锂电池市场调查报告

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在江苏省设有生产基地，在日元坚挺、本土能源紧张、中日两国锂离子电池制造工艺成熟度差距逐渐缩小的大背景下，纷纷扩大在中国的锂离子电池产能，这直接导致江苏省占有率提升5.5%。　　3、在智能手机的冲击下，山寨手机的市场占有率每况愈下，而广东一带有很大一部分电芯厂是给山寨手机供货，因此受冲击最大；长三角、环渤海地区的电芯厂主要以动力电池为主，受到冲击较小。软包锂离子电池　　锂离子电池根据形状分类，有圆柱形、方形（钢壳、铝壳）、软包（又称聚合物锂离子电池）三大类型。高工锂电产业研究所统计，2010年圆柱、方形、软包的市场占有率分别为35%、45%和20%；然而2012年上半年的三者的占有率变为40%、30%和30%。　　在近两年时间里，软包锂离子电池的产量增长近1倍，其性能优势主要表现在：1、安全性能好，出现短路等问题时只发生鼓涨；2、厚度小，采取叠片的形式，空间利用率更高，能做得更薄；3、重量轻，采用铝箔包装，比钢壳、铝壳轻40%；4、容量大，空间利用率高，可减少非活性物质用量；5、外形可定制，可为配套产品量身订做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量等。　　凭借软包锂离子电池众多的性能优势，其在智能手机、平板电脑、电动自行车等新兴的应用市场快速获得下游厂商和终端消费者的一致认同。　　国内专注于软包锂离子电池生产龙头企业东莞新能源科技有限公司2009年、2010年及2011年的销售收入分别为16亿元、25亿元和53亿元，年复合增长率达到82%。哈尔滨光宇科技集团（01043.HK）公开显示，2010年软包锂离子电池收入1.14亿元，2011年2.5亿元，2012年收入将达到4.5亿元。这两家公司聚合物锂离子电池销售收入大幅增长，正反应了聚合物锂离子电池的高速发展。　　方形电池由于主要是给山寨手机供货，受到智能手机的冲击，市场有所萎缩；从方形电池龙头企业深圳比克看，2012年第二季度营业收入3278万美元（约合2.07亿人民币），同比下滑29.82%；另一方形电池传统制造商深圳银思奇在市场变化与企业内部管理的互相作用下，轰然倒下。　　圆柱电池标准化程度高，应用领域广，发展情况比较平稳。新能源汽车市场　　从2012年1-6月份下游需求情况看，我国锂离子电池仍然是以手机电池、消费类电子产品电池、笔记本电脑电池为主，需求量占锂离子电池总需求量80%；而曾经被政府、投资者、科研人员寄予厚望的新能源汽车需求量仅占2%，电动自行车占2%，电动工具占3%，矿灯、玩具等其他需求占13%（图6）。图6：我国锂离子电池终端需求情况（%）上半年国务院及相关部委出台了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》、《节能与新能源汽车产业发展规划》（2012-2020）、新能源汽车免征车船税，提出了“到2015年，纯电动车和插电式混动车累计产销量力争达50万辆；到2020年，纯电动车和插电式混动车生产能力达200万辆、累计产销量超500万辆”的宏伟目标。　　可现实却是异常的残酷，根据中国汽车工业协会统计，2012年1至5月，国内主要生产厂商共销售新能源车型3784辆，图6：我国锂离子电池终端需求情况（%）图7：我国2011年11月-2012年5月新能源汽车销售情况（辆）其中纯电动汽车1970辆，混合动力汽车1814辆。5月份主要生产厂家共销售新能源汽车822辆，其中纯电动汽车403辆，混合动力汽车419辆（图7）。图7：我国2011年11月-2012年5月新能源汽车销售情况（辆）中国号称新能源汽车生产厂家超过100家，意味着1-5月份平均每家生产4辆新能源汽车，实际上只有比亚迪、奇瑞、众泰、安凯、五洲龙等厂家实现批量生产，其他厂家基本属于概念或者因为市场反应不理想而“雪藏”了新能源汽车车型。　　高工锂电研究所调研了一批动力锂离子电池生产企业，大部分产能利用率不高，而他们对于未来的纯电动汽车市场愈发悲观。环视国内锂电产业现状不难发现，我国的锂电产业虽然在全球市场中分得一杯羹，但是国内的锂电池却长期盘踞在低端应用领域，高端市场虽然有所涉足，但也是凤毛麟角。与长期占据高端市场的日本锂电池厂商相比，国内企业显然没有足够的勇气。就连与国内锂电产业同期起步的韩国锂电产业相比，以三星SDI与LG化学为代表的韩系厂商也让国内企业感觉遥不可及。　　