最新鋰電池行業(yè)研究報告（2019）

1.鋰電池行業(yè)發(fā)展概述

繼2018年燃油車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)增長(cháng)停滯，2019年國內新能源汽車(chē)市場(chǎng)也將迎來(lái)下行。受此影響，動(dòng)力電池裝機量未有太大變化，僅依靠單車(chē)裝機量的提升帶來(lái)小幅增長(cháng)。行業(yè)雖然增長(cháng)停滯，但頭部企業(yè)的市場(chǎng)占有率卻越來(lái)越高，集中度已經(jīng)異常高。此背景下，不少電池企業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)規?；蛳禄?、或停產(chǎn)，退出市場(chǎng)競爭。

國內市場(chǎng)增長(cháng)乏力，但海外市場(chǎng)卻越來(lái)越熱。2019年海外新能源汽車(chē)銷(xiāo)量預計將達到107萬(wàn)輛，同比增長(cháng)近20%，同時(shí)，德國傳統車(chē)企開(kāi)始全力發(fā)展新能源，隨著(zhù)德國政府宣布大幅提高電動(dòng)汽車(chē)補貼,預計未來(lái)幾年海外新能源車(chē)市場(chǎng)將迎來(lái)快速增長(cháng)期。

展望2020年，隨著(zhù)國產(chǎn)特斯拉投產(chǎn)以及眾多外資新車(chē)型上市,動(dòng)力電池供應鏈格局將出現明顯變化，如何在補貼退坡后面對全球化的競爭是國內動(dòng)力電池企業(yè)需要深入思考的問(wèn)題。在這一輪重大變革中， 會(huì )有一大批電池企業(yè)淘汰出局, 也會(huì )有一批優(yōu)秀的企業(yè)大浪淘沙、脫穎而出。

2.鋰離子電池介紹

圖1 主要儲能電池對比圖

鋰離子電池是理想的高比能蓄電池體系。世界上第一款產(chǎn)業(yè)化鋰離子電池是由Goodenough發(fā)明的鈷酸鋰正極與A. Yoshino提出的焦炭負極組合，配合LiPF6的碳酸丙烯酯與碳酸乙酯混合溶劑電解液,由SONY公司于1992年實(shí)現量產(chǎn)，電池比能量為80Wh/kg。

2.1.鋰離子電池的基本原理

鋰離子電池是一-種將電能與化學(xué)能相互轉換的電化學(xué)儲能器件.通過(guò)鋰離子與電子在電極材料中的注入與脫出實(shí)現能量的傳遞與轉換。伴隨著(zhù)鋰離子與電子的傳遞，電池內部材料本征的物理化學(xué)參數如吉布斯自由能、費米面等會(huì )隨之改變,反應在宏觀(guān)電池參數上就是電池電壓的變化以及電池容量的變化。

圖2 鋰離子電池工作原理示意圖

充電過(guò)程中，在外加電場(chǎng)的作用下，鋰離子從電池內部由正極向負極傳輸，電流則經(jīng)由外電路從負極流向正極，電池內部保持電中性(電子同時(shí)經(jīng)由外電路從正極流向負極)。放電過(guò)程則剛好相反，鋰離子與電子從負極回到正極中,外電路電流則從正極流向負極。

常見(jiàn)的LiCoO2石墨體系的電池中，正極材料采用含鋰層狀氧化物L(fēng)iCoO2,負極材料為層狀的天然或人造石墨，電解液為1M LiPF溶液(溶劑體積比為1:1的EC: DMC混合溶液)，隔膜為PPPE或復合隔膜。充放電過(guò)程中正負兩級電

化學(xué)反應如下公式所示。

總反應: LiCoO2+C→Li,C + LixCoO2

正極側反應: LiCoO2←→ Lix CoO2+xLi++xe"

負極側反應: C+xLi+ +xe'←Li,C

這種往復式的脫嵌反應被形容為"Rocking Chair"--搖椅式電池。

圖3 鋰離子電池中的反應機制

除了嵌入式反應外，鋰離子電池中反應機制還包括:兩相反應(Phase transitionmechanism)、轉換反應(Conversion reaction mechanism)、化學(xué)鍵反應(Reversible chemical bonding mechanism)、表面存儲(Surface charging mechanism)、自由基反應(Organic free radical mechanism)、欠電勢沉積(Under potential deposition mechanism)、界面儲存(Interfacial charging mechanism等反應機制。

圖4 鋰離子電池及其他器件中常見(jiàn)的儲鋰機制

2.2.鋰離子電池的組成

通常，鋰離子電池由正極材料(Cathode materials)、負極材料(Anode materials)、隔膜(Separator)以及電解液(Electrolyte)四大部分組成。此外，電池內還包括粘結劑、導電炭黑、集流體、極耳、封裝材料等組成部分，這一部分材料對電池總質(zhì)量及性能影響不及前四種材料，且該部分的研究?jì)热萜蛏a(chǎn)工藝的調控。

鋰離子電池主要材料的選擇應具有一定原則

2.3.鋰離子電池正極材料

為了使鋰離子電池具有較高的能量密度、功率密度,較好的循環(huán)性能及可靠的安全性能，對正極材料的選擇應滿(mǎn)足以下條件：

1)正極材料起到鋰源的作用，它不僅要提供在可逆的充放電過(guò)程中往返于正負極之間的Li+,而且還要提供首次充放電過(guò)程中在負極表面形成SEI膜時(shí)所消耗的Li+；

2)提供較高的電極電位,這樣電池輸出電壓才可能高；

3)整個(gè)電極過(guò)程中，電壓平臺穩定，以保證電極輸出電位的平穩；

4)為使正極材料具有較高的能量密度， 要求正極活性物質(zhì)的電化當量小，并且能夠可逆脫嵌的Li+量要大；

5)Li+在材料中的化學(xué)擴散系數高，電極界面穩定,具有高功率密度，使鋰電池可適用于較高的充放電倍率，滿(mǎn)足動(dòng)力型電源的需求；

6)充放電過(guò)程中結構穩定， 可逆性好，保證電池的循環(huán)性能良好；

7)具有比較高的電子和離子電導率；

8)化學(xué)穩定性好，無(wú)毒，資源豐富，制備成本低。

鋰離子電池正極材料一般為含鋰的過(guò)渡族金屬氧化物或聚陰離子化合物。因為過(guò)渡金屬往往具有多種價(jià)態(tài),可以保持鋰離子嵌入和脫出過(guò)程中的電中性;另嵌鋰化合物具有相對于鋰的較高電極電勢，可以保證電池有較高的電路開(kāi)壓。

一般來(lái)說(shuō)，相對于鋰的電勢，過(guò)度金屬氧化物大于過(guò)渡金屬硫化物。在過(guò)渡金屬氧化物中，相對于鋰的電勢順序為:3d過(guò)渡金屬氧化物>4d過(guò)渡金屬氧化物>5d過(guò)渡金屬氧化物；而在3d過(guò)渡金屬氧化物中，尤以含Co、Ni,Mn元素的鋰金屬氧化物為主。

目前商品化的鋰離子電池中正極普遍采用插鋰化合物，如LiCoO2，其理論比容量274mA·h·g-1，實(shí)際比容量在145mA·h·g-1左右；Li(NiCoMn)O2三元材料，理論比容量與LiCoO2相近，但實(shí)際比容量根據組分的差異而不同;LiMn2O4材料理論比容量148mA·h·g-1，實(shí)際比容量115mA·h·g-1左右；LiFePO4材料，理論比容量170mA·h·g-1，實(shí)際比容量可達150mA·h·g-1左右。

目前正極材料主要發(fā)展思路是在LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等材料的基礎上，發(fā)展相關(guān)的各類(lèi)衍生材料。如在3C和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域廣泛使用的高電壓LiCoO2和高電壓3元材料就是通過(guò)摻雜、包覆等手段提高其高電壓下的結構穩定性。對于LiMn2O4通過(guò)摻雜提高其結構穩定性，改善高溫性能，或者提高其工作電壓。

