新能源汽車鋰電池材料的制備及生產(chǎn)工藝概述

新能源汽車鋰電池材料的制備及生產(chǎn)工藝概述一、當前國內(nèi)磷酸鐵鋰現(xiàn)狀目前國內(nèi)外已經(jīng)能實現(xiàn)量產(chǎn)的合成方法均是高溫固相法,高溫固相法又分傳統(tǒng)的(以天津斯特蘭、湖南瑞翔、北大先行等為代表)和改進的(以美國威能、蘇州恒正為代表,也稱碳熱法)兩種.本項目的合成方法與美國valence公司的合成方法相近,即采用碳熱法.與大多數(shù)生產(chǎn)廠家不同之處有原材料選擇和燒結工藝.1.市場前景需求國內(nèi)方面,山東海霸通訊設備有限公司投資3億人民幣,新建廠房占地350畝.擬建成國內(nèi)最大的磷酸鐵鋰動力電池生產(chǎn)基地.萬向集團實測了山東海霸的磷酸鐵鋰聚合物動力電池,發(fā)現(xiàn)其性能比錳酸鋰電池性能還要好,通常所擔心的低溫性能在-20℃已經(jīng)達到80%設計容量,而高倍率放電10C時也可達到80%容量,僅溫升過快而已.這表明,磷酸鐵鋰已經(jīng)基本達到電動汽車的使用要求!當然磷酸鐵鋰要大行其道,可能還有一些工藝完善,產(chǎn)品質量穩(wěn)定化的過程,但據(jù)預測,2-3年內(nèi)必是磷酸鐵鋰作為動力電池的主流,這個觀點是絕大多數(shù)動力鋰電池生產(chǎn)者和研究者的共識.另外,深圳市比亞迪電池股份有限公司正致力于研究動力汽車,目前該公司大批量采購國內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰,凡是能批量生產(chǎn)的,比亞迪公司都成噸的采購,據(jù)稱目前磷酸鐵鋰月需求是40噸.該公司已經(jīng)先購入三條不同的燒結設備準備進行中試研究.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ValenceOEM后,每月也有固定的磷酸鐵鋰需求.河南環(huán)宇集團和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)廠家.還有一些鋰離子電池生產(chǎn)廠家都已經(jīng)對磷酸鐵鋰系列的電池進行了較長的研究,已經(jīng)獲得了使用經(jīng)驗,市場已經(jīng)逐漸成熟.歐美、臺灣、日本方面對磷酸鐵鋰材料也有很大的需求量,目前磷酸鐵鋰材料在國內(nèi)和國際市場上都處于供不應求狀態(tài),蘇州恒正科技制備的磷酸鐵鋰材料售價高達30多萬/噸,另外,臺灣必翔愿意獨家包銷湖南瑞翔的磷酸鐵鋰材料5年,足見國際市場磷酸鐵鋰的需求之旺盛.據(jù)某公司的一份磷酸鐵鋰生產(chǎn)可行性分析報告估計,至20XX年,鋰離子動力電池總需求量為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遠超出36200噸.綜合上述分析,磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料及電子材料產(chǎn)品,隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展,具有廣闊的市場前景.在未來的兩三年內(nèi),磷酸鐵鋰的市場需求量將達5萬噸以上,尤其是在動力型電池應用方面對磷酸鐵鋰的需求將大幅增加.但目前磷酸鐵鋰還沒有達到像鈷酸鋰這樣的應用廣度,主要原因是鋰離子電池生產(chǎn)廠家沒有穩(wěn)定的貨源供應情況下,也不能進行電池生產(chǎn)線的擴產(chǎn),問題解決的關鍵還是在于磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量的提高和產(chǎn)品質量穩(wěn)定性的解決.解決產(chǎn)品的穩(wěn)定性也正是本技術團隊的優(yōu)勢所在.2.目前消費需求和潛在客戶目前磷酸鐵鋰尚沒有達到大規(guī)模商品化的主要原因是磷酸鐵鋰產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性,這一問題正被某些公司所解決.正由于部分技術問題尚未得到完美解決,磷酸鐵鋰材料目前主要用在高爾夫球場推車用電源,礦燈,電動摩托,電動自行車,動力工具、以及電動汽車23等方面.3.推廣應用領域磷酸鐵鋰的應用領域主要有:(1)儲能設備太陽能、風力發(fā)電系統(tǒng)之儲能設備;不斷電系統(tǒng)UPS;?配合太陽能電池使用作為儲能設備(比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池);(2)電動工具類高功率電動工具(無線);電鉆、除草機等;(3)輕型電動車輛電動機車,電動自行車,休閑車,高爾夫球車,電動推高機,清潔車;混合動力汽車(HEV),近期2-3年的目標;(4)小型設備醫(yī)療設備:電動輪椅車,電動代步車);玩具(遙控電動飛機,車,船);(5)其它小型電器礦燈;植入性的醫(yī)療器械(磷酸鐵鋰無毒性,鋰電池僅鐵鋰可滿足要求);替代鉛酸,鎳氫,鎳鎘,鋰鈷,鋰錳類電池在小型電器上的應用(20XX鎳鎘將全面退出市場);目前已經(jīng)實現(xiàn)的應用:1.8Ah及以下的18650型圓柱電池.