所以，锂电池在传统应用领域接近饱和的时候，国内的锂电池厂商开始憧憬未来的新能源汽车的应用。巨头们纷纷涉足锂离子动力电池领域，目标直指新能源汽车市场，在国内锂电池巨头的眼中，新能源汽车应用市场是志在必得。而对于数码电子和电动自行车等应用领域，似乎也就成为了“小孩过家家”的游戏。　　数码电子产品中锂电池的应用已经相当成熟，国产纯电动汽车虽然已经开始示范运营，但是这并不能改变国内锂离子动力电池技术尚不成熟的现状。而处于成熟与不成熟之间的电动自行车用锂离子动力电池又面临怎样的现状呢？　　按理说，既然由锂离子动力电池驱动的纯电动汽车都已经在国内开始了示范运营，锂电自行车市场应该已经较为成熟了。而实际情况却是锂电自行车市场迟迟未能打开，据高工锂电产业研究所的统计数据显示，2011年锂电自行车的产量仅为65万辆，仅占同期国内电动自行车总产量的2.1%。　　前不久在深圳举办的锂电新能源展会上，天津天之星车业有限公司总经理李永平感慨说：“汽车主要是富人和中产阶级的消费品，与之相比电动自行车显得草根了许多。而国内具有实力的锂电池巨头厂商显然瞧不起草根市场，都不愿意将心思花在电动自行车用锂离子动力电池上，这导致了目前锂电自行车仍未走向成熟”。在高工锂电产业研究所对锂电自行车市场进行调查的过程中发现，李永平的观点代表了锂电自行车行业内相当部分人的看法。　　据统计，2011年，国内电动自行车产量达到3096万辆，同比2010年增长4.8%。同期的锂电自行车的产量仅为65万辆，仅占同期国内电动自行车总产量的2.1%，其余的主要是有铅蓄电池占据。未来几年内，国内锂电自行车将进入快速增长轨道，市场占比也将快速提升，这也将拉大对锂离子动力电池的需求。目前，国内锂电自行车规模还相对较小，但是潜在的锂离子动力电池的市场则是非常可观。以2011年65万辆锂电自行车产量为例，若以每套电池组的价格为1000元计算，其锂电自行车现有产量所带来的市场规模也达到了6.5亿元，而3096万辆所蕴含的锂离子动力电池的市场规模更是达到了309.6亿元，与现有的国内锂电池市场规模相当。　　古人云：不积硅步无以至千里，不积小流无以成江海。而当前的锂电自行车市场所蕴含的就是涓涓小流，然而，巨大的产量所产生的规模化效应却没有得到国内巨头厂商的青睐。在高工锂电产业研究所调研过程中，有个这样的插曲：在向某位业内人士问及国内某家巨头厂商的动力电池业务的进展时，对方表示，那家巨头厂商当前的动力电池业务不太理想，主要的应用也是锂电自行车上面。其言外之意表达了从事锂电自行车用锂离子动力电池的企业的技术比较差，表现出对锂电自行车市场前景的不屑一顾。这也从另一个角度反应出巨头厂商不愿意从事草根锂离子动力电池的市场。　　反观当前国内的新能源汽车市场，发展不尽如人意。不但民用市场迟迟未能打开，“十城千辆”示范项目的进项目普遍处于亏损状态的主要原因，然而国内的锂离子动力电池项目投资却仍在持续。　　高工锂电产业研究所分析，国内企业一股劲的扎进锂离子动力电池领域，其目的也直指未来的新能源汽车的市场。然而，就现阶段来看，新能源汽车(尤其是纯电动汽车)的大规模产业化道路还很漫长，未来几年消化国内现有的锂离子动力电池产能有限。所以，如何渡过未来新能源汽车产业化进程的缓冲期，成为了当前大量扩充动力电池产能的锂电企业面临的首要问题。　　从另一个角度看，虽然国内锂电池技术取得了快速的进步，但是与日韩企业相比差距还是比较明显，特别是在动力电池领域。中国的新能源汽车产业采用“弯道超越”的技术路线本没有错，但是关键的问题是我们能否在技术←电动自行车电池市场出现了四次大规模降价风波，许多公司电池价格下调100元/组，幅度在10%左右，而天能动力和超威动力两家领头厂商的电池售价更下调15%左右。上获得突破。如果无法突破锂离子动力电池的安全性、一致性等核心技术难题，国内的新能源汽车市场再大，国内企业也只能是可望而不可及。所以，我们认为当前国内的锂电自行车市场是国内锂电企业面临的一个巨大机遇。一方面，国内的电动自行车产量较大，蕴藏的锂离子动力电池需求相当可观，可以在很大程度上消化当前国内大幅度扩充的锂离子动力电池产能；另一方面，虽然锂电自行车与新能源汽车在动力电池组方面存在一定的差异，技术要求相对较低，但是国内企业可以利用锂电自行车市场，不断提高和完善锂离子动力电池在安全性、一致性等方面的不足，为新能源汽车用锂离子动力电池组做好技术积累。2012年中国锂离子电池负极材料产业竞争力十强排据高工锂电产业研究所数据显示，2011年全球负极材料市场规模在28-35亿元，预计到2015年将达到45～55亿元；目前中国负极材料占比40%左右，2015年中国市场份额将超过60%。