【正文】 5. 磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)作為新能源的綠色能源產(chǎn)業(yè)，受到國家的高度重視，被列入國家“ 863” 計(jì)劃、 “ 973” 計(jì)劃、“十一五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)支持的領(lǐng)域。 我國動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)存在問題 2022/8/24 1. 對(duì)于這樣一個(gè)處于即將井噴的電動(dòng)汽車行業(yè)，關(guān)鍵技術(shù)在動(dòng)力 電池這一塊，動(dòng)力電池利潤率達(dá)到 30%到 40%，其中電池材料利潤 是最高的，其中正極材料目前是整個(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的核心。 2. 我國動(dòng)力電池生產(chǎn)設(shè)備比較落后，很多企業(yè)將注意力放在材料上，忽略了制造裝備的改善。 1. 國外的動(dòng)力電池采用自動(dòng)化生產(chǎn)方式，而國內(nèi)多以手工和半自動(dòng)為主，不具備批量生產(chǎn)能力，精細(xì)度不高。 2022/8/24 純電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)原理圖 2022/8/24 鋰電池成本分析 更具體來看，按照鋰電池組合程度，可分為鋰電池單元、鋰電池模塊、鋰電池組 /包，其原材料成本、制造成本等 。 ? 國內(nèi)企業(yè)在鎳氫動(dòng)力電池市場(chǎng)的機(jī)會(huì)窗較小，日本企業(yè)從混合動(dòng)力汽車到鎳氫動(dòng)力電池已建立絕對(duì)主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)；鎳氫動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模繼續(xù)成長的時(shí)間窗只有 3年左右；并且鎳氫市場(chǎng)總?cè)萘坑邢?，高峰期估?jì)不會(huì)超過 20億美元。從更長遠(yuǎn)來看，鎳氫無法應(yīng)用在 PHEV、 EV上。 2022/8/24 動(dòng)力電池分類 （從材料來分） 2022/8/24 動(dòng)力電池原材料技術(shù)分析（一） 1. 鉛酸電池由于自身性能限制了動(dòng)力電源的發(fā)展且存在鉛污染，逐漸推出市場(chǎng)； 2. 鎳鎘也存在鎘污染，記憶效益嚴(yán)重，也基本推出動(dòng)力電池市場(chǎng)； 3. 鎳氫電池是鎳鎘電池的改進(jìn)，比能量能達(dá)到 60－ 80Wh/kg，且具有充電速度快、基本無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染，安全性高的特點(diǎn)，目前作為汽車動(dòng)力電池的生產(chǎn)技術(shù)基本成熟。 ?Plug－ in HEV中的 EV運(yùn)行模式： 電池需要單獨(dú)運(yùn)行和單獨(dú)充電，稱為荷電耗盡型（ CDB型 ， Charge Depleting）；要求電池提供的能量可以確保單獨(dú)運(yùn)行的 距離為 10－ 40英里，且在 1000深循環(huán)中得到保持； ?Pure EV模式： 全電工作和充電要求；稱為荷電耗盡（ DC charge depleting）單一 型；要求在 1000次深循環(huán)中，可以輸出確保車輛行使 300英里以上 的距離，對(duì)電池的要求屬于能量型。 ： 計(jì)量功能是對(duì)電池在使用過程中的 SOC狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)報(bào)告，從理論上 來講，電池的電壓和容量存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過在使用過程中的 SOC數(shù) 據(jù)和理論的 SOC數(shù)據(jù)來對(duì)比，判斷電池的壽命。 這個(gè)就需要電池管理系統(tǒng)的檢測(cè)精度提高，這樣可以很敏感地探測(cè)電壓，可以極好的防止過充。動(dòng)力鋰電池發(fā)展需要電池生產(chǎn)工藝控制水平的提高，科學(xué)的電池篩選和配組方法及有效的電池管理系統(tǒng)共同推動(dòng)。對(duì)于電池組而言，在成組之前就需要單體電池的電性能基本一致，在使用過程中也需要保持各個(gè)單體電池的性能一致性，這樣電池才能盡量發(fā)揮 1＋ 11的效果。 目前，單體動(dòng)力鋰電池已經(jīng)基本具備推廣應(yīng)用條件，但現(xiàn)有的成組技術(shù)、成組應(yīng)用技術(shù)和設(shè)備水平還不成熟。 ?磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率較低，建議采用小電流制度活化，這個(gè)是大有益處的。 ?關(guān)于注液后的活化問題，鈷酸鋰電池體系采用高溫老化，對(duì)于鐵鋰能否采 用類似的辦法我們還需要深入探討。 ?關(guān)于極片的壓實(shí)密度問題，這個(gè)參數(shù)與面密度有著密切的關(guān)系，極片的烘烤 溫度也有重要影響。 ? 關(guān)于加工性能的問題，就是通過溶劑 NMP的量來大體判斷， NMP的用量越 大，材料的比表面越大，反映出來的加工性能表現(xiàn)越不理想。 ?國內(nèi)電解液生產(chǎn)廠家所用 LiPF6基本都從日本企業(yè)采購，只有天津金牛擁有 80噸產(chǎn)能， 全部自用。 二：電解液國內(nèi)市場(chǎng)狀況 國內(nèi)鋰離子電解液生產(chǎn)企業(yè) From：申萬研究 2022 面向高端市場(chǎng) 2022/8/24 ?核心原材料 LiPF6有待突破。 ?