1.1、大背景推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)承載重任
電動(dòng)汽車(chē)作為清潔能源的突出代表備受廣泛關(guān)注。能源安全是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問(wèn)題，面對(duì)能源供需格局新變化、國(guó)際能源發(fā)展新趨勢(shì)，保障國(guó)家能源安全，需大力發(fā)展化石能源之外的清潔能源。電動(dòng)汽車(chē)作為清潔能源的代表獲得重點(diǎn)關(guān)注，電動(dòng)汽車(chē)特別是電動(dòng)公交車(chē)能夠有效解決環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)也是我國(guó)培育新興支柱產(chǎn)業(yè)的需求。
1.2、扶持政策加碼，電動(dòng)汽車(chē)加速
?政府政策加速出臺(tái)，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入快車(chē)道。自2014年以來(lái)，政策加速出臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的推廣計(jì)劃及補(bǔ)貼政策，2月工信部等四部委將純電動(dòng)乘用車(chē)補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)于未來(lái)兩年在原政策基礎(chǔ)上調(diào)5%，7月提出免征車(chē)輛購(gòu)置稅，隨后規(guī)定政府機(jī)關(guān)及公共機(jī)構(gòu)購(gòu)買(mǎi)新能源汽車(chē)占當(dāng)年配備更新總量30%以上，按照政府每年預(yù)算100億用于配備更新，新能源汽車(chē)每年采購(gòu)量達(dá)30億，隨著電動(dòng)汽車(chē)的補(bǔ)貼政策以及政府的示范效應(yīng)，電動(dòng)汽車(chē)即將進(jìn)入高速發(fā)展期。此外，中德兩國(guó)充電接口將完全統(tǒng)一成為電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的又一利好因素。
1.3、特斯拉的技術(shù)突破帶動(dòng)電動(dòng)車(chē)高速增長(zhǎng)
電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)成為第三次工業(yè)革命的起點(diǎn)。杰里米·里夫在暢銷(xiāo)書(shū)《第三次工業(yè)革命》中指出第三次工業(yè)革命通過(guò)新能源將能量轉(zhuǎn)換為電能，然后通過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)包括電池技術(shù)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，最后用到包括交通工具在內(nèi)的各個(gè)生活領(lǐng)域，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)成為第三次工業(yè)革命的希望。
以特斯拉為代表的電動(dòng)汽車(chē)大幅提高了續(xù)航里程，縮短了與傳統(tǒng)燃油車(chē)?yán)m(xù)航里程的差距。
特斯拉車(chē)型主要包括Roadster、ModelS、ModelX，目前在有40kwh、60kwh、80kwh三個(gè)版本，分別可以提供256公里、370公里和480公里的續(xù)航里程，較此前市場(chǎng)上最高電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程（比亞迪，300公里）提高了60%，且大大縮短了與傳統(tǒng)燃油車(chē)600公里續(xù)航里程的距離，彌補(bǔ)了電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)航里程不足的缺憾。其提速性能可與保時(shí)捷媲美，最高時(shí)速可達(dá)208km/h，百公里加速時(shí)間僅需4.4s。
特斯拉至少支持3種充電模式。1）采用效率極高的高壓充電技術(shù)，半小時(shí)快充即可保證高速行駛3小時(shí);2）直接更換電池組，僅需90秒則能完成電池組更換;3）采取便攜式充電器。
特斯拉ModelS自上市以來(lái)銷(xiāo)量實(shí)現(xiàn)猛增長(zhǎng)。特斯拉第二代ModelS在2012年下半年開(kāi)始銷(xiāo)售，2013年是特斯拉ModelS純電動(dòng)車(chē)上市銷(xiāo)售完整的一年，ModelS電動(dòng)汽車(chē)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。根據(jù)特斯拉公司2013年一季報(bào)顯示，ModelS力壓奔馳S、寶馬7系、奧迪A8，成為北美豪華車(chē)銷(xiāo)量冠軍。2013年全球銷(xiāo)量達(dá)到2.23萬(wàn)輛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破預(yù)期的2萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)今年出貨量超過(guò)3.5萬(wàn)輛，與去年同比增長(zhǎng)55%以上。
特斯拉專(zhuān)利開(kāi)放推動(dòng)電動(dòng)車(chē)行業(yè)快速前進(jìn)。2014年6月，特斯拉提出開(kāi)放所有專(zhuān)利技術(shù)，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的行業(yè)快速發(fā)展，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)迎來(lái)高速增長(zhǎng)期，未來(lái)可利用空間巨大。
1.4、電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展空間巨大