在日本大地震的影响下，深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司、上海杉杉科技有限公司等国内龙头的国际市场份额进一步提高。根据高工锂电产业研究所统计数据表明，深圳贝特瑞、上海杉杉和湖南摩根海容三家企业在负极材料市场占有率在60%以上。2011年是国内外大企业都在中国各地跑马圈石墨资源的一年，贝特瑞在黑龙江鸡西，杉杉在郴州，雅能都化成在青岛平度，等投入重金建立生产基地。随着石墨资源瓜分完毕，企业间的竞争焦点将重新回到技术方面。其研究重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本的方向发展。其中碳材料的研究开发相当活跃并在石墨改性、软硬碳和碳纳米材料方面取得了很大的进展，锡基材料作为锂离子电池负极材料具有很大的潜力，其他材料的研究也为锂离子电池负极材料提供了更多的选择。NO.1深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司　　总得分98分，综合排名第一。2000年成立，中国宝安集团(000009.SZ)控股，在深圳、惠州、四川巴中、天津、黑龙江鸡西等地设有生产基地。　　公司拥有70余项国家发明专利，并申报了国际专利。在常规负极材料开发上，贝特瑞已经达到了国际领先水平，在未来5-10年的先进材料开发上，贝特瑞研制并产业化的钛酸锂、磷酸铁锂、层状锰酸锂、硬碳、纳米导电材料、石墨烯、导热石墨、碳纤维等具有国际领先水平，引领着行业的发展方向。　　NO.2上海杉杉科技有限公司　　总得分93分，综合排名第二。1999年成立，杉杉股份(600884.SH)控股，公司2012年锂来自电池负极材料CMS(中间相炭微球)的销售量有望达到6500吨。曾经为降低成本转用人工石墨和天然石墨，此后，因为电池循环放电次数不高，又回到了CMS的技术上。　　未来控股股东将以宁波杉杉新能源技术发展有限公司设立项目公司作为投资主体进行投资建设，计划注册资本2亿元，投资规模约5.5亿元，主要从事锂离子电池负极及其他相关材料的研发、生产和销售。　　NO.3湖南摩根海容新材料股份有限公司　　总得分88分，综合排名第三。原名为长沙海容新材料股份有限公司，成立于2004年，由英国碳素陶瓷材料生产商摩根坩埚公共有限公司控股。公司在便携式电子产品和电动汽车的锂电负极石墨材料生产方面，处于公认的技术领先地位。在适当估计经营利润率的情况下，2011年的业务收入超过5200万元人民币。　　NO.4青岛雅能都化成有限公司　　总得分86分，综合排名第四。公司是由世界500强企业日本三菱化学株式会社独资设立的锂电池负极材料生产企业。公司成立于2010年10月份，注册资本9230万元，占地面积166亩，建筑面积1.44万平方米，建设八条生产线。现一期已经安装2条生产线，年产锂电池负极材料3600吨；2013年底二期八条生产线投产后，年产锂电池负极材料可达到1.44万吨，将建成全球最大的锂电池负极材料生产基地。　　NO.5大连丽昌新材料有限公司　　总得分84分，综合排名第五。公司由台湾威盛集团控股，成立于2009年，注册资本为2.69亿美元，占地面积近四百亩，一期建设的工厂、海峡两岸新材料研究所及行政办公楼总建筑面积约45000㎡。公司将石墨烯负极表面处理跟三维导电奈米合金包覆技术相结合，研制出用于制造锂离子电池的小粒度(6μm)三维导电奈米合金包覆负极材料系列产品及专属添加剂，在国际上具有领先地位。目前公司锂离子电池正极材料、负极材料、电解液等高端产品的生产产能分别为1000吨、4800吨和500吨。　　NO.6新乡市赛日新能源科技有限公司　　总得分80分，综合排名第六。由河南金河石墨制品有限公司投资兴建，2011年4月正式成立，注册资本2000万元。公司总投资3.2亿元，占地200余亩，研制开发年产10000吨锂电池负极材料项目，并于国内多家着名的高等院校合作，专业研发生产各类高、中、低端锂离子电池用负极材料。现有员工总数100余人，总资产超亿元，现有石墨方块和石墨电极两条完整生产线。　　NO.7江西正拓新能源科技有限公司　　总得分75分，综合排名第七。公司创建于2009年2月16日，注册资金2000万元；公司成立时间短，发展快，各类石墨年产量达到2000吨左右，主要产品有石墨负极材料和导电剂产品两大类。产品广泛应用于无汞碱性电池，动力电池，锂离子电池，镍氢电池，纳米材料等领域。　　NO.8长沙星城微晶石墨有限公司　　总得分73分，综合排名第八。