另外通過(guò)調整材料微觀(guān)結構、控制材料形貌。粒度分布、比表面積、雜質(zhì)含量等技術(shù)手段來(lái)提高材料的綜合性能，如倍率性能、循環(huán)性能、壓實(shí)密度、電化學(xué)、化學(xué)及熱穩定性等。

當前最迫切的是提高材料的能量密度，其關(guān)鍵是提高正極材料的容量或電壓，如多電子體系和5V正極材料研究。對于電極材料而言，能量密度的提高意味著(zhù)鋰離子電池安全性問(wèn)題將更加突出，因此下一代高能量密度鋰離子電池正極材料的發(fā)展除了改進(jìn)自身結構的穩定性外，與高電壓電解質(zhì)的技術(shù)也密切相關(guān)。

圖5 目前重要的鋰離子電池正極材料容量與電壓曲線(xiàn)

目前商業(yè)化使用的鋰離子電池正極材料按結構主要分為以下三類(lèi):①具有六方層狀晶體結構的鋰金屬氧化物L(fēng)iMO2(M-Co.Ni、Mn),屬(R3m)空間群，其代表主要為鈷酸鋰(LiCoO2)和三元鎳鈷錳(NCM)酸鋰、鎳鈷鋁(NCA)酸鋰材料(NCM:LiNixCoyMnzO2,x+y+z=l和NCA:LiNixCoyAlzO2,x+y+z=l);②具有Fd3m空間群的立方尖晶石晶體結構材料，其代表材料主要有4V級的LiMn2O4;③具有聚陰離子結構的化合物，其代表材料主要有正交橄欖石晶體結構的LiFePO4。

其他層狀材料還有高容量富鋰錳基材料，可表示為xLi2MnO3·(1-x)Li2MnO3·(1-x)LiMn,M1zO2，其中M表示出Mn之外的一種或兩種金屬離子。5V級尖晶石材料，代表材料有LiMn1.5Ni0.5O4材料。聚陰離子材料，主要有磷酸鹽和硅酸鹽類(lèi)材料，代表材料有LiFexMn1-xPO4、LiVPO4F、 Li2FeSiO4等。

圖6 常見(jiàn)鋰離子電池正極材料及其性能

2.3.1 LiCoO2 層狀正極材料

LiCoO2是第一代商業(yè)化鋰離子電池的正極材料。完全脫出1molLi需要LiCoO2的理論容量為274mA:h/g,在2.5~4.25V vs. Li/Li的電位范圍內一般能可逆地嵌入脫出0.5個(gè)Li,對應理論容量為138 mA:h/g,實(shí)際容量也與此數值相當。

LiCoO2有低溫合成相和高溫合成相兩種，高溫相呈O3排列，低溫相呈02排列,O3-LiCoO2為熱力學(xué)穩定結構，O沿(001)方向的排布式ABCABC...在亞穩態(tài)的O2-LiCoO2和O1-LiCoO2中0沿(001)方向的排布式分別為ABACABAC..和ABA...在不同的層狀結構中，電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中隨著(zhù)Li含量的不斷變化(Li離子和空位的相互作用)都會(huì )發(fā)生Co和O陣列的重排,導致新相的出現。在O3相LiCoO2中，隨著(zhù)Li'的脫出， 材料會(huì )經(jīng)歷三個(gè)相變過(guò)程。

圖7 LiCoO2結構示意圖

LiCoO2的問(wèn)題及改性

1)高脫鋰狀態(tài) LiCoO2 的問(wèn)題

目前LiCoO2主要應用于傳統3C電子產(chǎn)品。為在更小空間釋放更高能量，LiCoO2正朝著(zhù)高電壓、高壓實(shí)密度的方向發(fā)展。高電壓下可將更多鋰離子從晶體結構中可脫出，比容量可達180-h/g左右，但鋰的大量脫出會(huì )因為結構的破壞而影響電池的循環(huán)性能和安全性能。在高電壓狀態(tài)下，LiCoO2循環(huán)性能變差，容量衰減快的原因主要是高脫鋰狀態(tài)材料發(fā)生相變、晶格失氧，造成結構不穩定;材料與電解液發(fā)生反應，造成

Co的溶解等因素造成。電池循環(huán)性能變差，熱穩定性變差，限制LiCoO2在大型鋰離子電池的應用。

2)LiCoO2的改性

為了提高LiCoO2的性能，目前廣泛采用摻雜、包覆等方法改進(jìn)材料的結構穩定性和表面狀態(tài)，通過(guò)擦汗牛雜Mg、Al、Zr、Ti等元素，包覆ZrO2、Al2O3、SiO2等氧化物，可大大提高LiCoO2在高電壓下的電化學(xué)性能。

2.3.2 LiNiOz 正極材料

鎳酸鋰作為正極材料具備價(jià)格低廉，自放電率低，比容量高，無(wú)污染和對電解液要求不高等優(yōu)點(diǎn)，具有相當大開(kāi)發(fā)潛力。鎳酸鋰擁有兩種晶體結構，分別是立方型結構和六方型結構，其中六方型LiNiO2的晶體結構與LiCO2的晶體結構相同，均為a-NaFeO2型的2D層狀結構。2D層狀結構的LiNiO2晶體中，NiO2為層狀，搭建成了二位隧道供鋰離子自由遷移。

圖8 六方型LiNiO2結構示意圖

鎳酸鋰材料理論比容量為275mAh/g,實(shí)際比容量可達200mAh/g,又具備諸多優(yōu)點(diǎn)，然而制備出完全符合計量比的鎳酸鋰的難度很高，在經(jīng)過(guò)高溫處理時(shí)容易生成不符合計量比的Li-Ni+nO2,有部分Ni?t無(wú)序地分布在本應是鋰離子的

位置上，這種情況嚴重地影響了鎳酸鋰正極材料的電化學(xué)性能。

LINiO2材料存在問(wèn)題及材料改性

在高充電電壓條件下，鋰的過(guò)分脫出時(shí)會(huì )導致LiNiOz結構的破壞，并由此引起容量的衰減和安全性問(wèn)題。LiNiO2 在過(guò)充時(shí)的安全性能差也是制約其商業(yè)化進(jìn)程的主要原因之-。在電池過(guò)充的情況下有大量NiO2形成，不穩定的四價(jià)鎳會(huì )發(fā)生分解反應，反應結果形成產(chǎn)物NiO井釋放出O2。

LiNiO2改性的目的是提高鋰脫出后結構的穩定性，抑制或者減緩相變，提高材料可逆容量的同時(shí)降低容量的衰減速率。改性的主要方法是元素摻雜和表面包覆改性。摻雜時(shí)應考慮以下幾點(diǎn)問(wèn)題:固溶程度;微結構范圍上的均-性;

摻雜離子對結構中三價(jià)Ni的穩定作用。常見(jiàn)摻雜元素Co、Mn、Al、Fe、Ti、Ga、Mg等。

2.3.3 三元復合正極材料

對LiNiO2進(jìn)行Co、Mn共摻雜可以得到LiNixCoyMn1-x-yO2材料,它綜合了鎳、錳、鈷各自所具有的優(yōu)點(diǎn)，和純LiCoO2或LiNiOz相比，具有成本較低、比容量較高、循環(huán)性能穩定等優(yōu)點(diǎn)。

2.3.4 立方尖晶石結構LiMn2O4正極材料

在正極材料研究中，另-受到重視并已經(jīng)商業(yè)化的正極材料是尖晶石LiMn2O4正極材料。LiMn2O4具有三維Li輸運特性。其具有低價(jià)、穩定和優(yōu)良的導電、導鋰性能。其分解溫度高，且氧化性遠低于LiCoO2,即使出現短路、過(guò)充電，也能夠避免燃燒、爆炸的危險。

圖9 尖晶石型LiMn:O4結構示意圖

LiMn2O4的問(wèn)題及改性

LiMn2O4在充放電過(guò)程特別在高溫下錳酸鋰的比容量衰減比較大，嚴重阻礙錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的應用。目前公認LiMn2O4衰減機理由Mn3+引起。由于電解質(zhì)中含有少量水分，與電解質(zhì)中的LiPF。反應生成HF,導致尖晶