全球電動(dòng)車(chē)行業(yè)滲透率不斷提高。2013年特斯拉取得突破性進(jìn)展，銷(xiāo)量接近2.3萬(wàn)輛，大大超過(guò)了市場(chǎng)的預(yù)期。特斯拉汽車(chē)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了全球電動(dòng)車(chē)行業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展契機(jī)，2013年全球電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量較上年翻了一番，總數(shù)超過(guò)40萬(wàn)輛。與此同時(shí)各國(guó)政府積極制定電動(dòng)車(chē)發(fā)展規(guī)劃，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，則到2015年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到110萬(wàn)輛，2020年將達(dá)到690萬(wàn)輛，電動(dòng)汽車(chē)增長(zhǎng)率加速。
國(guó)內(nèi)多重利好因素聚集，推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，未來(lái)發(fā)展空間巨大。2013年我國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)2198萬(wàn)輛，而純電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到14604輛，僅占全國(guó)汽車(chē)總銷(xiāo)量的0.07%，與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距明顯，同時(shí)基于我國(guó)龐大的汽車(chē)基數(shù)，以電動(dòng)汽車(chē)滲透率10%測(cè)算，電動(dòng)汽車(chē)潛在銷(xiāo)售量達(dá)220萬(wàn)輛，隨著國(guó)家政策的支持和技術(shù)不斷提高，預(yù)計(jì)未來(lái)兩年，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)將以5倍的速度快速發(fā)展，我國(guó)進(jìn)入高速發(fā)展期。
2、鋰電池成為電動(dòng)車(chē)用電池首選
2.1、鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈
?鋰電池上游是鋰電池材料所需的礦產(chǎn)資源，中游為鋰電池生產(chǎn)廠商，包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、導(dǎo)電劑和粘合劑的生產(chǎn)等，下游主要是鋰電配套應(yīng)用領(lǐng)域，目前已廣泛用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)、工業(yè)儲(chǔ)能。
按照鋰電池不同的組成成分、形狀及其應(yīng)用，我們可以進(jìn)行如下分類(lèi)（參見(jiàn)圖表）。
鋰電池通過(guò)鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)完成充放電工作。在充電過(guò)程時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，此時(shí)正極處于貧鋰態(tài)，負(fù)極處于富鋰態(tài)；放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電池的電極。在鋰離子移動(dòng)過(guò)程中，兩極材料結(jié)構(gòu)變化很小，因此循環(huán)性能良好，以磷酸鐵鋰為正極材料時(shí)為例：
充電時(shí)
正極反應(yīng)：LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-，
負(fù)極反應(yīng)：xLi++xe-+6C→LixC6，
放電時(shí)
正極反應(yīng)：Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4，
負(fù)極反應(yīng)：LixC6→xLi++xe-+6C。
2.2、未來(lái)十年鋰電池成為電動(dòng)車(chē)用電池主流
縱觀發(fā)展歷程，動(dòng)力電池分別經(jīng)歷了鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池、燃料電池的時(shí)代。鉛酸電池目前占據(jù)二次電池80%以上的市場(chǎng)份額，主要應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)和儲(chǔ)能市場(chǎng)，鎳鎘電池主要應(yīng)用于電動(dòng)工具，但是鉛酸電池和鎳鎘電池均含有重金屬元素容易造成污染，因此推廣程度有限。鎳氫電池主要應(yīng)用于混合電動(dòng)車(chē)（HEV），但性能不能滿足目前大力發(fā)展的純電動(dòng)汽車(chē)（EV）和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV），此類(lèi)電動(dòng)車(chē)需200公里以上的行駛里程，是鎳氫電池提供的純電動(dòng)里程的10倍。雖然燃料電池的性能很好，但是技術(shù)難度大。