公司注册资本3111万元，公司核心股东主要来自于“长沙海容”。目前，当升科技(300073.SZ)持有长沙星城40%的股权，深创投将持有长沙星城15%的股权，原长沙星城8名自然人股东合计持有长沙星城45%的股权。长沙星城锂动力电池负极材料产业化新基地项目，地址位于“湖南省宁乡县金洲新区国家级节能环保新材料产业化基地”，一期工程面积50亩，将于2012年底部分投产。　　NO.9洛阳优晶新能源科技有限公司　　总得分70分，综合排名第九。公司位于洛阳国家级高新技术开发区，一期年产1000吨高性能锂电负极材料，总规划投资1.6亿元，建成年产5000吨的负极材料工业园。公司以西安交大博导为技术带头人，拥有雄厚的技术研发实力，产品覆盖人造石墨、天然石墨以及中间相碳微球等领域，广泛应用于铝壳、软包、圆柱、倍率、动力、储能类锂离子电池。　　NO.10辽宁弘光科技(集团)有限公司　　总得分65分，综合排名第十。公司创立于2004年4月，公司注册资金5128万元，公司现有固定员工128余人，其中技术人员占四分之一以上，具有从研发、生产、到产品石墨化的完整生产开发体系。并拥有多项自主知识产权。化学改性石墨粉(CGP)是公司根据市场需求陆续推出的多品种系列产品，涵盖人造、天然、复合类石墨负极材料，共7个品种。目前已经形成2000吨/年的生产能力。　　据高工锂电产业研究所统计，2011年全年锂电负极材料项目规划产能总计达153000吨，其中三菱化学到2015年产能35000吨，北汽集团70000吨。随着日资、台资负极材料企业产能逐步释放，未来国际竞争格局将发生重大变化。贝特瑞、上海杉杉作为行业的龙头企业，只有保持成本优势，缩小技术差距，才能真正跻身国际一流负极材料企业。而其他本土负极材料企业在中铁集团、北汽集团等国资大鳄的冲击下则需要加强营销力度，找到自己的市场定位。未来三年正极材料或现恶性竞争2011年智能手机、平板电脑、移动电源等便携式消费电子异军突起，带动小型锂离子电池稳步增长；随着新能源发电规模日益扩大、电动汽车技术日臻完善，大型锂离子电池的市场需求也逐步释放。高工锂电产业研究所统计显示，2011年全球锂电池出货量大约50亿只，同比增长15.32%。正极材料不仅作为电极材料参与电池的化学反应，并且是锂离子的主要来源，对提高锂离子电池效能的电容量密度和成本结构影响最大，是锂离子电池必须使用的关键材料之一；在锂离子电池产量增长的拉动下，正极材料市场保持稳定的上升态势。　　全球三元材料和锰酸锂占比提升　　高工锂电产业研究所统计显示，2011年全球锂离子电池正极材料的产量为64580吨，相比2010年增长18.5%，市场规模达120亿元(如图1所示)。2011年，动力锂离子电池正极材料技术路线争论仍在延续，日韩生产企业加速在中国布局，美国A123、Valence为了磷酸铁锂继续烧钱，中国厂家面临着亏损的尴尬境地。在全球范围内，有一大批锂离子电池正极材料企业把未来押在电动汽车市场需求；高工锂电产业研究所认为，如果电动汽车市场需求在未来2年不出现爆发性增长，那么正极材料行业将迎来新一轮洗牌。具体品种看，全球钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂及其它材料的产量分别为29061吨、17674吨、12867吨、4978吨(如图2所示)。全球钴酸锂绝对产量稳步增长，但是它在正极材料市场占有份额逐渐被三元材料和锰酸锂取代(如图3所示)。主要是因为钴酸锂价格昂贵，有毒、环境污染大，循环性能相对较差；并且过多的锂离子于材料嵌入/释出时会发生六方晶相(Hexagonal)转变为单斜晶相(Monoclinic)，导致晶体上的C轴膨胀了约2.6%，使结构不稳定。三元材料和锰酸锂由于成本较低等优点，在与钴酸锂的竞争中具有一定的优势，近两年来，它们的压实密度、热稳定性都有较大改善，这是市场占有率提升最重要原因。磷酸铁锂具有价格低，无毒性，拥有良好的热稳定性，是近年来热门的动力锂离子正极材料；但是磷酸铁锂大规模生产的缺陷是在合成过程中，因二价铁易氧化成三价铁，需在惰性或还原气氛下合成，故合成不易，量产时易有稳定性问题；以磷酸铁锂为主要路线的中美两国电动汽车市场未见爆发性增长，上述两大因素制约了磷酸铁锂的市场占有率大幅增长(如表1所示)。本土企业举步维艰　　高工锂电产业研究所统计显示，2011年中国正极材料产量占全球产量比例为46.3%，达29900吨；钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂及其它材料的产量分别是12650吨、8500吨、6150吨和2600吨。