石LiMn2O4發(fā)生歧化反應。Mn3+發(fā)生歧化反應生成Mn4+和Mn2+，Mn2+會(huì )發(fā)生溶解，在高溫下其溶解速率加大，造成LiMn2O4結構破壞;充電過(guò)程中Mn2+遷移到負極，沉積在負極表面造成電池短路現象;另一原因是尖晶石LiMn2O4在充放電循環(huán)過(guò)程中發(fā)生Jahn-Teller效應，從而造成容量衰減。

2.3.5 正交橄欖石結構LiFePO4材料

與LiMn2O4和LiCoO2等之前的正極材料不同，LiFePO4材料反應機理為兩相反應(LiFePO4/FePO4),而非固溶體(Li1-xCoO2) 類(lèi)型反應。

圖10 LiFePO4結構示意圖

LiFePO4存在問(wèn)題及改性

LiFePO4雖然結構穩定，循環(huán)和耐過(guò)充/放性能好，安全，無(wú)污染且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但是LiFePO4也有自身的缺點(diǎn)。電子電導比較低，導致其循環(huán)性能以及高倍率充放電性能不是很好;振實(shí)密度比較低，從而影響材料體積比能量。通過(guò)摻雜等手段改變導電機制，降低電荷傳遞活化能，將可能提高材料大電流充放電能力。

2.4.鋰離子電池負極材料

為了使鋰離子電池具有較高的能量密度、功率密度，較好的循環(huán)性能以及可靠的安全性能，負極材料作為鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分受到了廣泛地關(guān)注。對負極材料的選擇應滿(mǎn)足以下條件:

1)嵌脫Li反應具有低的氧化還原電位，以滿(mǎn)足鋰離子電池具有較高的輸出電壓;

2)Li嵌入脫出的過(guò)程中，電極電位變化較小,這樣有利于電池獲得穩定的工作電壓;

3)可逆容量大,以滿(mǎn)足鋰離子電池具有高的能量密度;

4)脫嵌Li過(guò)程中結構穩定性好，以使電池具有較高的循環(huán)壽命;

5)嵌Li電位如果在1.2V vs.Li+/Li以下，負極表面應能生成致密穩定的固體電解質(zhì)膜(SEI)，從而防止電解質(zhì)在負極表面持續還原，不可逆消耗來(lái)自正極的Li;

6)具有比較低的 e和Li+的輸運阻抗，以獲得較高的充放電倍率和低溫充放電性能;

7)充放電后材料的化學(xué)穩定性好，以提高電池的安全性、循環(huán)性，降低自放電率;

8)環(huán)境友好，制造過(guò)程及電池廢棄的過(guò)程不對環(huán)境造成嚴重污染和毒害;

9)制備工藝簡(jiǎn)單，易于規?；?，制造和使用成本低;

10)資源豐富。

根據負極與鋰反應的機理可以把眾多負極材料分為3三大類(lèi):插入反應電極、合金反應電極和轉換反應電極。其中插入反應電極主要是指碳負極、TiO2基負極材料;合金反應電極具體指錫或硅基的合金及化合物;最后一-類(lèi)轉換反應而對鋰有活性的金屬氧化物，金屬硫化物、金屬氫化物、金屬氮化物、金屬磷化物、金屬氟化物等。

圖11 鋰離子電池負極材料

目前負極主要集中在碳負極、鈦酸鋰以及硅基合金類(lèi)材料，采用傳統的碳負極可以基本滿(mǎn)足消費電子、動(dòng)力電池、儲能電池的要求，采用鈦酸鋰作為負極可以滿(mǎn)足電池高功率密度、長(cháng)循環(huán)壽命的要求，采用合金類(lèi)負極材料有望進(jìn)一步提高電池的能量密度。

圖12 商業(yè)化鋰離子電池負極材料及其性能

目前商品化的鋰離子電池負極有兩類(lèi)。一類(lèi)為碳材料，如天然石墨、人工合成石墨、中間相碳微球(MCMB)等。碳材料嵌鋰過(guò)程形成鋰碳層狀化合物L(fēng)ixC6，當x=1時(shí)，其理論比容量372mA·h·g-1，實(shí)際比容量一般可以達到300mA·h·g-1以上，碳材料的主要嵌鋰電位在0.5V以下。與天然石墨相比，MCMB電化學(xué)性能比較優(yōu)越，主要原因是顆粒的外表面均為石墨結構的邊緣面，反應活性均勻，易于形成穩定的SEI膜，有利于Li的嵌入脫嵌。

圖13 石墨結構示意圖

目前市場(chǎng).上的改性天然石墨，是對于天然石墨顆粒邱興華、表面氧化(包括氟化)，表面包覆軟碳、硬碳材料以及表面修飾等。相交于天然石墨，改性后天然石墨的電化學(xué)性能也有了較大的提高，基本可以滿(mǎn)足消費電子產(chǎn)品對電池性能的要求。

此外還有一種具有尖晶石結構的Li4Ti5O12負極材料，其理論比容量為175mA·h·g-1，實(shí)際比容量一般可達到160mA·h·g-1,相對電壓1.5V。雖然工作電壓較高,但由于循環(huán)性能和倍率性能特別優(yōu)異，相對碳材料而言具有安全性方面的優(yōu)勢，但該材料在使用時(shí)易于電解液發(fā)生反應導致脹氣。

圖14 Li4Ti5O12負極材料結構示意圖

下一代高容量負極材料包括Si負極、Sn基合金。然而其面臨的問(wèn)題是其高容量伴隨的高體積變化，為解決體積膨脹帶來(lái)的材料粉化問(wèn)題,常采用合金與碳的復合材料，因此合金類(lèi)負極材料在實(shí)際電池中的容量發(fā)揮受到限制。

2.5.鋰離子電池電解質(zhì)材料

電解質(zhì)的作用是在鋰離子電池內部正負極之間形成良好的離子導電通道。液體電解質(zhì)材料一般應具備如下特性：

1)電導率高，要求電解液黏度低，鋰鹽溶解度和電離度高；

2)Li+導電遷移數高；

3)穩定性高，要求電解液具備高的閃點(diǎn)、高的分解溫度、低的電極反應活性，擱置無(wú)副反應、時(shí)間長(cháng)等；

4)界面穩定，具備較好的正負極材料表面成膜特性，能在前幾周充放電過(guò)程中形成穩定的低阻抗固體電解質(zhì)中間相(solid electrolyte interphase, SEI膜)；

5)寬的電化學(xué)窗口，能夠使電極表面鈍化,從而在較寬的電壓范圍內工作；

6)工作溫度范圍寬；

7)與正負極材料的浸潤性好；

8)不易燃燒；

9)環(huán)境友好,無(wú)毒或毒性??；

10)較低的成本。

非水有機電解液電解質(zhì)包含非水有機溶劑和鋰鹽。由于單一的溶劑很難滿(mǎn)足電解質(zhì)的各項性能要求，所以溶劑主要是幾種性質(zhì)不同的有機溶劑的混合。

2.5.1 溶劑

鋰離子電池電解質(zhì)的性質(zhì)與溶劑的性質(zhì)密切相關(guān)，一般溶劑的選擇應該滿(mǎn)足如下一些基本要求:

1)一種有機溶劑應該具有較高的介電常數ε，從而使其有足夠高的溶解鋰鹽的能力；

2)有機溶劑應該具有較低的黏度， 從而使電解液中Lit更容易遷移；

3)有機溶劑對電池中的各個(gè)組分必須是惰性的，尤其是在電池工作電壓范圍內必須與正極和負極有良好的兼容性；

4)有機溶劑或者其混合物必須有較低的熔點(diǎn)和較高的沸點(diǎn)，換言之有比較寬的液程，使電池有比較寬的工作溫度范圍；

5)有機溶劑必須具有較高的安全性(高閃點(diǎn))、無(wú)毒無(wú)害、成本較低。

從溶劑需要具有較高的介電常數出發(fā)，可以應用于鋰離子電池的有機溶劑應該含有羧基(C==O)、腈基(C==N)、磺?；?S==O) 和醚鏈(-O-)等極性基團。