鋰電池以其優(yōu)越的性能和成熟的技術(shù)成為未來(lái)十年電動(dòng)車(chē)用電池首選。1）具有更高的能量質(zhì)量比、能量體積比。目前能達(dá)到100-125Wh/kg和240-300Wh/L，是鎳鎘電池的2倍，是鎳氫電池的1.5倍;2）電壓高。單節(jié)鋰電池電壓為3.6V-3.9V，相當(dāng)于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓;3）自放電小，可長(zhǎng)時(shí)間存放。充滿電的鋰電池儲(chǔ)存1個(gè)月后的自放電率為10%左右，大大低于鎳鎘電池的25-30%，鎳氫電池的30-35%，這是鋰電池最突出的優(yōu)越性;4）無(wú)記憶效應(yīng)。鋰電池不存在鎳鎘電池的所謂記憶效應(yīng)，所以鋰電池充電前無(wú)需放電;5）壽命長(zhǎng)。正常工作條件下，鋰電池可達(dá)到500次以上的充放電循環(huán)次數(shù);6）可以快速充電。通?？梢圆捎?.5-1倍容量的電流充電，使充電時(shí)間縮短至1-2小時(shí);7）可以并聯(lián)使用;8）由于電池中不含鎘、鉛、汞等重金屬元素，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是當(dāng)代最先進(jìn)的綠色電池。
電動(dòng)汽車(chē)爆發(fā)式增長(zhǎng)，促進(jìn)鋰電池行業(yè)發(fā)展。以特斯拉電動(dòng)汽車(chē)為例，2013年，特斯拉ModelS全球銷(xiāo)量為2.23萬(wàn)輛，其中30%的用戶選擇入門(mén)級(jí)的60kWh電池，70%配置80kWh電池，由此推算，2013年Tesla消耗鋰電池總量達(dá)到165萬(wàn)kWh，由此推算出，特斯拉2013年全年消耗鋰電池?cái)?shù)量達(dá)到165萬(wàn)kWh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于鋰電池的需求。隨著電動(dòng)汽車(chē)的飛速發(fā)展，若2014年ModelS超過(guò)3.5萬(wàn)輛的出貨量目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，以及特斯拉第三代ModelX的上市，僅特斯拉一家公司鋰電池的需求量已超過(guò)259萬(wàn)kwh，鋰電池行業(yè)將實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
3、鋰電池在非電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域需求仍廣闊
?除了電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域帶動(dòng)鋰電池的發(fā)展，鋰電池還應(yīng)用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)以及儲(chǔ)能領(lǐng)域，需求空間廣闊。2013年全球鋰電池需求產(chǎn)量為465億Wh，與2012年382億Wh相比增長(zhǎng)21%，其中2013年中國(guó)市場(chǎng)鋰電池需求總量超過(guò)111億Wh，與2012年66億Wh相比，增長(zhǎng)66%以上。
3.1、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)鋰電池的需求穩(wěn)定增長(zhǎng)
目前，消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品占鋰電池需求的58%，鋰電池在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用主要包括：手機(jī)、個(gè)人電腦、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電源、電子煙等。
近年來(lái)，隨著智能手機(jī)不斷的更新?lián)Q代以及售價(jià)的降低，全球手機(jī)的比重不斷攀升，從而增加了鋰電池的需求量。2013年全球手機(jī)出貨量較2012年增長(zhǎng)4%，其中智能手機(jī)出貨量為10.04億部，占全球手機(jī)出貨量的55%，較2012年增長(zhǎng)38%。
非手機(jī)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域：最近幾年雖然數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦趨于飽和，但平板電腦、電子煙出貨量一直維持著高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2013年，全球平板電腦出貨量為2.2億臺(tái)，較2012年1.4億臺(tái)增長(zhǎng)57%。全球電子煙市場(chǎng)規(guī)模在2013年達(dá)25億美元，占全球煙草0.1%，有報(bào)道預(yù)測(cè)至2050年電子煙占比將達(dá)到4%，帶動(dòng)鋰電池行業(yè)快速發(fā)展。
3.2、工業(yè)儲(chǔ)能是鋰電池需求新的增長(zhǎng)點(diǎn)
鋰電池在工業(yè)儲(chǔ)能中的應(yīng)用包括一般UPS儲(chǔ)能電源、電動(dòng)工具、工業(yè)機(jī)械、移動(dòng)基站電源、風(fēng)光發(fā)電配套。雖然目前鉛酸蓄電池多用于儲(chǔ)能設(shè)備，但隨著鋰電池技術(shù)的不斷成熟，鋰電池將慢慢取代鉛酸蓄電池。2012年全球鋰電池需求總量中，工業(yè)儲(chǔ)能市場(chǎng)消耗467.36萬(wàn)kWh，占比12.25%，中國(guó)電動(dòng)工具用鋰電池市場(chǎng)需求稍大，工業(yè)儲(chǔ)能市場(chǎng)共消耗鋰離子電池73.15萬(wàn)kWh，占比15.65%，高于全球。此外，移動(dòng)基站電源市場(chǎng)成長(zhǎng)最快，2012年消耗5.80萬(wàn)kWh的鋰電池，較2011年有大幅度攀升。
3.3、鋰電池行業(yè)日韓暫時(shí)領(lǐng)先，中國(guó)迎頭趕上
日本和韓國(guó)鋰電池市場(chǎng)領(lǐng)先于中國(guó)，中國(guó)的發(fā)展?jié)摿薮?。就全球鋰電池市?chǎng)來(lái)看，韓國(guó)已經(jīng)超過(guò)日本成為最大的鋰電池國(guó)家，日本的松下、索尼、韓國(guó)的三星、LG鋰電池在全球鋰電池市場(chǎng)中遙遙領(lǐng)先，中國(guó)的比克、力神以及新能源等公司正迎頭趕上，近幾年增長(zhǎng)迅猛，逐漸縮短與日韓的差距，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮蟆?