應用市場:18650型是一種通用標準,可用于小型電器.全球需求為5000萬個電池/年,折算為正極材料需求600噸.磷酸鐵鋰的總生產(chǎn)能力預計到20XX年底將達到3000-4000噸/年左右.磷酸鐵鋰市場價格目前比較高,國內(nèi)售價為18萬/噸,國外公司和董明的價格為30萬/噸.主要原因有1)鋰源上漲,目前Li2CO3和LiOH等價格均在6.5萬/噸左右,而20XX年價格為3萬多,20XX年初為4萬左右.(2)生產(chǎn)成本高,生產(chǎn)企業(yè)采用LiH2PO4(磷酸二氫鋰)作為鋰源,解決了環(huán)境污染問題,但原材料成本提高.(3)目前這個材料應用主要是出口,正極材料能提供更好的安全性和穩(wěn)定性,價格因素不太敏感.預計近3年內(nèi),將會出現(xiàn)磷酸鐵鋰和錳酸鋰,三元系材料在市場并存的局面,主要看誰能提供批量穩(wěn)定的正極材料,誰就能占領更多的市場份額.預計3年后磷酸鐵鋰的應用將會有一個很大的增加,并將會占據(jù)主導地位.據(jù)國內(nèi)大型鋰離子電池正極材料供應商的預測,磷酸鐵鋰的實際需求有望在三年內(nèi)達到上萬噸/年.3.4競爭性分析主要競爭來自于美國valence、美國A123公司,天津斯特蘭.(1)美國valence公司及在華企業(yè)威能美國Valence公司20XX年開始LiFePO4的產(chǎn)業(yè)化,解決了其電池的倍率放電及低溫性能等問題,并和中國的部分鋰離子電池廠家進行合作,并以OEM方式生產(chǎn)4~10Ah的聚合物電池,同時,在中國蘇州擬建生產(chǎn)基地(威能和威泰),自己生產(chǎn)聚合物電池.但是由于Valence公司面對國內(nèi)的客戶并不出售電池材料.而與其合作的電池廠家利潤空間和主動性受到了限制,因此對能夠提供穩(wěn)定的正極材料的廠家非常渴望.預計近幾年,Valence還不足構成實質競爭.(2)美國A123公司及其在華企業(yè)高博2425A123公司主要從事?lián)诫s金屬離子的LiFePO4材料的商品化運作,但相關網(wǎng)站上涉及技術指標的公開資料不多,部分產(chǎn)品已在臺灣的部分廠家試用,但據(jù)稱無量產(chǎn)能力,且批次穩(wěn)定性差.A123公司與Valence公司類是,也是以OEM的方式和國內(nèi)的一些電池廠家進行合作.A123公司在中國的常州建設生產(chǎn)基地高博.A123公司目前定位為潛在的競爭者.(3)其它企業(yè)的競爭國內(nèi)的其它企業(yè)例如天津斯特蘭,湖南瑞翔,北大先行和恒正納米科技也都進行了中試實驗,但是他們的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品各有不利的方面.其中,湖南瑞翔和北大先行據(jù)稱是較早地完成中試的廠家,但是他們目前尚不能解決產(chǎn)品批次間穩(wěn)定性的問題.他們用的原料和技術路線都不是最具有競爭力.原料主要是運用鐵的有機鹽,工藝存在煅燒時間長,而生產(chǎn)的產(chǎn)品批次間不穩(wěn)定,產(chǎn)品在做成品電池的時候粘著性差.恒正納米科技目前在產(chǎn)量上還未形成規(guī)模,而且在最終產(chǎn)品中為了提高導電性,添加了價格昂貴的Ni、Co和Mn過渡金屬層狀材料;并且廣泛采用進口設備和原材料,因此成本很高.因此他們的產(chǎn)品價格是目前商業(yè)價格的兩倍還要多.天津斯特蘭收購了北京中輝振宇,目前有4條網(wǎng)帶式燒結爐,計劃07年擴產(chǎn)至20條,產(chǎn)品質量已經(jīng)基本成熟,目前產(chǎn)品供不應求,預計3年后會有一定的競爭威脅.總之,目前磷酸鐵鋰產(chǎn)品正處于行業(yè)的萌芽階段,而中國環(huán)境問題突出,能源問題緊張,因此磷酸鐵鋰產(chǎn)品潛在市場巨大,而國內(nèi)外的電池材料廠家要么不具備穩(wěn)定的生產(chǎn)能力要么生產(chǎn)的產(chǎn)品質量存在諸多問題或產(chǎn)量太小.結論:磷酸鐵鋰的生產(chǎn)在近2-3年不會發(fā)生爭奪客戶的競爭,目前的市場現(xiàn)狀是客戶尋找市場.從事磷酸鐵鋰生產(chǎn)(中試或者生產(chǎn))的主要單位(排名不分先后):北大先行完成中試,年產(chǎn)60噸天津斯特蘭(原北京中輝振宇)年產(chǎn)200噸,計劃07年擴產(chǎn)至2000噸/年青島乾運年產(chǎn)30噸山西力之源年產(chǎn)30噸橫店東磁15噸/年中試線建設批準階段山東海霸中試,已購入推板式燒結爐;湖南瑞翔中試完成;計劃07年實現(xiàn)300噸/年產(chǎn)量;后期擴產(chǎn)到1000噸/年深圳比亞迪中試