2.5.1.1 丙烯碳酸酯

丙烯碳酸酯(PC)具有寬液程、高介電常數和對鋰穩定性。作為-種環(huán)狀碳酸酯，它有助于在碳負極表面形成有效的SEI膜，從而阻止電解液與負極材料進(jìn)-步反應。但PC很難作為單一的溶劑應用于鋰電池和鋰離子電池中。此外，使用PC的早期可充放鋰電池存在非常嚴重的安全問(wèn)題.在循環(huán)過(guò)程中, LiT的不均勻沉積會(huì )導致鋰枝晶的形成，隨著(zhù)枝晶長(cháng)大，隔膜被刺穿，造成電池短路。

2.5.1.2 乙烯碳酸酯

相比于PC，乙烯碳酸酯(EC)具有比較高的分子對稱(chēng)性，具有比較高的熔點(diǎn)。EC基的電解質(zhì)相對于PC基的來(lái)說(shuō)，具有較高的離子電導率、較好的界面性質(zhì)、能夠形成穩定的SEI膜，解決了石墨負極的溶劑共嵌入問(wèn)題。EC的高熔點(diǎn)限制了電解質(zhì)在低溫的應用，低溫電解質(zhì)需要開(kāi)發(fā)其它電解質(zhì)體系。

2.5.1.3 二甲基碳酸酯

DMC具有低黏度、低沸點(diǎn)、低介電常數，它能與EC以任意比例互溶，得到的混合溶劑以-種協(xié)同效應的方式集合了兩種溶劑的優(yōu)勢:具有高的鋰鹽解離能力、高的抗氧化性、低的黏度。除DMC外，還有很多其它線(xiàn)性碳酸酯(如DEC、EMC等)也漸漸被應用于鋰離子電池中，其性能與DMC相似。

2.5.1.4 醚類(lèi)溶劑

醚類(lèi)溶劑具有低的黏度、高的離子電導率和相對于PC改善的Li負極表面形貌。主要集中于THF、2-Me-THF、DME和聚醚等，雖然循環(huán)效率有所提高，但是也存在很多問(wèn)題，首先是容量保持率比較差,隨著(zhù)循環(huán)進(jìn)行，容量衰減較快;其次是在長(cháng)循環(huán)過(guò)程中仍然會(huì )有鋰枝晶的產(chǎn)生,導致安全問(wèn)題;此外,醚類(lèi)溶劑抗氧化性比較差，在低電位下很容易被氧化分解。

2.5.2 鋰鹽

盡管鋰鹽的種類(lèi)非常多，如果要應用于鋰離子電池，它需要滿(mǎn)足如下基本要求:

1)在有機溶劑中具有比較高的溶解度， 易于解離，從而保證電解液具有比較高的電導率；

2)具有比較高的抗氧化還原穩定性，與有機溶劑、電極材料和電池部件不發(fā)生電化學(xué)和熱力學(xué)反應；

3)鋰鹽陰離子必須無(wú)毒無(wú)害，環(huán)境友好；

4)生產(chǎn)成本較低，易于制備和提純。

圖15 鋰離子電池常用鋰鹽的物理化學(xué)性質(zhì)

2.5.2.1 六氟磷酸鋰

六氟磷酸鋰(LiPFo)是目前商品鋰離子電池中廣泛使用的電解質(zhì)鋰鹽，雖然它單一的性質(zhì)并不是最優(yōu)的，但是其綜合性能是最有優(yōu)勢的。LiPF在常用有機溶劑中具有比較適中的離子遷移數，適中的解離常數，較好的抗氧化性能和良好的鋁箔鈍化能力，使其能夠與各種正負極材料匹配。但LiPF化學(xué)和熱力學(xué)不穩定，導致溶劑的開(kāi)環(huán)聚合和醚鍵裂解。其次，LiPF 對水比較敏感，痕量水的存在就會(huì )導致LiPF的分解，這也是LiPF6難以制備和提純的主要原因。

2.5.2.2 高氯酸鋰

高氯酸鋰(LiCIO4)由于其價(jià)格低廉、水分不敏感、高穩定性、高溶解性、高離子電導率和正極表面高氧化穩定性-直受到廣泛關(guān)注。研究發(fā)現，LiCIO4基的電解質(zhì)在負極表面形成的SEI膜具有更低的電阻。但它在高溫和大電流充電的情況下很容易與溶劑發(fā)生劇烈反應，其次在運輸過(guò)程中不安全，因此LiCIO4一般在實(shí)驗室應用幾乎不用于工業(yè)生產(chǎn)。

2.5.2.3 六氟砷酸鋰

六氟砷酸鋰(LiAsFo)的各項性能均比較好，與LiPF接近，它作為鋰鹽的電解液具有比較高的離子電導率，比較好的負極成膜性能，且SEI膜中不含LiF,原因是As-F鍵比較穩定，不容易水解，該類(lèi)電解液還具有比較寬的電化學(xué)窗口，曾廣泛應用于鋰一次電池。但是LiAsF6有毒，成膜過(guò)程中會(huì )有劇毒的As()生成，其反應為:AsF6+2eAsF3+3F，并且在一次鋰電池中還存在鋰枝晶的生長(cháng)。

2.5.2.4 三氟甲基磺酸鋰

三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)是一種組成和結構最簡(jiǎn)單的磺酸鹽，它具有比較好的電化學(xué)穩定性，與LiPF接近。相比于羧酸鹽、LiPF和LiBF4來(lái)說(shuō)，磺酸鹽的抗氧化性好、熱穩定性高、無(wú)毒、對水分不敏感。但是它存在的一-些缺點(diǎn)

限制了它的大規模應用:首先是一次電池中鋰枝晶的生長(cháng)問(wèn)題;其次是這種鋰鹽所組成的電解液電導率較低;最后是這種鹽存在嚴重的鋁箔腐蝕問(wèn)題。

2.5.2.5 雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰

雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰(LITFSI) 是-一種酰胺基的鋰鹽，它的結構式為：

LiTFSI具有高的離子電導率，寬的電化學(xué)窗口，能夠抑制鋰枝晶的生長(cháng)作為動(dòng)力電池的添加劑使用，具有改善正負極SEI膜,穩定正負極界面，抑制氣體產(chǎn)生，改善高溫性能和循環(huán)性等多種功能。但是LiTFSI也有其不足之處，它對正極集流體鋁箔存在嚴重的腐蝕，需要加入能夠鈍化鋁箔的添加劑例如LiBF4或含腈基的化合物，才能-定程度上抑制該反應。

2.5.2.6 雙氟磺酰亞胺鋰

雙氟磺酰亞胺鋰(LiFSI)具有與LiTPSI相似的物理化學(xué)性質(zhì)。該鹽具有高熱穩定性，在碳酸酯體系中具有高溶解度，相比于LiPF體系具有較高電導率和遷移數。但是存在腐蝕鋁箔的問(wèn)題，這主要是由合成過(guò)程中引入的CI雜質(zhì)和電

解液中痕量水分造成。該鹽鋁箔腐蝕問(wèn)題可通過(guò)加入LiClO4等添加劑來(lái)解決。

2.5.2.7 雙草酸硼酸鋰

雙草酸硼酸鋰(LiBOB)是配位螯合物，正交晶系，屬于Pnma空間點(diǎn)群。LiBOB還原電位較高，可防止石墨電極PC共嵌入問(wèn)題，也有助在負極表面成膜。但因實(shí)際溶解度較小、電導率較低，可作為添加劑在鋰離子電池中使用。

2.5.3 鋰離子電池的隔膜

鋰離子電池隔膜的作用是將電池的正負極隔開(kāi)，防止正負極接觸而造成短路，允許離子通過(guò)而不讓電子通過(guò),從而完成在充放電過(guò)程中鋰離子在正負極之間的快速傳輸。主要的研究方向為涂層隔膜、有機無(wú)機復合隔膜、新材料體系隔膜等。

2.5.3.1 涂層隔膜

涂層隔膜主要有：

1)以PP微孔膜為基體材料，陶瓷材料為涂層材料，進(jìn)行單面或雙面涂覆;