目前商用鋰離子電池以 EC2DMC為溶劑，以 LiPF6為鋰鹽，具有較高的離子導(dǎo)電率與較好的電化學(xué)穩(wěn)定性。 ?目前，隔膜的市場(chǎng)價(jià)格一般在 100萬元 /噸左右。 ?世界前三大隔膜生產(chǎn)商日本 Asahi(旭化成 ) 、美國 Celgard 、 Tonen(東燃化學(xué) )都有很強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。 ?隔膜技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)以及基體材料。 碳酸鋰技術(shù)市場(chǎng)狀況 2022/8/24 年產(chǎn) 200噸磷酸鐵鋰設(shè)備和原材料預(yù)算 2022/8/24 鋰電池原材料 — 隔膜 一：基本介紹 ?隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。 磷酸鐵鋰上游產(chǎn)業(yè) 2022年全球碳酸鋰產(chǎn)量 全球鋰儲(chǔ)量餅圖 2022/8/24 1. 碳酸鋰按照純度可以分為工業(yè)級(jí) 98～ 99％、醫(yī)藥級(jí) ％、電池級(jí) ％、 高純級(jí) ～ ％，國內(nèi)廠商生產(chǎn)碳酸鋰主要集中在工業(yè)級(jí)別，電池級(jí) 產(chǎn)能占總產(chǎn)能的 1/3。 3. 在材料制備過程中，導(dǎo)電碳包覆是 LiFePO4制備過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。 ?缺點(diǎn)：水熱合成法制備的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中常常存在著鐵的錯(cuò)位，生成了亞穩(wěn)態(tài) FePO4 ，影響了產(chǎn)物的化學(xué)及電化學(xué)性能。 水熱合成法屬于濕法范疇，它是以可溶性亞鐵鹽、鋰鹽和磷酸為原料，在水熱條件下直接合成 LiFePO4 ，由于氧氣在水熱體系中的溶解度很小，水熱體系 LiFePO4 的合成提供了優(yōu)良的惰性環(huán)境。此外 ，氨氣的產(chǎn)生不利于環(huán)保 ，應(yīng)進(jìn)一步增加尾氣處理設(shè)備。下面我們來了解幾種工藝法，比較一下各自的優(yōu)缺點(diǎn)： 1. 高溫固相法 高溫固相法是磷酸鐵鋰生產(chǎn)的主要方法，也是最成熟的方法 。 ?每一部電動(dòng)汽車有大約 200300公斤重的鋰電池，這些鋰電池需 要 60公斤的磷酸鐵鋰，年產(chǎn) 100萬輛電動(dòng)汽車每年就需要 6萬噸磷 酸鐵鋰。 ?全國磷酸鐵鋰廠商產(chǎn)能約 6400噸，但實(shí)際量產(chǎn)數(shù)遠(yuǎn)低于產(chǎn)能 數(shù)，不足產(chǎn)能的 1/10。 2022/8/24 目前國際上在磷酸鐵鋰領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)主要有 3家，分別是 美國的 A123，加拿大的 Phostech以及美國的 Valence，掌握較為 成熟的量產(chǎn)技術(shù)。 2022/8/24 正極材料 —— 磷酸鐵鋰與錳酸鋰的電性能比較 生產(chǎn)鋰離子動(dòng)力電池必然要對(duì)正極材料進(jìn)行選擇。 4. 磷酸鐵鋰電池低溫性能差。 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點(diǎn)分析（四） : ?缺點(diǎn) 3. 振實(shí)密度較低。 高效率輸出 工作溫度范圍廣 2022/8/24 磷酸鐵鋰的特點(diǎn)分析（三） : ?缺點(diǎn) 1. 導(dǎo)電性差：目前在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過在前驅(qū)體添加有機(jī)碳源和高價(jià)金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來改善材料的導(dǎo)電性（ A12煙臺(tái)卓能正采用這種方法），研究表明，磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率提高了 7個(gè)數(shù)量級(jí)，使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導(dǎo)特性。 2. 比容量大，高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為 2～ 5C、連續(xù)高電流放電可達(dá) 10C，瞬間脈沖放電（ 10S）可達(dá) 20C； 3. 工作溫度范圍寬廣（ 20 ℃ —— ＋ 75 ℃ ），高溫時(shí)性能良好：外部溫度 65℃ 時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá) 95℃ ，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá) 160℃ ，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好； 4. 即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好； 5. 極好的循環(huán)壽命，經(jīng) 500次循環(huán)，其放電容量仍大于 95%；實(shí)驗(yàn)室制備的磷酸鐵鋰單體電池在進(jìn)行 IC的循環(huán)測(cè)試時(shí)，循環(huán)壽命高達(dá) 2022次。 ?其特色是不含貴重元素，原料價(jià)格低且磷，鐵，鋰在地球上 的資源含量豐富，供料不會(huì)存在很大問題。 2022/8/24 ： 在上游原材料中，正極材料是鋰電池中最為關(guān)鍵的原材料， 直接決定了電池的安全性能和電池能否大型化，同時(shí)也是鋰電池成本占比最高的材料，約占鋰