸鐵鋰

9、廣泛用于混合動力汽車、電動工具、電動自行車、電動代步車、筆記本電腦、手機(jī)、新能源蓄能等領(lǐng)域，20072010年世界磷酸鐵鋰消費(fèi)情況見下表。表4.2 20072010年世界磷酸鐵鋰消費(fèi)情況表圖4.1 20072010年世界磷酸鐵鋰產(chǎn)能產(chǎn)量走勢圖 4.1.2 世界磷酸鐵鋰需求預(yù)測自上世紀(jì)九十年代以來，鋰離子電池的應(yīng)用范圍越來越廣，如手機(jī)、筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品，電動自行車及電動汽車等領(lǐng)域。而在未來幾年，鋰離子電池必將以其自身優(yōu)異的特性逐步占領(lǐng)整個電池市場。圖4.2 鋰離子電池在各個應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用增長預(yù)測如圖4.2所示，鋰離子電池在各個應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用將迅猛增長，其中全球鋰離子電池的總需求規(guī)模在2

10、009年已達(dá)到13.08gwh，2015年預(yù)計將達(dá)到60.83gwh，是2009年的4.65倍。磷酸鐵鋰材料是最近兩年才快速發(fā)展起來的電池正極材料，其低廉的價格、較高的安全性能、較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、優(yōu)越的循環(huán)性能使得其作為動力電池和備用電源領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，理論上大有取代錳酸鋰之趨勢，實際應(yīng)用上沒有達(dá)到想象的效果。據(jù)有關(guān)材料分析，通過對混合動力汽車、電動工具、電動自行車、電動代步車4個領(lǐng)域的電池需求進(jìn)行測算，保守的按照1020的滲透率計算，磷酸鐵鋰電池全球的市場規(guī)模就達(dá)到280億元，磷酸鐵鋰的需求量達(dá)6萬噸以上。根據(jù)磷酸鐵鋰的領(lǐng)先企業(yè)a123的測算，全球磷酸鐵鋰的實際需求量超過15萬噸，供需

11、缺口在10萬噸以上。2010年上半年最火熱的磷酸鐵鋰話題，最近差不多煙消云散，曾經(jīng)為專利爭斗不休的磷酸鐵鋰企業(yè)或機(jī)構(gòu)開始達(dá)成一致。cnrs、universite de montreal、hydro-quebec、lfp technology、dr. john goodenough、dr. michel armand、phostech lithium幾家專利持有者達(dá)成協(xié)議，聯(lián)合成立swiss muttenz lifepo4+c licensing ag推廣磷酸鐵鋰技術(shù)。而磷酸鐵鋰未在量產(chǎn)車型上見到。目前量產(chǎn)的要么是三元系要么是錳酸鋰。磷酸鐵鋰無法解決一致性和使用壽命的問題，同時還有安全的問題。磷

12、酸鐵鋰龍頭企業(yè)a123 system持續(xù)虧損，并且虧損幅度持續(xù)擴(kuò)大，2011年上半年虧損3300萬美元，虧損幅度是2010年上半年的6倍。4.2 我國磷酸鐵鋰需求分析與預(yù)測4.2.1 我國磷酸鐵鋰消費(fèi)分析磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化將直接帶動鋰離子動力電池的產(chǎn)業(yè)化，同時由于磷酸鐵鋰動力電池的重量輕，續(xù)航能力大的優(yōu)勢，電動自行車行業(yè)將以更高的速度增長。磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化也將推動混合電動車的應(yīng)用和推廣。同時，鋰離子動力電池在車用蓄電池、不間斷電源、大型通信電源等方面的應(yīng)用具有廣闊的市場。 表4.3 我國磷酸鐵鋰應(yīng)用領(lǐng)域消耗分析表應(yīng)用領(lǐng)域電池配置材料耗量市場概況折算用量風(fēng)光互補(bǔ)路燈24v-100a

13、h7公斤大陸市場2010年led路燈需求量為67萬盞。4690噸電動自行車36v-10ah1公斤2008年中國共銷售2100萬輛電動自行車，其中鉛酸電池占據(jù)90%以上，鎳氫次之，鋰電池僅占1%。21000噸電動工具36v-2.3ah0.20公斤全球需求量5.47億顆18650，目前市場85%被鎳鎘電池占據(jù)。5470噸電動汽車300v-200ah160公斤“十城千輛”示范項目，到2010年在13個城市推廣至少3萬輛新能源車的運(yùn)行。4800噸電動大巴500v-400ah550公斤我國的電動自行車從研制開發(fā)到上世紀(jì)90年代中期小批量投放市場，及至現(xiàn)在的生產(chǎn)和銷售，一直呈逐年大幅增長的勢頭。1998年