我國(guó)鋰電池企業(yè)逐漸呈現(xiàn)出強(qiáng)者更強(qiáng)的局面。國(guó)內(nèi)鋰電池的發(fā)展晚于發(fā)達(dá)國(guó)家，技術(shù)水平還不及美日韓，但通過(guò)近幾年的不斷努力，鋰電池走出了萌芽期，已經(jīng)步入成長(zhǎng)期。目前我國(guó)市場(chǎng)上涌現(xiàn)出一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的鋰電池企業(yè)，這些企業(yè)不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出高性能的鋰電池，并加強(qiáng)與國(guó)外頂尖廠商的協(xié)同合作，進(jìn)一步提高公司的實(shí)力，形成良性循環(huán)，達(dá)到強(qiáng)者更強(qiáng)的局面。
4、應(yīng)用領(lǐng)域需求爆發(fā)，鋰電池關(guān)鍵材料飛速發(fā)展
鋰電池四大關(guān)鍵材料中技術(shù)逐漸突破，高端鋰電池材料發(fā)展空間廣闊。雖然目前我國(guó)鋰電池材料技術(shù)水平偏低，鋰電池材料多集中在中低端領(lǐng)域，但是隨著電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展以及國(guó)家政策的支持，鋰電材料開(kāi)發(fā)動(dòng)力十足，技術(shù)水平將會(huì)進(jìn)一步提高，高端產(chǎn)品發(fā)展空間巨大。
從技術(shù)壁壘上看，隔膜＞六氟磷酸鋰電解質(zhì)＞正極材料＞電解液＞負(fù)極材料。
4.1、正極材料發(fā)展迅猛，三元材料或成明日之星
正極材料是鋰電池最為關(guān)鍵的原材料。四大材料生產(chǎn)中，正極材料是鋰電池的核心，占鋰電池成本的30%以上，比重最大。正極材料的好壞直接決定了鋰電池各種性能指標(biāo)，如能量密度性能、比功率、溫度適用范圍及安全性能等等。
磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料并駕齊驅(qū)，共同發(fā)展。目前已進(jìn)入商業(yè)化的正極材料包括鈷酸鋰(LCO)、三元材料(NCM)、錳酸鋰(LMO)和磷酸鐵鋰(LFP)等。各個(gè)國(guó)家乃至各個(gè)廠商對(duì)正極材料的選擇不盡相同，日本和韓國(guó)主要開(kāi)發(fā)錳酸鋰(LMO)和鎳鈷錳酸鋰三元材料(NCM)，中國(guó)更偏向磷酸鐵鋰(LFP)的發(fā)展。
正極材料的性能各有利弊，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(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域鋰電正極材料的性能需求側(cè)重鋰電能量密度和安全性；動(dòng)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。
鈷酸鋰（LiCoO2），最早商業(yè)化的鋰正極材料，因鈷（Co）價(jià)格昂貴，環(huán)境污染嚴(yán)重，替代趨勢(shì)明顯。LiCoO2的研究始于二十世紀(jì)八十年代，LiCoO2的合成方法包括高溫固相反應(yīng)法、低溫共沉淀法和凝膠法。其中比較成熟的方法是高溫固相反應(yīng)法，即用碳酸鋰（Li2CO3）或氫氧化鋰（LiOH）與碳酸鈷（CoCO3）等鈷鹽按鋰與鈷摩爾比為1.0配料，在700~900℃空氣氣氛中煅燒而成。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，電化學(xué)性能穩(wěn)定，容量達(dá)到145mAh/g，近年來(lái)高電壓（4.5V）高壓實(shí)（4.1V）LiCoO2的發(fā)展，使容量達(dá)到185mAh/g的容量。但是，LiCoO2安全性差且Co價(jià)格昂貴、資源短缺，污染大，因此急需開(kāi)發(fā)比能量高、穩(wěn)定性好、成本低廉的新型正極材料。
錳酸鋰（LiMn2O4）成本較低，環(huán)境友好，但是其高溫性能不好，容量衰減明顯。自Thackeray等人1983年首次報(bào)道尖晶石型LiMn2O4以來(lái)，在鋰電池領(lǐng)域等到廣泛研究和利用，我國(guó)錳資源豐富，而且錳元素相對(duì)環(huán)境友好，降低了LiMn2O4的成本，LiMn2O4還具有電導(dǎo)率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)，一直處于研究熱點(diǎn)。LiMn2O4制備方法有高溫固相合成法和低溫合成法，制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。但是目前市場(chǎng)上LiMn2O4仍存在各種問(wèn)題，例如LiMn2O4具有較高的電極電位，容易導(dǎo)致電解液被氧化，實(shí)際工作中，LiMn2O4為正極材料的電池具有循環(huán)性能差、容量低等缺點(diǎn)。目前LiMn2O4為正極材料的鋰電池主要應(yīng)用在消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。
磷酸鐵鋰正極材料的低溫性能和倍率放電水平發(fā)展較快，應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域前景廣闊。磷酸鐵鋰具有規(guī)則的橄欖石型結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性較好，在充放電過(guò)程中，沒(méi)有影響其電化學(xué)性能的體積效應(yīng)，因此具有良好的循環(huán)性能。目前比較成熟的合成磷酸鐵鋰的方法是高溫固相合成法和低溫液相合成法。磷酸鐵鋰在性能上也存在一定缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，低溫性能較差。我國(guó)目前是倡導(dǎo)使用磷酸鐵鋰作為動(dòng)力電池的國(guó)家，希望通過(guò)未來(lái)十年的努力，能夠突破磷酸鐵鋰這項(xiàng)技術(shù)，從而帶動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的高速發(fā)展。中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)為2012年以后磷酸鐵鋰材料成為最具潛力的鋰電池正極材料。