2011年正极材料产量同比增长29.41%(如图4所示)，比全球产量增速高10.91%，我国已保持连续六年保持高速增长。可在正极材料产量突飞猛进的背后是原料金属涨价，成品价格下跌，我国正极材料企业生产经营利润急剧下滑。锂离子电池材料龙头企业杉杉股份(600884.SH)最新公布的年报数据显示，正极材料(含正极材料前驱体)、负极材料和电解液业务分别实现净利润-421万元、5,863万元和1,527万元。杉杉股份称正极材料投资过大，产能过剩，竞争日趋激烈的影响，导致正极材料利润大幅下降。一叶知秋，杉杉股份的经营数据反映了整个正极材料行业生产经营状况十分困难。图4：2006-2011年中国正极材料产量(单位：吨)2011年，钴酸锂最大亮点在于海关统计出口量4524吨，相比2010年2883吨，增长56.92%(如图5所示)。由于2011年3月份日本发生大地震，日本锂锂离子电池行业受到影响，部分需求向韩国市场转移。中国钴酸锂主要出口到韩国三星和LG。此外，近年来，三星扩张比较快，这直接推动中国钴酸锂出口量的增长。8月份以后，我国钴酸锂出口量显着增长的主要原因是天津巴莫科技有限公司进入了韩国锂离子电池厂家的采购体系，仅12月份天津巴莫的出口量达到258吨，全年实际出口量779吨，大部分是在8月份以后完成，而天津巴莫2010年仅出口3吨。钴酸锂出口前四名的厂家分别是湖南瑞翔、当升科技、无锡光未来和天津巴莫，出口占有比例依次是38.81%、27.65%、16.29%和17.25%。在价格方面，依然保持着弱势，2011年钴酸锂均价同比下降16%，占成本70%的原材料氯化钴均价同比下降10.42%(如图6所示)。在工艺流程没有大幅改善的情况下，成品价格降幅远大于原料降幅，说明我国在钴酸锂定价权并没有优势，主要是因为产品同质化竞争，客户依赖度高。2011年是中国锂离子电池行业接触及开发镍钴锰三元正极材料的第7个年头，2004年至2006年中国三元材料发展并不如意，市场份额非常小，但是三元正极材料企业抓住2007年金属钴价格飙涨，钴酸锂也随之上涨的替代机遇，努力提升技术进步，市场份额有了较大的提升。2011年实际产量8500吨，占据正极材料28.42%市场份额，居第二位。2011年三元材料均价约15.6万元/吨，同比下降23.9%；而主要原材料镍降幅仅为8.38%(如图7所示)。因为三元材料受制于专利问题，目前绝大部分市场针对山寨手机/笔记本、电动工具等，很难为大厂配套，且出口至今未实现，所以议价能力较差。三元材料产量前五名分别是深圳天骄、宁波金和、湖南杉杉、重庆特瑞和青岛新正，这五家企业占三元材料市场份额的80%以上。2011年如果不是通用公司雪佛兰旗下的新能源品牌汽车沃蓝达的自燃事故，或许锰酸锂的市场占有率将高于现有水平，而国内大部分企业将会蜂拥投资锰酸锂。尽管锰酸锂发展曲折，但依然保持强劲的增长势头，2011年中国产量达6150吨，占据正极材料市场20.57%份额；根据海关统计数据显示，出口总量是295.78吨，主要出口韩国、台湾等地；进口总量66.73吨，主要从日本进口65.73吨，美国1吨(如图8所示)。从07年以来，锰酸锂的价格下降近一半，而主要原料电解锰的价格维持在1.5至2万元/吨的区间(如图9所示)。这是因为规模化效应、技术进步，尤为重要的是大部分中国锰酸锂厂家的定位集中在中低端，而这部分需求对锰酸锂需求较少，并且大型动力锂离子电池的产量有限。主要的生产厂家有青岛乾运、云南汇龙、盟固利电源、河北强能、深圳源源新材料、临沂杰能、无锡晶石和广州鸿森等。磷酸铁锂是中国近两年来正极材料的“吸金王”，然而由于电动汽车市场的发展远远低于预期，导致磷酸铁锂的全年产量仅有2600吨，大部分企业的产能处于闲置状态。高工锂电产业研究所认为，磷酸铁锂面临的核心问题是产品一致性，磷酸铁锂对合成工艺条件的敏感性远远大于目前产业化的其他正极材料，即合成的工艺条件要做到严格一致才能确保批次的稳定性。即使中方在“磷酸铁锂专利无效诉讼”中胜诉，但是工艺系统性设计、产能无序扩张等问题仍然是磷酸铁锂行业发展必须面对的难题。目前，磷酸铁锂主要的生产厂家有台湾立凯、台湾长圆科技、天津斯特兰、烟台卓能等。　　前方路途不平坦　　2011年对于中国正极材料企业而言是困难的一年，2012年会否苦尽甘来呢？根据高工锂电产业研究所不完全统计，2008年以来正极材料投资额达到48.22亿元，2010年的投资额超过了2008年之前正极材料投资总和(如图10所示)。