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鋰電池材料概述

鋰離子電池：是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

鋰電池材料主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液四大材料組成，此外還有電池外殼。

鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過二十年的發(fā)展已經(jīng)形成了一個專業(yè)化程度高、分工明晰的產(chǎn)業(yè)鏈體系。

正負(fù)極材料、電解液和隔膜等材料廠商為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的上游企業(yè)，為鋰離子電芯廠商提供原材料。

電芯廠商使用上游電芯材料廠商提供的正負(fù)極材料、電解液和隔膜生產(chǎn)出不同規(guī)格、不同容量的鋰離子電芯產(chǎn)品;模組廠商根據(jù)下游客戶產(chǎn)品的不同性能、使用要求選擇不同的鋰離子電芯、不同的電源管理系統(tǒng)方案、不同的精密結(jié)構(gòu)件、不同的制造工藝等進(jìn)行鋰離子電池模組的設(shè)計與生產(chǎn)。

鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用包括消費電子產(chǎn)品、電動交通工具和工業(yè)儲能等，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖如下：

二鋰電池行業(yè)生命周期

鋰電池的容量比高，重量輕，循環(huán)次數(shù)多，材料環(huán)保，被廣泛應(yīng)用在消費電子、動力和儲能市場。近年來，隨著智能手機的普及以及新能源汽車的興起，鋰電池市場需求快速增長，從業(yè)企業(yè)、電池產(chǎn)能產(chǎn)量持續(xù)增加，從行業(yè)生命周期的階段來看，鋰電池行業(yè)目前正處于快速成長期。

鋰電池行業(yè)成長期階段主要呈現(xiàn)以下幾個特點：

1、需求持續(xù)快速提升;

2、應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大;

3、各項標(biāo)準(zhǔn)、各項工藝尚不統(tǒng)一;

4、從業(yè)企業(yè)不斷增加;

5、產(chǎn)品價格持續(xù)下降;

6、規(guī)模優(yōu)勢企業(yè)逐步體現(xiàn)。

三鋰電池材料行業(yè)市場現(xiàn)狀

1、正極材料

20xx-20xx年，鋰電池正極材料增長主要由手機、平板、移動電源等帶動，但歷年增速呈下滑態(tài)勢，由此說明數(shù)碼市場增速開始趨于飽和。20xx年，受新能源汽車動力電池爆發(fā)帶動，正極材料市場增長強勁，20xx年，中國正極材料產(chǎn)量達(dá)11.3萬噸，同比增長49%。

隨著新能源汽車需求量的不斷快速增加，鋰電池需求亦將快速增長，然消費電子領(lǐng)域飽和度提高，鋰電池需求增速放緩。整體來看，20xx年，中國正極材料產(chǎn)量增速將有所放緩，全年產(chǎn)量將達(dá)15萬噸。

2、負(fù)極材料

負(fù)極材料技術(shù)相對比較成熟，且其集中度較高，產(chǎn)能由日本向中國轉(zhuǎn)移比較明顯。目前負(fù)極材料以碳素材料為主，占鋰電池成本較低，在國內(nèi)基本全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。從區(qū)域看，中國和日本是全球主要的產(chǎn)銷國，動力電池企業(yè)采購負(fù)極主要來自于日本企業(yè)。

20xx年，全球負(fù)極材料總體出貨量為11.08 萬噸，同比增長29.59%。其中中國負(fù)極材料的出貨量達(dá)到7.28 萬噸，同比增長41.1%，占比高達(dá) 66%。近幾年，隨著中國生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，中國又是負(fù)極材料原料的主要產(chǎn)地，鋰電負(fù)極產(chǎn)業(yè)不斷向中國轉(zhuǎn)移，市場占有率不斷提高。

3、隔膜材料

從全球鋰離子電池隔膜市場來看，目前世界上只有美國、日本、韓國等少數(shù)幾個國家擁有行業(yè)領(lǐng)先的生產(chǎn)技術(shù)和相應(yīng)的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)。 20xx年，全球隔膜出貨量為 15.5 億平米，同比增長 42.67%，其中濕法隔膜為 9.06億平，占比58.53%;中國隔膜出貨量6.28億平米，同比增長49.5%，其中，濕法隔膜產(chǎn)量僅為2.38億平米，同比增長90.5%。中國國產(chǎn)隔膜仍以干法為主，但是濕法出貨量增速正在加快。