2)以PE微孔膜為基體材料，陶瓷材料為涂層材料，進(jìn)行單面或雙面涂覆;

3)以聚對苯二甲酸乙二酯膜為基體進(jìn)行涂層改性的隔膜:

4)以耐熱聚合物為涂層的隔膜等。 經(jīng)過(guò)涂層處理的隔膜可以改善耐熱性能，解決親電解液性能，延長(cháng)循環(huán)壽命等，滿(mǎn)足動(dòng)力鋰電池對隔膜的要求

2.5.3.2 有機無(wú)機復合隔膜

聚烯烴類(lèi)有機隔膜在熱穩定性、親液性等方面存在不足，其安全性能有待提升;而有機無(wú)機復合隔膜在生產(chǎn)PE隔膜的過(guò)程中摻入無(wú)機納米粉，在復合膜隔中形成剛性骨架，可達到提高隔膜耐熱性提升動(dòng)力鋰電池的安全性能的目的。

2.5.3.3 新材料體系隔膜

2.5.3.3.1 含氟聚合物隔膜

含氟聚合物隔膜，主要指聚偏氟乙烯(PVDF)隔膜，因為其具有良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩定性、電化學(xué)穩定性、熱穩定性、更強的極性和更高的介電常數,極大地提升了隔膜的親液性，更能滿(mǎn)足動(dòng)力鋰電池的需求。

2.5.3.3.2 纖維素類(lèi)隔膜

纖維素是自然界中分布最廣泛、含量最豐富的可再生資源，具有可降解性、成膜性、無(wú)毒性、良好的相容性、結構穩定、力學(xué)性能優(yōu)良.浸潤性良好及孔隙率高等優(yōu)點(diǎn)。纖維素及其衍生物作為鋰電池隔膜材料逐漸受到關(guān)注。

2.5.3.3.3 聚酰亞胺(PI) 類(lèi)隔膜

PI是綜合性能良好的聚合物之一，具有優(yōu)異熱穩定性能和力學(xué)性能。較高的孔隙率和內在化學(xué)結構使薄膜具有良好離子遷移率和電解液潤濕性，可耐400°C以上的高溫，長(cháng)期使用溫度為-200~300*C，絕緣性能良好。與傳統PP/PE/PP隔膜相比，PI隔膜的溶解溫度高于500C,在350C時(shí)的橫、縱向收縮率為0,極大改善了電池在高溫工作狀態(tài)下穩定性。

2.5.3.3.4 超高相對分子質(zhì)量聚烯烴類(lèi)隔膜

超高相對分子質(zhì)量聚乙烯(UHMWPE)的相對分子質(zhì)量為(35~800)x104，具有其他塑料無(wú)可比擬的耐沖擊、耐磨、耐高溫和耐化學(xué)藥品腐蝕等性能。用UHMWPE制成的鋰電池隔膜的耐熱性能好，閉孔溫度和破膜溫度高，具有很強的抗外力穿刺能力，降低了電池的短路率，延長(cháng)了使用壽命，提高了安全型。

2.5.4 鋰離子電池導電劑

圖16 各類(lèi)導電填料的性能特點(diǎn)

目前，常用的裡離子電池導電劑有碳黑、導電石墨、碳納米管(CNT)和納米碳纖維(VGCF)，常用的鋰離子電池導電劑具有如下特性:

1)導電碳黑的特點(diǎn)是粒徑小，比表面積特別大，導電性特別好，在電池中它可以起到吸液保液的作用，缺點(diǎn)是價(jià)格高，難以分散。

2)導電石墨的特點(diǎn)是粒徑接近正負極活性物質(zhì)的粒徑，比表面積適中，導電性良好，它在電池中充當導電網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)，在負極中，它不僅可以提高電極的導電性，而且可以提高負極的容量。

3)Super-PLi的特點(diǎn)是粒徑小，和導電碳黑差不多，但是比表面積適中，特別是它在電池中以支鏈形式存在，對行成導電網(wǎng)絡(luò )十分有利，缺點(diǎn)是難以分散。

4)碳納米管是近幾年興起的導電劑，它一般管徑在5納米左右，長(cháng)度在10-20微米，它不僅能夠在導電網(wǎng)絡(luò )中充當”導線(xiàn)”的作用，同時(shí)它還具有雙電層效應，發(fā)揮超級電容器的高倍率特性,其良好的導熱性能還有利于電池充放電時(shí)的散熱，減少電池的極化，提高電池的高低溫性能，延長(cháng)電池的壽命。

3.國內鋰離子電池產(chǎn)業(yè)分析

據中國輕I業(yè)信息中心數據，在規模效益上，2019年1-10月，全國規模以上電池制造企業(yè)營(yíng)業(yè)收入6396.1億元，同比增長(cháng)13.5%，實(shí)現利潤總額280.8億元，同比增長(cháng)48.4%。在生產(chǎn)端，2019年1-10月，全國電池制造業(yè)主要產(chǎn)品中，鋰離子電池產(chǎn)量122.8億只，同比增長(cháng)1.8%;，鉛酸蓄電池產(chǎn)量16166.8萬(wàn)千伏安時(shí)，同比增長(cháng)3.3%;原電池及原電池組(非扣式)產(chǎn)量329.0億只，同比增長(cháng)2.8%。

圖17 2019年4-10月份中國規模以上電池企業(yè)鋰電池行業(yè)數據

圖18 2019年4-10月份中國規模以上電池企業(yè)營(yíng)收及同比分析

圖19 2019年4-10月份中國規模以上電池企業(yè)利潤總額及同比增長(cháng)分析

通過(guò)對全國關(guān)于鋰電池行業(yè)正極材料及原料和電池制造規模以上企業(yè)的統計分析發(fā)現，目前國內規模以上的鋰電池相關(guān)企業(yè)290余家，分布在全國31個(gè)省市自治區和直轄市，重點(diǎn)集中分布在江蘇、廣東，深圳、江西、福建、山東、四川和湖南等沿海經(jīng)濟發(fā)達地區與原材料資源豐富的地區。

圖20 2019年中國規模以上企業(yè)統計

結合國家大都市群布局規劃和相關(guān)企業(yè)集中分布地區，我們發(fā)現，鋰電池行業(yè)主要分布在京津冀都市群、長(cháng)三角洲都市群、珠江E角洲城市群、成都-重慶都市群及核心城市群交通運輸沿線(xiàn)，其格局呈南重北輕、東多西少的特點(diǎn)。

圖21 中國鋰電池行業(yè)布局概念圖

在眾多分布地區之間，以珠江三角洲城市群和長(cháng)江三角洲城市群及沿線(xiàn)福建、浙江、江西三省為最，規模以上企業(yè)數量占據國內45%以上，其產(chǎn)值更穩居首位。

圖22 2019年中國規模以上鋰電池生產(chǎn)企業(yè)地域分布

在新能源汽車(chē)行業(yè)市場(chǎng)面臨震蕩的當下，電動(dòng)汽車(chē)作為未來(lái)角逐市場(chǎng)的重要角色，其核心部件鋰電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展也受到廣泛關(guān)注。從統計的規模以上鋰電池生產(chǎn)企業(yè)來(lái)分析，當前國內規模以上鋰電池生產(chǎn)企業(yè)84家，其中主要分布在廣東、深圳、江蘇福建、浙江和山東等經(jīng)濟較發(fā)達的沿海地區，就其產(chǎn)值和市場(chǎng)占有來(lái)看，廣東、福建、深圳及江蘇等省市企業(yè)占有一定的優(yōu)勢，其中，福建省寧德時(shí)代的市占率首屈一指。

4.正極材料行業(yè)分析

圖23 鋰電池正極材料、前驅體企業(yè)數量

在全國范圍內,通過(guò)分析規模以上鋰電池正極材料、前驅體企業(yè)數據，我們發(fā)現，截止到2019年，我國鋰電池正極材料及前驅體企業(yè)106家，其分布較為均衡，其中主要集中在湖南、山東、廣東.浙江、湖北、江蘇四川等地。