其中有60%的金额是投向磷酸铁锂，规划产能超过5万吨，即使电动汽车达到50万辆，磷酸铁锂的需求也不会超过3万吨。另外，有一批企业看好锰酸锂在动力汽车方面的应用，正在筹划新建产能。未来3年内，正极材料行业尤其是磷酸铁锂和锰酸锂很可能会陷入恶性竞争循环圈。钴、镍、锰、锂等金属占正极材料生产成本的比例非常大，美联储的宽松货币政策持续至2014年中期，对金属价格上涨产生积极推动作用；随着工业产品需求增加，金属资源不断减少，在供需紧张的情况，中期看，金属价格将上涨。我国大部分正极材料生产企业同质化竞争，与下游客户议价能力弱。因此，即使摆脱行业亏损的困局，但仍将保持较低毛利率水平。三元材料、磷酸铁锂的核心技术专利仍然牢牢被美国企业和加拿大把控，即使专利在中国无效，但是也很难进入国际大厂，这使得中国正极材料的市场空间大大萎缩。与此同时，日本研究机构及企业在正极材料研究方面也颇有斩获，户田工业、田中化学研究所和三洋电机在固溶类(Li2MnO3-LiMO2)进展顺利，丰田汽车在改善磷酸锰-锂方面也取得一定成果等等。我国正极材料的研究与美日国家相比差距甚大，产品在高端领域竞争力差。　　虽然我国正极材料的前途并不平坦，但是企业只要专心致志做好产品，不要纠结于锰酸锂和磷酸铁锂的路线之争，在便携式小型锂离子电池、储能动力大型锂离子电池广阔的市场中一定能获得一席之地。锂离子电池隔膜行业或进入寒冬在锂离子电池的结构中，隔膜是四大关键元件(正极、负极、隔膜、电解液)之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。　　四路大军加入隔膜产能竞备大赛隔膜是锂离子电池四大元件中最后一个实现国产化的材料。现任工信部部长苗圩曾感叹说：“电池里面最大的问题是占30%左右成本的隔膜，这种动力电池的隔膜我们一家(企业)都做不了。生产电池隔膜的技术和装备都被列入欧美日国家‘限制出口’清单，成品的隔膜可以买到，但是隔膜技术却没有人卖。”时过境迁，在过去的两年时间里，政府、企业对于新能源汽车都投入无比的热情和巨大的人力物力。工信部、科技部等部委制定的《节能与新能源汽车产业规划(2011-2020年)》征求意见稿就明确提出：2020年我国新能源汽车累计产销量将达到500万辆，中/重度混合动力乘用车占乘用车年产销量的50%以上。尽管《规划》中提出的目标数据实现起来有各种各样的困难，但这无疑给新能源汽车及相关产业描绘了宏伟的蓝图。正是在这样的背景下许多传统企业纷纷抢滩新能源汽车产业，作为新能源汽车核心的核心——隔膜也引得无数企业竞折腰。高工锂电产业研究所统计结果显示，目前我国锂离子电池隔膜的潜在产能达到惊人的16.2亿平方米(表1)。主要有四个方面的力量加入了产能扩张大军：第一方面军是锂电隔膜行业的早期进入者，如：深圳星源材质2012年底完成第一期新建及改造5条动力锂离子电池隔膜生产线(干法)，达到年产6000万平方米动力锂离子电池隔膜的规模，2014年底完成第二期7条动力锂离子电池隔膜(干法)和1条锂离子电池隔膜(湿法)生产线，达到年产动力锂离子电池隔膜2亿平方米规模；第二方面军是PE或PP制品厂家，如：沧州明珠(股票代码：002108)宣布投资1.39亿元建设2000万平方米/年锂离子电池隔膜项目；第三方面军是锂离子电池的应用企业，如：奇瑞科技与明基材料共同合资成立达尼特材料科技(芜湖)有限公司，预期建设锂离子电池隔膜产能达到1亿平米；第四方面军是看好锂离子电池隔膜发展前景而且又有资金的企业或者个人，如：北京首钢总公司投资成立喷薄科技有限公司，用于研究锂离子电池电极片表面直接喷涂纳米纤维隔膜技术，孙志锋创办三门峡兴邦特种膜科技发展有限公司。表1：我国隔膜产能投放表(单位：亿平米)时间2012年2013年2014年2015年产能6.9610.6314.1316.2图1：我国潜在隔膜产能前十大企业隔膜发展的三座大山2010和2011年无疑是锂离子电池隔膜投资需求最旺盛的两年，这也直接导致我国隔膜产能急剧扩张。从国产锂离子电池成本的角度而言，无疑是可喜的，因为过去在我国锂离子电池隔膜国产化之前，其占锂离子电池的原料成本约20～30%，现在已降至15～20%(图2)。但这对于锂离子电池隔膜制造者而言，未必是一件好事，技术、销路、价格是锂离子电池隔膜企业必须翻越的三座大山。图2：锂离子电池完全国产化成本构成动力用锂离子电池隔膜技术要求更高隔膜技术核心在于造孔的工程技术以及基本材料制备。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基本材料制备包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂的制备和改性技术。