鎳鈷錳酸鋰材料（NCM三元材料）的高容量和高安全性是其他材料無(wú)法比擬的，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。NCM的推出源于人們?yōu)榱颂岣哜捤徜嚕↙iCoO2）的容量，改善其循環(huán)性能，降低成本，從而進(jìn)行一系列的改性研究，向鎳酸鋰（LiNiO2）中摻雜鈷和錳元素，使其表現(xiàn)鎳、鈷、錳三種元素的協(xié)同效應(yīng)，具有容量大、穩(wěn)定性好、成本較低和安全性高等優(yōu)點(diǎn)。但是三元材料也具有一些缺陷，例如電池壓實(shí)密度低，導(dǎo)電性能不如鈷元素，制作工藝復(fù)雜，目前技術(shù)還不夠成熟，集中在中低端市場(chǎng)，在中高端市場(chǎng)需要與鈷混合使用。
三元材料是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上所述的三元材料主要是以NMC(LiNixCoyMn1-x-yO2),NCA(LiNixCoyAl1-x-yO2)為主，同時(shí)包含了鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）三種元素的協(xié)同效應(yīng)，具有容量高、電壓高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用主流，未來(lái)3-5年，高端的三元體系作為動(dòng)力鋰電池，將會(huì)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。目前國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰電池仍以磷酸鐵鋰為主，國(guó)內(nèi)的鋰電池和電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)可通過(guò)對(duì)磷酸鐵鋰材料的掌握，在2-3年內(nèi)形成成熟的電池技術(shù)，然后慢慢過(guò)渡到三元材料為正極的鋰電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路上。
縱觀全球，鋰電池正極材料呈現(xiàn)中、日、韓“寡頭聚集”的格局。日本和韓國(guó)的鋰電正極材料產(chǎn)業(yè)起步早，整體技術(shù)水平和質(zhì)量控制能力要優(yōu)于我國(guó)鋰電正極材料產(chǎn)業(yè)，占據(jù)鋰電正極材料市場(chǎng)高端領(lǐng)域。在日韓鋰電池市場(chǎng)，主要鋰電企業(yè)的供應(yīng)商選擇本土鋰電正極材料企業(yè)。由于中國(guó)大型鋰電正極材料近十年迅速發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，并具備較強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)日韓鋰電企業(yè)開(kāi)始逐步從中國(guó)進(jìn)口鋰電正極材料，目前中國(guó)鋰電正極材料市場(chǎng)份額已占據(jù)全球的46%，未來(lái)發(fā)展空間仍廣闊。
就目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)鋰電池正極材料產(chǎn)能過(guò)剩，產(chǎn)能利用率低，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈。我國(guó)正極材料生產(chǎn)廠家有200多家，從供需關(guān)系來(lái)看，我國(guó)鋰電池正極材料的總體產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩，未來(lái)兩年內(nèi)，由于三元材料以及高壓鈷酸鋰的增量，正極材料產(chǎn)能仍快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，從而導(dǎo)致鋰電池正極材料價(jià)格下跌。
鋰電池正極材料的集成度不斷提高，優(yōu)勝劣汰的局勢(shì)更加明顯。隨著鋰電池市場(chǎng)的不斷發(fā)展，正極材料需求量也在不斷擴(kuò)大，2010年我國(guó)鋰正極材料的需求達(dá)到52000噸，比2009年增長(zhǎng)81.7%。我國(guó)擁有豐富的資源優(yōu)勢(shì)，原材料鋰的成本低廉并且具有一定基礎(chǔ)的技術(shù)底蘊(yùn)，同時(shí)我國(guó)在下游領(lǐng)域的巨大需求推動(dòng)了鋰正極材料的高速發(fā)展，鋰正極材料的產(chǎn)能正逐步向中國(guó)移動(dòng)預(yù)計(jì)，未來(lái)我國(guó)鋰電池正極材料的集成度不斷提高，優(yōu)勝劣汰的局勢(shì)更加明顯。
4.2、負(fù)極材料：國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟，鈦酸鋰發(fā)展前景廣
鋰電池負(fù)極材料國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟，碳材料種類(lèi)繁多。作為鋰電池的四大關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料技術(shù)與市場(chǎng)均較為成熟，成本比重最低，在5-10%左右?，F(xiàn)階段負(fù)極材料研究的主要方向如下：石墨化碳材料、無(wú)定型碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其他材料。
石墨產(chǎn)品主導(dǎo)天下。負(fù)極材料主要由碳素材料為主，包括天然石墨、人造石墨、石墨化中間碳微球。據(jù)高工鋰電研究所（GBII）統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2012年中國(guó)負(fù)極材料出貨量為27650噸，其中天然石墨出貨量占比59%，人造石墨30%，石墨化中間碳微球8%。在全球，石墨類(lèi)負(fù)極材料占總出貨量的90%，在負(fù)極材料中處于絕對(duì)主流的優(yōu)勢(shì)。