14、我國電動自行車的產(chǎn)量為5.54萬輛，1999年產(chǎn)量為12.6萬輛，2000年為27.6萬輛，到2001年上升到58萬輛，2002年起銷售規(guī)模突破100萬輛，2003年全國產(chǎn)量高達(dá)400萬輛，2004年已銷售500萬輛，累計產(chǎn)銷量達(dá)1500萬輛，市場容量已經(jīng)達(dá)到100億元，全國共有近700家電動自行車企業(yè)獲得了生產(chǎn)許可證。目前中國的自行車數(shù)量為5億輛，保守估計，其中每年2%被電動自行車取代，每輛電動自行車配一個動力電池，每個電池用1千克磷酸鐵鋰計算，一年所需要的磷酸鐵鋰正極材料將達(dá)到1萬噸?；旌想妱悠囎钕戎饕枪卉嚿系膽?yīng)用，以全國的100個大中城市計算，共計采用混合電動汽車50000輛，每輛

15、車車用電池使用正極材料100千克計算，一年需要正極材料5000噸。另外，磷酸鐵鋰可以在小電池上可以和鈷酸鋰混合使用，一年的需求量將達(dá)到5000噸。因此，保守估計，磷酸鐵鋰正極材料每年市場需求為2萬噸。但是，目前，電動自行車、電動汽車主要采用鎳氫電池作為動力源，而鋰離子電池電動汽車的份額仍然較小。有資料稱：2009年國內(nèi)每年磷酸鐵鋰的需求量為8000噸左右，2010年國內(nèi)磷酸鐵鋰的年需求量超過1.5萬噸。而2008年我國磷酸鐵鋰實際銷售不到1000噸。目前國內(nèi)生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的廠商較多，主要集中在廣東、深圳、浙江、天津等地，其中，深圳是國內(nèi)最大的鋰電池生產(chǎn)基地，有代表性的是比亞迪、沃特瑪、比克、

16、atl等。深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動力汽車，2008年該公司大批量采購國內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰，據(jù)稱磷酸鐵鋰月需求是40噸，最高達(dá)到月需200噸。是中國目前最大的磷酸鐵鋰消費(fèi)企業(yè)。該公司磷酸鐵鋰除滿足自用外，還滿足大眾、上海等客戶需求。深圳市沃特瑪電池有限公司自2006年以來專項生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池，2007年中試成功并實現(xiàn)小批量供貨。沃特瑪最早只生產(chǎn)單體電池，2008年掌握了電池成組技術(shù)，并為五洲龍、吉利和奇瑞等整車廠配套。該公司現(xiàn)有的磷酸鐵鋰環(huán)保動力電池車間具備日產(chǎn)1.25兆瓦時的能力，是目前國內(nèi)實際生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量最大的生產(chǎn)廠家。目前，深圳市上路運(yùn)行的混合動力公交車配裝的磷酸鐵

17、鋰電池絕大部分產(chǎn)自沃特瑪，其中有的車輛已經(jīng)運(yùn)行一年多，行駛里程超過2萬公里，表現(xiàn)良好。除此之外，該公司的產(chǎn)品還為即將在深圳上路示范運(yùn)行的141輛混合動力公交客車配套。隨后，沃特瑪再為180輛新能源客車提供動力電池的訂單將在2011年內(nèi)完成。在深圳市場取得重大突破的同時，沃特瑪還積極開拓國內(nèi)其他市場。2011年8月初，該公司與眾泰汽車簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，為其純電動轎車配套。此外，沃特瑪還為廈門金旅即將在天津示范運(yùn)行的40多輛新能源公交車提供動力電池組。山東海霸電池有限公司是中國北方地區(qū)規(guī)模較大的鋰離子動力電池生產(chǎn)廠家之一，也是山東省鋰離子動力電池重點生產(chǎn)廠家。目前該公司的產(chǎn)品主要是：磷酸鐵鋰動力電

18、池（礦燈電池、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、電動高爾夫球車、電動觀光車、電動警車、電動清掃車）。此外，atl廣東新能源目前每月對磷酸鐵鋰的需求是10噸，天津力神在經(jīng)過長時間的為valence oem后，每月也有固定的磷酸鐵鋰需求。河南環(huán)宇集團(tuán)和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)廠家。理論上磷酸鐵鋰需求旺盛，根據(jù)我們的調(diào)研認(rèn)為，利用磷酸鐵鋰作正極材料生產(chǎn)動力電池的應(yīng)用還剛起步，許多技術(shù)問題需要解決；市場需求主要是測試樣品，需要開發(fā)、開拓市場。電動汽車發(fā)展的形勢已經(jīng)趨于明朗，但要克服技術(shù)難題、進(jìn)一步降低制造成本保守估計還需要35年的成熟期，發(fā)展電動汽車是我國的戰(zhàn)略目標(biāo)，但我國磷酸鐵鋰電池企業(yè)目前的重點必須放在電動工具、電動自行車和路燈市場。“謀生存求發(fā)展”是我們現(xiàn)階段的重要任務(wù)。20072010年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)、供、需情況見下表和圖：表4.4 20072010年我國磷酸鐵鋰產(chǎn)、供、需平衡表單位：噸/年項目2007年2008年2009年2010年圖4.3 20072010年我國磷酸鐵