目前，国产锂离子电池隔膜成品的缺点主要体现在空隙率不够、厚度不均、强度差等方面。正是由于技术不成熟，制造出来的产品不稳定，当年名噪一时的杭州华荣、桂林新时科技均已在当地工商局注销了企业。尤其是很多企业准备生产的动力用锂离子电池隔膜的技术要求更高。因为在大功率放电过程中，电池局部温度达到100℃左右就可以引起负极固体电解质界面(SEI)保护膜分解并释放热量，使电池进一步升温引发有机电解液等物质的分解和隔膜的融化(Meltdown)，导致正负极直接反应甚至爆炸。电池使用过程中遭受穿刺或撞击也可导致电池电压瞬时下降。电流剧增产生巨大的热量导致温度迅速升高，使电池隔膜经受高温状态。此外，电池的过充导致金属锂在负极表面沉积形成锂枝晶也会导致对隔膜的穿刺，动力电池在动态条件下的运行会加剧这一行为，因此，动力锂离子电池的安全运行需要隔膜具有更高的强度、更好的热尺寸稳定性和热化学稳定性。高工锂电产业研究所认为，至少有80%的锂离子电池隔膜生产企业因为技术不过关而被市场淘汰，国内市场只剩6-8家的本土隔膜生产企业。　　供需完全逆转未来的市场容量与现有的潜在产能情况完全不匹配。高工锂电产业研究所统计结果显示：2015年，全球锂离子电池隔膜需求总量将达7.20亿平米，仅我国的产能就将达16.2亿平方米，再加上日本旭化成、美国Celgard、日本东燃等，全球隔膜生产企业总产能至少达25亿平方米(图3)。这意味着隔膜行业将进入严重的产能过剩状态，中国本土企业生产的中低端锂离子电池隔膜尤为严重。在如此情况下，国内锂电隔膜企业“走出去”，将面临美日韩当地企业市场垄断、技术法律壁垒等多重困难；内销又面临本土企业市场份额小，无法消化如此巨大产能的困境。国际企业出于制造技术机密的考虑，宁可花更高的成本在当地建厂，也不愿通过OEM的方式将生产交给中国企业，这意味中国制造通行的OEM模式，在锂离子电池隔膜行业行不通。高工锂电产业研究所认为，锂离子电池隔膜由卖方市场转向买方市场是不争的事实，未来市场销路对于大多数企业都是非常棘手的问题。图3：2008-2015年全球锂电隔膜市场需求情况(单位：亿平方米)价格下降不可避免2012下半年至2013上半年是锂离子电池隔膜集中投产期，这势必对产品价格造成较大冲击。相比现在Celgard(13~15元/平米)、UBE(12~14元/平米)、W-SCOPE(10~12元/平米)、佛山金辉(7~8元/平米)、格瑞恩(6~7元/平米)的价格水平，至少有20%的降价幅度。虽然目前我国隔膜生产的总成本是5~6元/平米，但规模化成本优势也难以抵消产能扩张后产品价格的进一步下滑，未来很有可能逼近甚至跌破企业盈亏平衡点。佛山金辉2010年的毛利率高达65.77%，净利率48.51%(图4)，随着各个厂家产能的释放，隔膜毛利率必然下降，高毛利时代一去不复返。图4：佛山金辉2008-2010年净利率高工锂电产业研究所认为，锂离子电池隔膜产业的发展趋势，也会像中国其他工业普遍规律一样经历四阶段：第一阶段，高毛利吸引众多厂家；第二阶段，企业扩产降价；第三阶段，优胜劣汰市场重整，第四阶段，市场格局稳定，获得合理的加工利润。目前，我国锂离子电池隔膜产业仍处于第一阶段末，第二阶段初，这将是国内所有锂离子电池隔膜企业最难熬的时期，稍有不慎就将被市场无情淘汰。　　准备棉袄过冬没有哪个企业愿意无休止地参与产能扩张竞赛，可如果不扩张又不具备规模成本优势。2012年底，我国将有大规模隔膜产能达产，下游需求却仍未见起色，锂离子电池隔膜行业离冬天不远了。高工锂电产业研究所友情提示：已经进入隔膜行业者，若技术、渠道不过硬，趁现在行业景气度较高，赶紧找个好的买家以便过冬；想进入隔膜行业者，若没有过硬的技术，勿进！此外，未来2-3年是新能源汽车发展的关键阶段，隔膜作为其上游，建议相关企业紧跟新能源汽车厂家的步伐，提早进入他们的认证体系，以便能分享新能源汽车发展的成果。浅析锂离子电池隔膜技术作为锂电池四大材料之一的隔膜，尽管并不参与电池中的电化学反应，但却是锂电池中关键的内层组件。电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能都与隔膜有着直接的关系，隔膜性能的改善对提高锂电池的综合性能起着重要作用。有鉴于此，本文简要综述了锂离子隔膜技术的部分情况。　　隔膜性能要求　　在锂电池中，隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，但同时还要允许锂离子的传导。