圖24 2019年中國鋰電池正極材料原材料企業(yè)數量

從地理分布上來(lái)看，正極材料及前驅體生產(chǎn)企業(yè)主要集中在沿海經(jīng)濟發(fā)達省份、長(cháng)江、黃河和京杭大運河沿岸省份，其分布呈“中間開(kāi)花,東西分肥，南重北輕”的格局。綜合來(lái)看,正極材料及前驅體的生產(chǎn)企業(yè)選址的首要因素應是資源豐富、上游產(chǎn)業(yè)齊備、交通便利、經(jīng)濟活躍的地區。

圖25 正極材料及前驅體生產(chǎn)企業(yè)分布概念圖

正極材料是鋰電池生產(chǎn)的關(guān)鍵材料，目前市場(chǎng).上主流的正極材料多為鈷酸鋰、磷鐵酸鋰及三元鎳鈷錳材料，其上游產(chǎn)品是以四氧化三鈷、硫酸鎳、碳酸鋰、氫氧化鋰等為代表的鈷、鎳.錳等元素無(wú)機鹽化合物，因此鋰電池的出廠(chǎng)價(jià)格和生產(chǎn)成本受到原材料和正極材料及前驅體價(jià)格的綜合影響。

圖26 2019年中國電池級碳酸鋰價(jià)格趨勢圖

圖27 2019年中國電池級氫氧化鋰價(jià)格趨勢圖

2019年，電池級碳酸鋰和氫氧化鋰價(jià)格都呈現下降趨勢，海外鋰鹽價(jià)格逐步下跌，向中國鋰價(jià)靠攏，海內外鋰價(jià)“雙軌制“逐步結束,中國鋰價(jià)是全球鋰價(jià)定價(jià)核心。2018年下半年至今，海外鋰價(jià)自最高的1.6萬(wàn)美元噸，下跌至1.05萬(wàn)美元噸，主要系中國新增鋰鹽供給對全球鋰價(jià)影響。

4.1.三元正極材料市場(chǎng)分析

圖28 2019年典型三元正極材料報價(jià)趨勢圖

從圖28中可以看出，三元正極材料2019年的報價(jià)趨勢隨市場(chǎng)變化波動(dòng)，其中1月份到7月份報價(jià)呈下降趨勢，但隨著(zhù)7月份，印尼政府宣布禁止鎳礦石出口以后，三元正極材料的報價(jià)隨之逐漸升高，直至10月份升至高位區間，但受10月份下游電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)銷(xiāo)量降低的影響，下游鋰電池需求疲軟，進(jìn)而導致三沅正極材料報價(jià)開(kāi)始呈現下降趨勢。

4.2.鈷酸鋰正極材料市場(chǎng)分析

圖29 2019年鈷酸鋰報價(jià)趨勢圖

從圖29中看出，2019年鈷酸鋰價(jià)格總體呈下降趨勢，從1月份高位區間開(kāi)始，鈷酸鋰市場(chǎng)報價(jià)便逐漸下降;在6月份至10月份，鈷酸鋰價(jià)格迎來(lái)小幅回升，初步估計應該是受到印尼限制鎳鈷礦石出口和移動(dòng)電源設備需求增長(cháng)等因素的影響;但是隨著(zhù)全景經(jīng)濟波動(dòng)頻率加快，市場(chǎng)需求疲軟，加之電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)銷(xiāo)量大幅下降，鈷酸鋰價(jià)格再次由高位轉低。

4.3.錳酸鋰正極市場(chǎng)分析

圖30 2019年錳酸鋰市場(chǎng)報價(jià)趨勢圖

錳酸鋰正極市場(chǎng)可以分為動(dòng)力型錳酸鋰市場(chǎng)和容量型錳酸鋰市場(chǎng)，從圖30可以看出看2019年錳酸鋰正極材料市場(chǎng)呈現震蕩走低趨勢。動(dòng)力型錳酸鋰市場(chǎng)在1月份至3月份價(jià)格逐漸升高，但在3月至7月份市場(chǎng)價(jià)格出現小幅震蕩，7月

以后，動(dòng)力型錳酸鋰的市場(chǎng)價(jià)格開(kāi)始走低，初步估計應該與電動(dòng)汽車(chē)財政補貼的調整有關(guān),導致市場(chǎng)對動(dòng)力型錳酸鋰的需求下降;容量型錳酸鋰的市場(chǎng)價(jià)格，在1月至6月份維持穩定，從6月份開(kāi)始，容量型錳酸鋰的價(jià)格開(kāi)始走高，并在7月以后維持高位震蕩穩定，但進(jìn)入11月份，其價(jià)格開(kāi)始呈現走低趨勢，初步估計,容量型錳酸鋰正極材料價(jià)格的變化受到國家能源戰略一電網(wǎng)儲能投資的影響，自6月份左右各地強化電網(wǎng)儲能項目，市場(chǎng)需求逐步增強，但隨著(zhù)11月份國家電網(wǎng)內部發(fā)文規范電網(wǎng)儲能項目的投資，容量型錳酸鋰正極材料的市場(chǎng)需求開(kāi)始降低，其價(jià)格也逐漸呈下降趨勢。

4.4.磷酸鐵鋰正極材料市場(chǎng)分析

圖31 2019年磷鐵酸鋰正極材料報價(jià)趨勢圖

從圖31來(lái)看，2019年磷酸鐵鋰正極材料的價(jià)格成下降趨勢，分析其價(jià)格下降原因，可能跟以下因素有關(guān):相關(guān)企業(yè)對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化、前期布局的產(chǎn)能開(kāi)車(chē)投產(chǎn)導致磷酸鐵鋰正極材料供給過(guò)剩，同時(shí)受到三元正極材料崛起的影響，磷酸鐵鋰正極材料的市場(chǎng)需求開(kāi)始降低。自財政補貼政策調整以后，部分性能不滿(mǎn)足的電極材料和電池開(kāi)始出清,市場(chǎng)上比較有競爭力的電極材料便是磷酸鐵鋰和三元正極材料，相比三元正極材料而言，磷酸鐵鋰雖然能量密度略有不如，但是其成本相對低廉、安全性能較好、材料污染較低等因素使其在接下來(lái)一段時(shí)間有著(zhù)比較好的競爭力?；蛟S正是因為這樣，自5月份開(kāi)始，磷酸鐵鋰市場(chǎng)價(jià)格下降趨勢減緩,價(jià)格逐漸穩定在一定的價(jià)格區間震蕩，具體趨勢如何,仍需要看市場(chǎng)進(jìn)一步選擇。

5.負極材料行業(yè)分析

我國在鋰離子電池負極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢,國內電池產(chǎn)業(yè)鏈從原料的開(kāi)采、電極材料的生產(chǎn)、電池的制造和回收等環(huán)節比較齊整。此外，我國的石墨儲量豐富，僅次于土耳其和巴西。經(jīng)過(guò)近20年發(fā)展，國產(chǎn)負極材料已走出國門(mén),深圳貝特瑞新能源、上海杉杉科技和江西紫宸科技等廠(chǎng)商在負極材料的研發(fā)和生產(chǎn)等領(lǐng)域已處于世界先進(jìn)水平。

圖32 我國已發(fā)布的鋰離子電池負極材料標準表1和正制定修訂標準

由于近幾年鋰電池市場(chǎng)的飛速發(fā)展，負極材料企業(yè)投擴建項目增多,2019年以來(lái)新投產(chǎn)產(chǎn)能及擴建產(chǎn)能11萬(wàn)噸/年正在逐步釋放。數據顯示，截至2019年Q3國內已有負極產(chǎn)能62.71萬(wàn)噸/年,在建及規劃建設產(chǎn)能69.5萬(wàn)噸，多數在建產(chǎn)能將于2020-2021年落地，將造成負極材料市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩。

2019年，鋰電池下游市場(chǎng)中，數碼市場(chǎng)逐漸飽和、增速放緩，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)受補貼紅利消退的影響，市場(chǎng)需求下降,儲能鋰電池雖然發(fā)展潛力巨大，但尚處于市場(chǎng)導入階段，難以作為行業(yè)支撐，電池行業(yè)發(fā)展速度放緩。