天然石墨具有性?xún)r(jià)比高，加工性能好等特點(diǎn)。我國(guó)石墨礦資源豐富，成本較低，但是天然石墨也有一些缺陷，吸液性差，分子中不存在交聯(lián)的sp3結(jié)構(gòu)，墨片分子容易發(fā)生平移，從而導(dǎo)致石墨負(fù)極材料的循環(huán)性能差。天然石墨負(fù)極材料主要用于消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。
人造石墨因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)等高性能，有取代天然石墨的趨勢(shì)。人造石墨通過(guò)對(duì)原始材料進(jìn)行表面改性和結(jié)構(gòu)調(diào)整，使其部分無(wú)序化或者在各類(lèi)材料中形成納米級(jí)的孔、洞和通道等結(jié)構(gòu)，加大鋰離子嵌入和脫嵌反應(yīng)，因此具有高壓實(shí)、高容量、長(zhǎng)壽命等優(yōu)勢(shì)。人造石墨主要作為動(dòng)力電池的負(fù)極材料。
中間相碳微球綜合性能好，循環(huán)壽命長(zhǎng)。中間相碳微球是球形結(jié)構(gòu)，堆積密度高，單位體積嵌鋰容量比較大，而且小球具有片層狀結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的嵌入和脫嵌。700℃熱處理的中間相碳微球充電容量可達(dá)1190mA·h/g,放電容量大750mA·h/g，遠(yuǎn)超過(guò)石墨的理論放電容量（372mA·h/g）。
鈦酸鋰是安全性最高的負(fù)極材料，在充放電循環(huán)中保持“零應(yīng)變性”。零應(yīng)變性是鈦酸鋰嵌入和脫嵌鋰離子晶格常數(shù)和體積變化很小，能夠有效避免由于電極材料的來(lái)回伸縮導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞，從而大大提高電極的循環(huán)次數(shù)。另外，鈦酸鋰的電勢(shì)比純金屬鋰的高，不易產(chǎn)生晶枝，為保障鋰電池的安全提供了基礎(chǔ)，但是鈦酸鋰的比容量比其他負(fù)極材料低很多，容量為175mA·h/g，作為電池材料其振實(shí)密度比較低，單位體積容量較小。
硅碳（Si-C）復(fù)合材料適合做高容量電池的負(fù)極材料。硅具有非常高的理論比容量和較低的嵌入和脫嵌鋰電位。硅碳復(fù)合材料采用高比容量的硅為主要活性體，采用體積效應(yīng)小、循環(huán)穩(wěn)定性好的碳為載體，合成新型的硅/碳復(fù)合材料，能夠有效避免硅在充放電過(guò)程中由于體積過(guò)度膨脹而粉化，但是硅碳復(fù)合材料同時(shí)也有一些劣勢(shì)，其安全性以及倍率性能較差，當(dāng)電流密度稍大些時(shí)，容量下降很明顯。
負(fù)極材料集中度高，日本向中國(guó)產(chǎn)能轉(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(guó)內(nèi)基本全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)集中度高，從企業(yè)來(lái)看，全球前四大企業(yè)：日立化學(xué)、深圳貝特瑞、JFE、三菱化學(xué)，市場(chǎng)份額合計(jì)占比為78%，負(fù)極材料表現(xiàn)出高度集中化。從區(qū)域看，中國(guó)和日本是全球主要的產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)。從車(chē)用動(dòng)力鋰電池企業(yè)負(fù)極供應(yīng)體系來(lái)看，目前動(dòng)力電池企業(yè)采購(gòu)負(fù)極主要來(lái)自于日本企業(yè)。近幾年，隨著中國(guó)生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，中國(guó)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(guó)轉(zhuǎn)移，市場(chǎng)占有率不斷提高。
國(guó)內(nèi)負(fù)極材料行業(yè)產(chǎn)能快速增長(zhǎng)。受平板電腦、超級(jí)本、電動(dòng)自行車(chē)、新能源汽車(chē)以及儲(chǔ)能等終端市場(chǎng)需求帶動(dòng)，鋰電池產(chǎn)量將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，2013年上半年中國(guó)負(fù)極材料實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)量16560噸，相比于2012年上半年增長(zhǎng)19.8%。由于在鋰電池四大材料中，國(guó)內(nèi)負(fù)極材料相關(guān)技術(shù)發(fā)展最為成熟，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能較大，但受產(chǎn)能相對(duì)過(guò)剩的影響，負(fù)極材料的價(jià)格近幾年呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。
負(fù)極材料未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)：以提高容量和循環(huán)穩(wěn)定性為目標(biāo)。作為鋰電池四大關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料決定了鋰電池的性能，如充放電效率、循環(huán)壽命等等。常規(guī)石墨負(fù)極材料的倍率性能已經(jīng)難以滿足鋰電池下游產(chǎn)品的需求。在動(dòng)力電池方面，碳酸鋰可能是新的發(fā)展方向;在消費(fèi)類(lèi)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(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
4.3、國(guó)內(nèi)電解液產(chǎn)能釋放，聚合物電解質(zhì)受青睞