而在过度充电或者温度升高时，隔膜还要有高温自闭性能，以阻隔电流传导防止爆炸。不仅如此，锂电池隔膜还要有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性、生物相容性好、无毒等特点。　　理想的隔膜应该对电子有无限大的电阻，而对离子有零电阻。在实际应用中，用作隔膜的高分子电阻率在1012-1014Ωcm量级。而对于混合动力车和纯电动车而言，较低的内部离子电阻显得尤为重要，因为动力电池需要提供高功率。但是，隔膜的存在总是会增加离子电阻。这是由于，隔膜有限的孔隙率总是意味着电解液和电极之间有限的接触面积；微孔结构的扭曲性导致了离子电流相对单独使用液态电解液而言有更长的平均路径。通常，厚度较薄的隔膜，高的孔隙率，大的平均孔径尺寸，都可以最小化离子电阻，提供高的电池功率。然而，太多的孔隙和薄的厚度都会降低隔膜的力学性能，增加了电池内部短路的风险。实际上，目前大部分使用的隔膜厚度在20-30微米之间，具有亚微米尺寸的孔，孔隙率在40%-70%之间。　　另外，隔膜应该具有机械强度，不会扭曲和屈服，以保证正极和负极在电池使用的全寿命周期中不会彼此接触。隔膜还必须在高温下具有尺寸稳定性，特别是对高功率电池的应用而言。完全充满电的电池在电极-电解液的界面呈现高度氧化和还原环境，保持隔膜在这种环境下的稳定性就显得特别重要。　　隔膜分类　　液态电解质锂离子电池所用隔膜可以分为：微孔高分子膜，非织造布及复合隔膜。由于具有加工成本较低和机械性能较好的优点，微孔高分子膜使用最广泛。非织造布的优点是成本低和热稳定性好。而复合隔膜由于提供了极好的热稳定性和对非水电解质的浸润性，近来也引起很大的关注。　　减少内部短路的技术路线　　隔膜是避免锂电池内部热失控的关键部件，尽管具有热关闭性能的隔膜上世纪90年代就已经商品化了，但它对于加工缺陷造成的硬性内部短路却是无效的。为了减轻内部短路，在过去几年中人们提出了两种技术路线。一是制备具有高熔点，低的高温收缩性和优异的机械性能(特别是抗穿刺强度)的隔膜。二是制备陶瓷改善的隔膜。后者要么在表面具有陶瓷层，要么将陶瓷粉末分散于高分子材料中，其中陶瓷起的主要作用是防止电极间的空间坍塌，从而避免热失控情况下的内部短路。　　隔膜热关闭性能　　目前使用的锂电池隔膜一般都能提供一个附加功能，就是热关闭。这一特性也为锂电池的安全性提供了额外的帮助。这是因为隔膜所用聚烯烃材料具有热塑性，当温度接近材料熔点时，微孔闭合形成热关闭，从而阻断离子的继续传输而形成断路，起到保护电池的作用。　　Venugopal等人测试了多种不同高分子薄膜的热关闭性能(如图1所示)。其中，聚丙烯膜(PP)的热关闭温度在165℃左右，电阻增加了大约两个数量级；聚乙烯膜(PE)热关闭温度在135℃左右，电阻增加了大约三个数量级。据报道，电阻通常需要有至少三个数量级的增加才能有效的关闭反应。隔膜还必须防止电极在高温下互相接触，因此在高温下的收缩需要最小化。高分子多孔膜的加工过程　　目前使用最广泛的制备隔膜的两种工艺是干法工艺和湿法工艺，两种工艺都需要采用挤出机，并且在一个或两个方向进行拉伸。拉伸目的是要引入和增加孔隙率并改善拉伸强度，两者都采用低成本的聚烯烃作为原料，因此隔膜成本大部分由加工方法决定。干法工艺：在干法工艺中，熔融挤出的聚烯烃薄膜直接在熔点以下进行高温退火处理，以促进晶体生长和/或增加晶体的尺寸和数量。规则排列的晶体具有平行排列的片晶，方向垂直于挤出方向。薄膜通常先在较低温度下进行单轴拉伸，随后在较高温度下进行拉伸。通过使用轧辊，可获得沿挤出方向150％－250％的拉伸，多孔结构在这一过程中就形成了。随后进行热处理来固定这些微孔并释放薄膜中的残余应力。采用干法制备的多孔隔膜通常显示出特征的裂缝状的微孔结构(如图2(a)所示)。　　从图2(a)中可以很明显看出，纳米尺寸的纤维连接了相邻的晶区。通常来说，单轴拉伸的薄膜显示出较好的机械性能(>150MPa的拉伸强度)，但是沿挤出方向有高的热缩性；而在横向上，则显示较低的拉伸强度(<15Mpa)而热缩性则可以忽略。采用干法不需要使用溶剂，但是这种方法只适用于可以形成半结晶结构的高分子。Kim等对比了退火温度对制备中空纤维膜的影响，发现提高退火温度可进一步提高结晶度。　　湿法工艺：在湿法工艺中，高分子在高温下被挤出或吹制成薄膜前，需要将增塑剂(或低分子量的物质，例如石蜡油和矿物油)加入到高分子中。在薄膜固化后，通过使用易挥发溶剂(例如二氯甲烷和三氯乙烯)，增塑剂被从薄膜中萃取