4、電解液

20xx年，全球電解液整體產(chǎn)量為11.1萬噸，同比增長34.3%;中國電解液產(chǎn)量為6.9萬噸，同比增長52.7%;從增長速度來看，中國電解液產(chǎn)量的增長速度明顯高于全球。

四鋰電池材料技術(shù)特點及技術(shù)趨勢

鋰離子電池產(chǎn)業(yè)需要多項技術(shù)整合，包括電化學(xué)技術(shù)，生產(chǎn)技術(shù)、電子技術(shù)、材料開發(fā)技術(shù)等。鋰離子電池不僅在理論上需要不斷開發(fā)，對生產(chǎn)要求也相當(dāng)高，必須要借助良好的設(shè)備和廠房條件以及高素質(zhì)的技術(shù)工人，才能生產(chǎn)出合格的鋰離子電池。

從原材料的技術(shù)壁壘上看，鋰離子電池行業(yè)技術(shù)上隔膜>正極材料>電解液>負(fù)極材料。但目前一直阻礙鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用發(fā)展的戰(zhàn)略核心問題是正極材料，一方面正極材料在鋰離子電池中所占成本最高，降低正極材料的成本利于鋰離子電池推廣應(yīng)用，另一方面正極材料是鋰離子電池電化學(xué)性能的決定性因素，目前正極材料尚不能完全滿足下游電動交通工具和工業(yè)儲能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用要求。

正極材料是鋰離子電池最為關(guān)鍵的原材料，不同的正極材料性能各有利弊，根據(jù)下游產(chǎn)品的需求，選擇的正極材料品種不盡相同。消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域鋰離子電池正極材料的性能需求側(cè)重鋰離子電池能量密度和安全性，鈷酸鋰為目前消費類電子產(chǎn)品鋰離子電池主要的正極材料;動力電池正極材料的性能需求為高電壓、高能量、高功率和寬溫度范圍，磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料是目前動力鋰離子電池正極材料的主要原材料，其中三元材料是未來動力電池正極材料的趨勢;在動力電池方面，鈦酸鋰是新的發(fā)展方向。

負(fù)極材料技術(shù)與市場均較為成熟，主要以碳素材料為主，石墨類負(fù)極材料在負(fù)極材料中處于絕對主流的優(yōu)勢。常規(guī)石墨負(fù)極材料的倍率性能已經(jīng)難以滿足鋰離子電池下游產(chǎn)品的需求。在消費類電子產(chǎn)品方面，需要提高電池的能量密度，以硅-碳(Si-C)復(fù)合材料為代表的新型高容量負(fù)極材料是未來發(fā)展趨勢。

隔膜的生產(chǎn)技術(shù)壁壘最高，市場上的隔膜材料主要是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)為主的聚烯烴類隔膜。未來隔膜行業(yè)發(fā)展趨勢是更輕薄、更安全。隨著鋰離子電池在消費類電子產(chǎn)品、電動汽車等應(yīng)用領(lǐng)域的快速增長，鋰離子電池隔膜要為未來的市場爆發(fā)提前布局，需要在產(chǎn)品的性能和品質(zhì)上有所突破，隔膜未來發(fā)展趨勢是滿足高功率、大容量、長壽命循環(huán)和安全可靠等性能要求。

電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料組成，在一定條件下，按一定比例配制而成的，其中電解質(zhì)在電解液成本中比重最大，也是電解液中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)，目前主要被日韓壟斷。六氟磷酸鋰是目前市場上主要的鋰離子電池電解質(zhì)，目前我國六氟磷酸鋰的國產(chǎn)化水平正在快速提高。未來電解液的發(fā)展趨勢是滿足高電壓、寬溫度范圍、安全性更高的性能要求。

目前從技術(shù)發(fā)展方向看，有以下三大趨勢：(1)發(fā)展電動汽車用大容量鋰離子動力電池;(2)開發(fā)和使用新的高性能電極材料，尤其是高性能正極材料的開發(fā);(3)進(jìn)一步降低鋰離子電池的成本和提高電池的安全性能。