電解液對(duì)鋰電池的運(yùn)行和安全性具有舉足輕重的作用。電解液作為帶動(dòng)鋰離子流動(dòng)的載體，對(duì)電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等至關(guān)重要，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)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(chǎng)上主要的鋰電池電解質(zhì)。電解質(zhì)材料中六氟磷酸鋰相對(duì)于其他鋰鹽，不僅具有良好的導(dǎo)電率、電化學(xué)穩(wěn)定性及突出的氧化穩(wěn)定性，并且后續(xù)廢電池的處理簡(jiǎn)單，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好，因此成為目前應(yīng)用最廣泛的電解質(zhì)。
六氟磷酸鋰實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格趨穩(wěn)。電解質(zhì)與隔膜類(lèi)似，是電池低成本和自產(chǎn)自足的關(guān)鍵，六氟磷酸鋰以其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)成為目前最廣泛的電解質(zhì)。著眼全球，2011年日本瑞星化工、森田化學(xué)和關(guān)東電化是六氟磷酸鋰的主要生產(chǎn)商，占全球產(chǎn)能的55%左右，隨著國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)突破同時(shí)快速擴(kuò)張產(chǎn)能快速擴(kuò)張，預(yù)計(jì)到2015年六氟磷酸鋰產(chǎn)能將占全球40%。六氟磷酸鋰產(chǎn)能的快速釋放將加劇行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，直接導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格降低，但隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的爆發(fā)以及消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的穩(wěn)定增長(zhǎng)，六氟磷酸鋰未來(lái)的需求將大幅提升，價(jià)格有望穩(wěn)定在10萬(wàn)元/噸。
全球鋰電池電解液供應(yīng)商主要集中在中、日、韓。電解液的格局與鋰電池的分布一致，主要集中在中、日、韓三國(guó)。鋰電池的市場(chǎng)發(fā)展直接帶動(dòng)了電解液材料產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，2012年中國(guó)企業(yè)在全球市場(chǎng)份額比重突破50%，相反，日本企業(yè)電解液的市場(chǎng)份額有所下降，2012年的日本電解液企業(yè)在全球市場(chǎng)份額為22.9%，較2011年的33.4%下滑了10%以上。
電解液處于向中國(guó)產(chǎn)能轉(zhuǎn)移的過(guò)程中。過(guò)去鋰電池電解液一直都是日韓廠商的天下，隨著中國(guó)技術(shù)的提高以及國(guó)內(nèi)需求的日益增速，尤其是六氟磷酸鋰國(guó)產(chǎn)化后，電解液產(chǎn)能不斷向中國(guó)轉(zhuǎn)移。
電解液的擴(kuò)產(chǎn)速度與需求增速基本匹配，電解液價(jià)格穩(wěn)定。盡管電解液也存在擴(kuò)產(chǎn)，但電解液擴(kuò)產(chǎn)比較理性，隨著六氟磷酸鋰近年來(lái)的快速擴(kuò)產(chǎn)帶來(lái)的成本下降以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的提升，一線廠商的電解液毛利率有望穩(wěn)定在25%，電解液的價(jià)格在3.5萬(wàn)元/噸左右。
聚合物鋰電池將成為未來(lái)鋰電池的主流產(chǎn)品。根據(jù)鋰電池形狀和外包裝材料可以將鋰電池分為方形鋰電池、圓柱鋰電池和聚合物鋰電池。由于與液態(tài)鋰電池相比，聚合物鋰電池具有可薄形化（最薄0.8毫米）、任意面積化與任意形狀化等優(yōu)點(diǎn)，從而提高電池設(shè)計(jì)的靈活性。受益于平板電腦、智能手機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的快速增長(zhǎng)，聚合物鋰電池企業(yè)正迎來(lái)巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。
4.4、隔膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，進(jìn)口替代日趨明顯
鋰電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)壁壘最高，高端產(chǎn)品需依賴(lài)進(jìn)口。隔膜在成本構(gòu)成上僅次于正極材料，占20-30%，隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能。隔膜主要作用是將電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái)，防止兩極接觸而短路。目前，市場(chǎng)化的隔膜材料主要是以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）為主的聚烯烴類(lèi)隔膜。
隔膜的生產(chǎn)工藝包括濕法工藝和干法工藝，同時(shí)干法工藝又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
干法工藝：將聚烯烴樹(shù)脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜，經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理、退火，得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶界面進(jìn)行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)。聚丙烯（PP）產(chǎn)品主要由干法工藝制得。
濕法工藝：將高沸點(diǎn)的液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，把熔融混合物鋪在薄片上，壓制成膜片，再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度，進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時(shí)間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑，制得微孔膜材料。聚乙烯（PE）產(chǎn)品是由濕法工藝制的。