同時(shí)，隨著(zhù)電池技術(shù)革新對企業(yè)技術(shù)要求不斷提高，終端市場(chǎng)勢弱,降本壓力、資金壓力不斷加大，造成技術(shù)和資金的門(mén)檻不斷提高，鋰電池市場(chǎng)進(jìn)入了調整期。

隨著(zhù)行業(yè)競爭壓力增加，頭部企業(yè)一方面加大研發(fā)投入,提高產(chǎn)品指標，一方面到電費較低，政策優(yōu)惠的內蒙、四川等地布局石墨化等高成本的生產(chǎn)環(huán)節,降低生產(chǎn)成本,達到降本增質(zhì)的效果，提高市場(chǎng)競爭力。而缺乏資金和技術(shù)的小企業(yè)隨著(zhù)市場(chǎng)競爭力減弱，出局可能性大增,預計未來(lái)兩年市場(chǎng)集中度將會(huì )進(jìn)一步向頭部企業(yè)集中。

5.1.負極原料市場(chǎng)分析

5.1.1 天然石墨市場(chǎng)分析

天然石墨作為我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一，具有不可復制性和不可替代性。天然石墨的應用將以制備石墨烯、電池電極材料、膨脹石墨.氟化石墨和高純石墨為主?！禕P能源統計年鑒2019》數據顯示，2018年世界石墨儲量為30670萬(wàn)噸。隨著(zhù)其他國家找礦工作的深入開(kāi)展，越來(lái)越多的石墨礦床被發(fā)現。中國是天然石墨的生產(chǎn)、消費、出口大國，2018 年我國已探明的天然石墨儲量約7300萬(wàn)噸，位居世界第一。

圖33 2018年全球主要國家天然石墨儲量

近年來(lái)世界天然石墨產(chǎn)量基本保持穩定，BP數據顯示，2017年全球天然石墨行業(yè)產(chǎn)量為86.5萬(wàn)噸，2018年產(chǎn)量增至89.56萬(wàn)噸。中國天然石墨產(chǎn)量長(cháng)期穩居世界第一-, 2018 年中國石墨產(chǎn)量達63萬(wàn)噸，約占世界總產(chǎn)量的70.3%。

圖34 2011-2018年全球天然石墨產(chǎn)量統計圖

目前全球天然石墨大中型礦床主要分布在中國、印度、巴西、莫桑比克、墨西哥等國。2018年中國天然石墨產(chǎn)量達63萬(wàn)噸，其次巴西天然石墨產(chǎn)量為9.5萬(wàn)噸。

圖35 2018年全球主要國家天然石墨產(chǎn)量

從儲產(chǎn)比來(lái)看，中國天然石墨儲產(chǎn)比僅為116，遠低于俄羅斯(871)、莫桑比克(850)及墨西哥(808) 等國家。

圖36 2018年全球主要國家天然石墨儲產(chǎn)比

中國引導著(zhù)天然石墨生產(chǎn)的主流，對國際石墨市場(chǎng)供給起著(zhù)舉足輕重的作用，是地道的石墨生產(chǎn)大國。BP統計數據顯示，2018年中國天然石墨產(chǎn)量達63萬(wàn)噸，占全球比重約為70.3%。

圖37 2011-2018年中國天然石墨產(chǎn)量統計

2019年我國天然石墨市場(chǎng)價(jià)格總體趨穩，其中高端、中端天然石墨價(jià)格在5月份迎來(lái)小幅上漲，之后便維持穩定;低端始末產(chǎn)能過(guò)剩，價(jià)格難以拉高。石墨作為鋰離子電池負極材料,可以顯著(zhù)提高循環(huán)性能和嵌鋰容量，對制備膨脹石墨的插層劑和氧化劑進(jìn)行選擇和優(yōu)化是今后的主要研究方向。

圖38 2019年天然石墨價(jià)格趨勢圖

科學(xué)地利用和保護天然石墨資源，開(kāi)發(fā)高端產(chǎn)品將是必然選擇。低附加值石墨產(chǎn)品仍是天然石墨的主要消費領(lǐng)域，但所占比重會(huì )逐步降低，高附加值石墨產(chǎn)品所占比重將實(shí)現快速增長(cháng)。

5.1.2 人造石墨市場(chǎng)分析

人造石墨類(lèi)似于多晶體。人造石墨種類(lèi)繁多，生產(chǎn)工藝千差萬(wàn)別。廣義上，一切通過(guò)有機物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統稱(chēng)為人造石墨,如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)。泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結劑，經(jīng)過(guò)配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的塊狀固體材料,如石墨電極、熱等靜壓石墨等。

圖40 人造石墨出貨量趨勢圖

近年人造石墨已成為我國負極材料中最主要的材料，2018年中國人造石墨出貨量達13.3萬(wàn)噸,同比增長(cháng)339%,受益于新能源汽車(chē)需求帶來(lái)動(dòng)力電池產(chǎn)量增長(cháng)，人造石墨仍將保持較高增長(cháng)速度，預計到2022年市場(chǎng)出貨量將達到40萬(wàn)噸。

圖41 2019年人造石墨價(jià)格趨勢圖

隨著(zhù)全球動(dòng)力電池市場(chǎng)爆發(fā)，對材料成本、加工性能、能量密度、循環(huán)壽命、快充倍率等因素的綜合要求提升，人造石墨逐步成為鋰電池負極材料的首選。近年來(lái)全球人造石墨市場(chǎng)需求量逐年增加，2018年全球人造石墨需求量達12.7萬(wàn)噸，同比增長(cháng)39.6%，預計到2025年市場(chǎng)需求量將達到42.5萬(wàn)噸。

6.隔膜行業(yè)分析

鋰電池的結構中，隔膜是關(guān)鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

在我國，鋰離子電池原材料已基本實(shí)現了國產(chǎn)化,但是隔膜材料卻主要依靠進(jìn)口，一些制作隔膜的關(guān)鍵技術(shù)被日本和歐美壟斷。隔膜在我國雖已有生產(chǎn)，但是各項指標還達不到國外的水平，甚至達不到使用的要求。

圖42 2014-2018年中國國產(chǎn)、進(jìn)口隔膜需求情況

隔膜價(jià)格自國內實(shí)現量產(chǎn)以來(lái)-直呈現價(jià)格下行趨勢，主要系國產(chǎn)化比例上升，成本大幅下行。2018年濕法隔膜/干法單拉隔膜價(jià)格降幅超過(guò)40%。12um濕法隔膜均價(jià)從2017年的3.4元/平方米下降到2018年同期的2元/平方米，降幅達41.7%。

圖43 2009-2018年中國鋰電池隔膜行業(yè)產(chǎn)品價(jià)格走勢情況

近幾年國內鋰電池隔膜行業(yè)市場(chǎng)規模整體呈現增長(cháng)態(tài)勢，從2009年的5.33億元增長(cháng)到了2018年的41億元。

圖44 2009-2018年中國鋰電池隔膜行業(yè)市場(chǎng)規模情況

2019年，我國隔膜行業(yè)產(chǎn)品價(jià)格基本穩定，偶爾受市場(chǎng)影響，產(chǎn)生小幅震蕩，總體來(lái)看，市場(chǎng)價(jià)格保持穩定。但是隨著(zhù)燃料汽車(chē)和固態(tài)鋰電池技術(shù)的突破與推廣應用，未來(lái)隔膜行業(yè)或將面臨新的變革。

圖45 2019年鋰電池隔膜價(jià)格趨勢圖

7.電池回收市場(chǎng)分析

中國新能源汽車(chē)行業(yè)從2012年開(kāi)始大幅增長(cháng)，產(chǎn)量從2012年1.25萬(wàn)輛增長(cháng)到2018年的122.07萬(wàn)輛，復合增長(cháng)率達到114%。

