锂电池正极材料

      锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。

       全球范围来看，锂电池企业主要集中在日本、中国和韩国，相应的锂电池正极材料的生产也主要集中在以上国家。由于锂电池正极材料生产所需的锂、钴、锰、镍等金属资源丰富，消费类电子产品、新能源汽车等锂电池其下游应用市场迅速扩张，近年来中国锂电池正极材料行业不断发展壮大。国内锂电正极材料行业集中度较高，已经形成了以京津地区、长江中下游地区和华南地区三大锂电正极材料产业基地。

       目前，全球正极材料市场基本上呈现中、日、韩“三足鼎立”格局。日、韩是正极材料生产的老牌国家，产业整体技术水平和质量控制能力处在高端水平，在日、韩市场上，主要锂电企业的供应商主要选择日、韩本土正极材料企业。中国的正极材料行业虽然起步较晚，经过近十年的发展，技术水平和产品质量迅速提高，并以较强的成本优势， 迅速占领市场，一些日、韩企业也开始加大采购中国的正极材料。

       我国正极材料生产相对分散，2012 年天津巴莫、湖南杉杉、湖南瑞祥、青岛乾运四家的产量接近国内产量的50%。

三元材料价格居中，同时在循环稳定性、热稳定性和安全性能上有所改善，具有广阔的市场前景。

       正极材料产能继续扩张，对锂盐需求形成直接利好。 统计显示，2012 年国内正极材料产量同比增长近40%，2013-2014 年产能仍将以30%的速度增长，增长动力主要来自三元材料需求量的增加，以及高电压钴酸锂的增量。

      据智研咨询统计，从《2013年中国正极材料产业竞争需求浅析》数据看来，随着中国快速发展的经济对电池新材料需求的增加，以及手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求，中国电池新材料市场将不断扩大。锂电池作为电池未来发展方向，其正极材料市场发展前景看好。同时，3G手机推广和新能源汽车的大规模商业化都将为锂电池正极材^[1]料带来新机遇。

       锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈，尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。在锂电池正极材料领域，任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展，我国企业应加强对正极材料关键技术的研发攻关，取得国际领先地位，增强核心竞争力，在国际竞争中取得优势。

2003 年之前，锂电正极材料以钴酸锂为主，生产企业主要集中在日本。当时便携式电子产品市场的蓬勃发展，锂电正极材料行业发展比较迅速，行业利润水平较高，处于垄断利润状态。2003 年以后，由于我国和韩国锂电正极材料生产企业逐渐兴起，上、下游产业链逐步成熟，行业利润水平有所降低，并逐步进入相对稳定的状态。

        作为最早实现商业化应用的锂离子电池正极材料，其理论容量为274mAh/g，但其实际比容量只有理论比容量的50%－60%，工作电压约为3.6V，放电平稳、循环性能好，是目前应用最广泛的锂离子二次电池正极材料，并广泛应用在小型低功率便携式电子产品上。

        2012年全球钴酸锂销量为31200吨，占全部正极材料的52.5%，在整个正极材料市场中占据了绝对重要的地位。随着正极材料技术的不断成熟，三元材料和磷酸铁锂等正极材料对钴酸锂的替代逐步加快，赛迪顾问认为钴酸锂在锂离子电池正极材料中的地位将逐步降低，但受益于新能源汽车对动力电池需求的加剧，钴酸锂正极材料的绝对数额在未来两年内还是会保持一定程度的上升，且其在正极材料中仍处于主导地位。

        国内目前钴酸锂主要集中在中端市场，这个市场的特点要求产品质量好和稳定，同时具有较大的价格弹性。由于终端消费品过去需求增长迅速，导致钴酸锂价格一度暴涨，最高攀至60万/吨，受全球经济不景气影响目前回落到20万/吨以下。中国的正极材料企业产品同质化严重，产能相对过剩，导致竞争异常激烈，钴酸锂产品的毛利润也从2009年的15%以上降低到目前的8%左右。

        从行业发展的格局看，行业利润有向少数竞争实力强的锂电正极材料企业集中的趋势，主要原因在于随着和锂电大客户的合作进一步加深，锂电正极材料生产企业的规模效应不断体现。

        另外，锂电池生产企业对锂电正极材料性能的要求不断提高，新型号钴酸锂产品和锂电正极材料的新品种：如多元材料、锰酸锂和磷酸亚铁锂也得到陆续开发。^[2]锂电正极材料行业内具有较强研发能力和质量控制能力的企业通过快速开发和推广新产品，可以争取到更高的利润空间。

        锂电池相关政策陆续出台推动着产业上下游企业如雨后春笋般成立。锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成，正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。^[3]

        发布的《2014-2018年中国锂电池正极材料行业发展前景与投资预测分析报告 》显示，目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。

        随着我国经济的快速发展，对电池新材料需求的不断增加，再加上手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求，我国电池新材料市场将不断扩大。锂电池作为电池未来发展方向，其正极材料市场发展前景看好。同时，3G手机推广和新能源汽车的大规模商业化都将为锂电池正极材料带来新机遇。

        前瞻网指出，虽然锂电池正极材料具有广阔的市场，前景十分乐观。但锂电池正极材料还存在一定的技术瓶颈，尤其是它的电容量高与安全性能强的优势还未充分发挥出来。

        实际上，在锂电池正极材料领域，任何微小的技术革新都有可能掀起新一轮的市场拓展，我国企业应加强对正极材料关键技术的研发攻关，取得国际领先地位，增强核心竞争力，在国际竞争中取得优势。