全球隔膜行業(yè)集中于美日韓，國(guó)內(nèi)發(fā)展空間大。目前世界上只有美國(guó)、日本、韓國(guó)等少數(shù)國(guó)家擁有先進(jìn)的隔膜生產(chǎn)技術(shù)，其中旭化成、Celgard和東燃化學(xué)、韓國(guó)SK明顯居于壟斷地位，四家企業(yè)2013年全球市場(chǎng)占有率達(dá)到76%，國(guó)際大的鋰電池廠商也由這4家企業(yè)為其供應(yīng)隔膜產(chǎn)品。就全球格局來(lái)看，高端市場(chǎng)被國(guó)外壟斷，80%的中端市場(chǎng)被國(guó)外占據(jù)，我國(guó)產(chǎn)品處于中低端，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。近幾年隨著國(guó)內(nèi)廠商積極加大研發(fā)力度，國(guó)產(chǎn)鋰電池隔膜漸漸走進(jìn)鋰電圈，開(kāi)始搶占國(guó)際市場(chǎng)份額。
全球隔膜供過(guò)于求，但形勢(shì)并不嚴(yán)峻。據(jù)中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)稱(chēng)，隨著電動(dòng)車(chē)和儲(chǔ)能等下游鋰電池產(chǎn)業(yè)的影響，未來(lái)幾年全球隔膜的年需求量將以20-25%的速度增長(zhǎng)，同時(shí)全球隔膜產(chǎn)量保持較快的增長(zhǎng)，2013年全球隔膜產(chǎn)量同比增長(zhǎng)30%，供需基本平衡。
國(guó)內(nèi)隔膜產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，隔膜價(jià)格趨于平穩(wěn)。隔膜是鋰電池四大關(guān)鍵材料中技術(shù)壁壘最高的材料，也是毛利率最高的材料。在產(chǎn)業(yè)初期，許多企業(yè)扎堆進(jìn)入隔膜行業(yè)，多數(shù)企業(yè)隔膜產(chǎn)品定位于中低端市場(chǎng)，造成中低端隔膜產(chǎn)能過(guò)剩。據(jù)高工鋰電統(tǒng)計(jì)，截止目前，國(guó)內(nèi)涉足隔膜的企業(yè)已接近40家，規(guī)劃的產(chǎn)能達(dá)到8億平米，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)2013年全球的實(shí)際用量7.5億平米，但實(shí)際量產(chǎn)的企業(yè)不到20家，得到電池廠商認(rèn)可的不足10家，有些企業(yè)的產(chǎn)能利用率不足5%。目前干法工藝制造的隔膜價(jià)格在5元/平米左右,未來(lái)價(jià)格趨于平穩(wěn)，濕法工藝由于工藝復(fù)雜，價(jià)格穩(wěn)定在10-12元/平米。
國(guó)內(nèi)鋰電隔膜技術(shù)取得突破，進(jìn)口替代趨勢(shì)明顯。隨著鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)增，國(guó)內(nèi)部分優(yōu)秀廠商技術(shù)、裝備不斷提高，以其優(yōu)良的產(chǎn)品性能及強(qiáng)大的市場(chǎng)拓展能力，大幅度提高市場(chǎng)份額，逐步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。星源材質(zhì)、佛山金輝高科、中科科技等大陸廠商逐步實(shí)現(xiàn)隔膜產(chǎn)業(yè)化，部分企業(yè)在孔隙率、熱收縮、拉伸強(qiáng)度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)接近國(guó)際水平，進(jìn)口替代趨勢(shì)明顯。
未來(lái)隔膜行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)：更輕薄、更安全。隨著鋰電池在消費(fèi)類(lèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)等應(yīng)用領(lǐng)域的快速增長(zhǎng)，鋰電池隔膜要為未來(lái)的市場(chǎng)爆發(fā)提前布備，需要在產(chǎn)品的性能和品質(zhì)上有所突破，隔膜未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是滿足高功率、大容量、長(zhǎng)壽命循環(huán)和安全可靠等性能要求。
4.5、我國(guó)礦產(chǎn)資源豐富，為鋰電池提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)
鋰電池上游主要是天然礦產(chǎn)資源，包括鈷、鋰、鎳、錳、磷、鐵、石墨及各種化合物，其中鋰和石墨礦石用量最大。
鋰資源在中國(guó)儲(chǔ)量相對(duì)豐富，僅次于智利、阿根廷。鋰鹽提取可通過(guò)鹽湖提鋰和礦石提鋰兩種方式。目前國(guó)內(nèi)90%鋰鹽通過(guò)鋰礦冶煉提取，成本較高，同時(shí)西藏、青海等地的鹽湖礦產(chǎn)也是我國(guó)提取鋰鹽的資源優(yōu)勢(shì)。目前鹽湖提工業(yè)級(jí)碳酸鋰成本占優(yōu)，而礦石提鋰用于生產(chǎn)電池級(jí)碳酸鋰及純度產(chǎn)品方面。國(guó)內(nèi)資源主要由中信國(guó)安、西部礦業(yè)掌控，主要生產(chǎn)工業(yè)級(jí)碳酸鋰，而天齊鋰業(yè)主要生產(chǎn)電池級(jí)碳酸鋰。?我國(guó)是石墨儲(chǔ)藏最豐富的國(guó)家，據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量3085萬(wàn)噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量5280萬(wàn)噸；隱晶質(zhì)石墨儲(chǔ)量1358萬(wàn)噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量2371萬(wàn)噸。石墨礦石的豐富為負(fù)極材料成本的降低及其產(chǎn)業(yè)化提供條件。