隨著(zhù)2012~2014年裝車(chē)的動(dòng)力電池退役期臨近，2018年被行業(yè)認為動(dòng)力電池退役潮元年，然而市場(chǎng)上的動(dòng)力電池回收量并沒(méi)有達到“小高峰”，部分電池仍然沒(méi)有得到有效的回收利用。GGll統計2018年動(dòng)力電池的總報廢量達7.4萬(wàn)噸，數碼電池總報廢量達16.7萬(wàn)噸。然而目前市場(chǎng)上動(dòng)力電池的回收量遠低于預期，2018年市場(chǎng)動(dòng)力電池回收量5472噸，只占報廢動(dòng)力電池總量的7.4%；數碼電池的回收量10.63萬(wàn)噸，占總報廢量的63.6%左右，相比較整個(gè)鋰電池報廢市場(chǎng)，回收量預期仍沒(méi)有達到。

圖46 世界范圍內鋰離子電池二次利用市場(chǎng)

2018年2月底工信部等7部委聯(lián)合制定《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》，要求落實(shí)生產(chǎn)者責任延伸制度，汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)承擔動(dòng)力蓄電池回收主體責任。通過(guò)階梯利用、再生利用等辦法，由具備資質(zhì)的企業(yè)按照相關(guān)技術(shù)規范進(jìn)行拆解，從中提取鈷、鎳、錳、鋰等有價(jià)值的金屬，對其他不可利用的殘余物依據環(huán)保法進(jìn)行無(wú)害化處置。

目前國內鋰電池回收數量遠低于總報廢量，主要原因有以下幾個(gè)方面：

1)國內鋰電池回收在渠道、 體系、制度方面不健全，多數廢舊電池未被回收;

2)鋰電池回收法律法規和監管尚需完善;

3)技術(shù)保密、經(jīng)濟效益不明顯等原因，導致廢舊電池無(wú)法進(jìn)行回收再利用處理;

4)達到理論年限需報廢的電池， 由于成本問(wèn)題并未報廢，仍在市場(chǎng)流通。

目前鋰電池回收利用的領(lǐng)域主要分為兩方面：

1)對符合能量衰減程度的電池梯次利用(儲能、低速電動(dòng)車(chē));

2)對無(wú)梯次利用價(jià)值電池進(jìn)行拆解， 回收其中的鎳、鈷、錳、鋰等材料。

動(dòng)力電池的回收利用量遠低于市場(chǎng)理論退出量,造成這一現象的主要原因主要有以下幾個(gè)方面:

1)電池生產(chǎn)廠(chǎng)商責任制不明確，使部分報廢動(dòng)力電池二次流入市場(chǎng);

2)部分動(dòng)力電池由于其他原因被提前處理，并未流入市場(chǎng);

3)成本問(wèn)題使得部分真正退役的動(dòng)力電池仍在市場(chǎng)運行，并未退役;

4)過(guò)去動(dòng)力電池報廢量較少，舊電池匹配難度高;

隨著(zhù)梯次利用領(lǐng)域技術(shù)成熟度低，儲能市場(chǎng)、再利用市場(chǎng)空間并未得到大規模釋放。未來(lái)幾年內中國鋰電池回收市場(chǎng)將具有以下幾方面的發(fā)展趨勢:現階段，鋰電池的回收方式仍將以拆解回收為主；2020-2022年后，伴隨動(dòng)力電池最終報廢壽命臨近，動(dòng)力電池回收量將會(huì )迎來(lái)“高峰”；隨著(zhù)5G的商用化加速、鉛酸電池的大量退役，未來(lái)回收的動(dòng)力電池將在梯次利用領(lǐng)域迎來(lái)快速增長(cháng)，市場(chǎng)可期;未來(lái)隨著(zhù)國家各部門(mén)]相關(guān)政策的逐漸實(shí)施以及終端產(chǎn)品附屬價(jià)值的增加，部分企業(yè)將會(huì )迎來(lái)大的盈利空間。

8.行業(yè)發(fā)展與展望

據彭博新能源財經(jīng)BNEF發(fā)布的《2019年全球鋰離子電池組價(jià)格調研報告》顯示,2019年全球鋰離子電池組的平均價(jià)格為156美元/千瓦時(shí)，較2010年的1100美元/千瓦時(shí)下降87%。預計到2023年，全球鋰離子電池均價(jià)將低至100美元/

千瓦時(shí)左右。

圖47 鋰離子電池組價(jià)格趨勢圖

2019年鋰電池價(jià)格的降低得益于訂單規模的擴大、純電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量的增長(cháng)以及高能量密度陰極射線(xiàn)管的持續普及。此外,新包裝設計的推出和不斷下降的制造成本將在短期內壓低價(jià)格。

報告預測，到2024年，隨著(zhù)總需求量超過(guò)2萬(wàn)億瓦，鋰離子電池將跌破100美元/千瓦時(shí)。到時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)價(jià)格將與內燃車(chē)價(jià)格相差無(wú)幾。但是，這取決于銷(xiāo)售區域和車(chē)輛細分。

BNEF高級儲能分析師兼報告作者詹姆斯弗里斯(James Frith)表示:“根據我們的預測，到2030年，電池市場(chǎng)的年價(jià)值將達到1160億美元，這不包括對供應鏈的投資。但是，隨著(zhù)電池和電池組價(jià)格的下降，相關(guān)企業(yè)應來(lái)突破發(fā)展的同時(shí)消費者將從中獲益。”

圖48 鋰離子電池市場(chǎng)規模

BNEF的分析發(fā)現，隨著(zhù)電池變得越來(lái)越便宜，越來(lái)越多的行業(yè)正在電氣化，如商用車(chē)的電化。這將導致電池規格的進(jìn)一步差異化，商用和高端乘用車(chē)應用可能會(huì )更關(guān)心鋰電池的循環(huán)壽命而不是持續的價(jià)格下跌之類(lèi)的指標。然而,對于大眾市場(chǎng)的乘用電動(dòng)汽車(chē)，電池價(jià)格將仍然是最關(guān)鍵的影響因素。

電池成本的持續下降將通過(guò)減少制造資本支出，新包裝設計和改變供應鏈來(lái)實(shí)現。

BNEF儲能部負責人Logan Goldie Scot表示:“由于制造設備的改進(jìn)以及陰極和電池級能量密度的提高,工廠(chǎng)成本正在下降?，F有設施的擴展還為公司提供了一條低成本途徑來(lái)擴大產(chǎn)能。

隨著(zhù)主要汽車(chē)制造商開(kāi)始生產(chǎn)定制的EV平臺,他們能夠簡(jiǎn)化包裝設計并跨不同EV模型進(jìn)行標準化。簡(jiǎn)化的設計易于制造，并且可以按比例放大以適應更大或更小的車(chē)輛。電池組設計的更改還將允許使用更簡(jiǎn)單的熱管理系統，并可以減少每個(gè)模塊所需的外殼數量。隨著(zhù)汽車(chē)制造商開(kāi)始從單個(gè)平臺的多個(gè)供應商那里采購電池，電池設計的標準化程度也在不斷提高。

隨著(zhù)歐洲市場(chǎng)的電動(dòng)汽車(chē)需求在不斷增長(cháng)，未來(lái)鋰電池及其相關(guān)的電動(dòng)汽車(chē)供應鏈也會(huì )隨之發(fā)生變化。為了爭取更多的市場(chǎng)份額和服務(wù)車(chē)企，電池制造商將越來(lái)越多地在在當地建造工廠(chǎng)。這有助于減少與從國外進(jìn)口電池有關(guān)的某些成本，尤其是運輸成本和進(jìn)口關(guān)稅。

到2024年，鋰電池達到100美元千瓦時(shí)看起來(lái)很有希望，即使在此過(guò)程中無(wú)疑會(huì )出現問(wèn)題。業(yè)內如何進(jìn)一步降低價(jià)格的不確定性越來(lái)越小，到2030年將從100美元/千瓦時(shí)降低到61美元千瓦時(shí)。這不是因為不可能，而是可以采取多種選擇和途徑。

隨著(zhù)電池組能量密度在降低成本過(guò)程中越來(lái)越重要，尋求電極材料突破將成為關(guān)鍵。硅或鋰陽(yáng)極，固態(tài)電池和新陰極材料等新技術(shù)將是幫助降低成本的關(guān)鍵。

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