 　　锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。 　　锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3: 1~4：1）,因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。

采用微波干燥新技术干燥锂电池正极材料，解决了常规锂电池正极材料干燥技术用时长，使资金周转较慢，并且干燥不均匀，以及干燥深度不够的问题，具体特点有： 1、 采用锂电池正极材料微波干燥设备，快捷迅速，几分钟就能完成深度干燥，可使最终含水量达到千分之一以上 2、 采用微波干燥锂电池正极材料，其干燥均匀，产品干燥品质好。 3、 采用微波干燥锂电池正极材料，其高效节能，安全环保。 4、 采用微波干燥电池正极材料，其无热惯性，加热的即时性易于控制。微波烧结锂电池正极材料具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能。synotherm注册资金2008万，是全球知名的工业微波窑炉装备制造商和工业微波加热解决方案提供商

锂电池的结构

　　锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等）方形电池结构

圆形电池结构

及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 　　单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。

目前锂电池能量密度低。首先，E6电动汽车的铁锂电池组的重量为400公斤，插电式普锐斯的电池为220公斤。能量密度低，车重了，空间也小了，需要发现电池新材料。其次，电池续航能力差，声称续航达到100公里以上的都是指理想状态，实际路面续航都是60公里左右，如果在北京这样的拥堵大城市，60公里不够。第三个是安全性较差，这个问题尚存争议，因为做电池的材料都不稳定，的确容易爆炸。

锂电池负极材料把握动力电池安全性命脉，在锂离子电池负极材料中，除石墨化中间相碳微球(MCMB)、无定形碳、硅或锡类占据小部分市场份额外，天然石墨和人造石墨占据着90%以上的负极材料市场份额。在2011年的负极材料市场统计中显示：负极材料的全球总产量应用达到32000吨，相比去年同期增长28%，其中天然石墨和人造石墨负极材料两者占据了89%的市场份额，而随着这几年由于电子产品的增速，特别是手机平板电脑领域里锂离子电池应用的增加,导致相应的电池正负极材料这几年产能迅猛上升，石墨负极材料从2009年到2011年连续三年的增速都达到25%以上。

2013年全球隔膜需求量可达5.63亿平方米，为2011年市场容量的1.41倍，产值约17亿美元。国内隔离膜市场需求2011年约1.28亿平方米。我国锂电产品已经占到全球约30%的市场份额。国内隔离膜市场需求与锂电市场同步增长。

目前国内隔离膜用量80%依靠进口，对国产隔离膜的需求还有很大的空间。国产隔离膜在国内市场的占比将快速上升，2013年国产隔离膜在国内市场的份额预计将超过30%，2015年将超过40%。

综合来看，锂离子电池正极材料的发展方向是磷酸铁锂。虽然国内磷酸铁锂正极材料的研发如火如荼，但缺乏原始创新技术。锂离子电池负极材料未来有两个发展方向——钛酸锂材料和硅基材料。国内近年来开发的硅基材料基本能达到高比容量、高功率特性和长循环寿命的要求，但产业化还须突破工艺、成本和环境方面的制约。我国在锂离子电池隔膜国产化方面已取得一定成绩，但要实现高端产品的大规模生产仍有较长的路要走。六氟磷酸锂在锂离子电池电解质中占有绝对的市场优势，但我国基本上受制于日本技术，自主研发实力薄弱。

^[4]利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，覆碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上。它能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。

涂层分水性（水剂体系）和油性（有机溶剂体系）两种类型。

导电涂层涂碳铝箔/铜箔的性能优势

1.显著提高电池组使用一致性，大幅降低电池组成本。如：

· 明显降低电芯动态内阻增幅 ;

· 提高电池组的压差一致性 ;

· 延长电池组寿命 ;

· 大幅降低电池组成本。

2.提高活性材料和集流体的粘接附着力，降低极片制造成本。如：

· 改善使用水性体系的正极材料和集电极的附着力；

· 改善纳米级或亚微米级的正极材料和集电极的附着力；

· 改善钛酸锂或其他高容量负极材料和集电极的附着力；

· 提高极片制成合格率,降低极片制造成本。

好电科技。锂电池正极材料

                                                                               涂碳铝箔与光箔的电池极片粘附力测试图

                  使用涂碳铝箔后极片粘附力由原来10gf提高到60gf（用3M胶带或百格刀法），粘附力显著提高。

3.减小极化，提高倍率和克容量，提升电池性能。如：

· 部分降低活性材料中粘接剂的比例，提高克容量；

· 改善活性物质和集流体之间的电接触；

· 减少极化，提高功率性能。

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                                                                                                              不同铝箔的电池倍率性能图

                                                                                其中C-AL为涂碳铝箔，E-AL为蚀刻铝箔，U-AL为光铝箔

4.保护集流体，延长电池使用寿命。如：

· 防止集流极腐蚀、氧化；

· 提高集流极表面张力，增强集流极的易涂覆性能；

· 可替代成本较高的蚀刻箔或用更薄的箔材替代原有的标准箔材。

好电科技。锂电池正极材料

                                                                                                               不同铝箔的电池循环曲线图（200周）

                                                                              其中（1）为光铝箔，（2）为蚀刻铝箔，（3）为涂碳铝箔

混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%，是整个生产工艺中最重要的环节。锂离子电池的电极制造，正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成；负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。在正、负极浆料中，颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动，因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要，浆料分散质量的好坏，直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。