鋰電正極材料市場隨著手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等電子消費(fèi)產(chǎn)品和動(dòng)力汽車、電動(dòng)工具、電動(dòng)助力車、發(fā)電儲(chǔ)能裝置等能源動(dòng)力產(chǎn)品分為小型鋰電正極材料市場和動(dòng)力鋰電正極材料市場。小型鋰電正極材料主要包括鈷酸鋰、多元材料和錳酸鋰為主,而動(dòng)力鋰電池正極材料主要為錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰和多元材料為主,其中電動(dòng)汽車的發(fā)展給鋰電正極材料的成長帶來了很大的市場空間,在動(dòng)力鋰電中的應(yīng)用將出現(xiàn)爆發(fā)性增長。在可攜式電子(手機(jī)和筆記本)市場逐步成熟,這部分的正極材料未來趨于穩(wěn)定,但是在動(dòng)力能源迅速發(fā)展的趨勢下,主要的市場成長力取決于電動(dòng)車未來五年的成長率。

1正極材料市場規(guī)模與主要廠商

以鋰電池材料產(chǎn)業(yè)來說,以往的成長率約在3%~5%,屬于溫和成長的產(chǎn)業(yè),在2009年由于筆記型電腦及如手機(jī)等電池市場日趨成熟,加上鈷等正極材料相關(guān)金屬材料價(jià)格上漲之故,在需求量放大且單價(jià)持平下,2009年全球鋰電池材料市場銷售值相較2008年成長16.2%,達(dá)到33.9億美元,其中,正極材料銷售值約18.1億美元。根據(jù)工研院在展會(huì)上發(fā)布的2009~2013年全球鋰電池材料市場規(guī)模預(yù)測數(shù)字.

在可攜式電子(手機(jī)和筆記本)市場逐步成熟,這部分的正極材料未來趨于穩(wěn)定,但是在動(dòng)力能源迅速發(fā)展的趨勢下,主要的市場成長力取決于電動(dòng)車未來五年的成長率。若以持平的電動(dòng)車市場成長數(shù)字估計(jì),預(yù)計(jì)2013年的鋰電池正極材料市場將因電動(dòng)車市場成長至21.6億美元。從相關(guān)調(diào)查(2010'CIBF)來看,不能簡單的以國內(nèi)國外來區(qū)分這個(gè)全球的正極材料市場,總體一句話整個(gè)市場有逐漸走向大者恒大的態(tài)勢。

因?yàn)檎龢O材料牽涉電池品質(zhì),近年來已有愈來愈多大的知名的電池廠商采用內(nèi)制或向單一供應(yīng)商購買的方式取得正極材料。2009年全球鋰電池正極材料前五大廠商依序?yàn)?Umicore、日亞化學(xué)、戶田工業(yè)、BYD與AGCSeimiChemical,其他正極材料廠商包括日本化學(xué)工業(yè)、本莊Chemical、日本電工、正同化學(xué)工業(yè)、三菱化學(xué)等約占有37%。其中Umicore因新增產(chǎn)能陸續(xù)開出,且在鋰鈷系材料市場成功取得新客戶,加上原有供應(yīng)SDI與LGC的供貨關(guān)系,因而在總體市占率超越日亞化而成為最大廠商;日亞化在正極材料長期供應(yīng)三洋電機(jī),在近來開始投入三元系市場;而國內(nèi)最大用戶及制造商BYD則基本上是自己制造,僅因供應(yīng)自身下游產(chǎn)品使用即有約3%的市場占有率。

從生產(chǎn)與銷售地區(qū)上來看,在2009年仍然呈現(xiàn)集中于亞洲的態(tài)勢,其中日本仍為最主要的正極材料生產(chǎn)與銷售大國,雖然在日本國內(nèi)因生產(chǎn)成本高漲之故,鋰電池的制造出口逐年下降中,但至今全球仍有近67%的鋰電池正極材料在日本生產(chǎn),中國與其他亞洲地區(qū)僅占19%與14%。至于在銷售地區(qū)分布上,由于下游的電池大廠仍以日商為多,因此日本仍為銷售地區(qū)比例最高的國家,其他依序?yàn)橹袊?、其他亞洲地區(qū)、北美等地。

2動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的發(fā)展與比較

從目前市場用量來看,鋰電池正極材料仍以鈷酸鋰為主,除了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性佳、能量密度高的特性外,最早應(yīng)用于可攜式電子裝置等小型電池領(lǐng)域也是一大原因。為了要提高這部分可攜式電子裝置電池電容量及降低材料成本,三元系的材料在可攜式裝置的滲透率可望提升;此外,隨著鋰電池爆炸事件陸續(xù)發(fā)生后,正極材料研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向安全性開發(fā),其中錳酸鋰電容量雖然較低,但其安全性較高,也讓其在大型鋰電池或動(dòng)力電池市場滲透率逐年提升;至于磷酸鋰鐵相較于鋰錳系具有更高的熱穩(wěn)定性,在成本考量上也比鋰鈷氧化物更具優(yōu)勢,使得磷酸鋰鐵和鋰錳系在未來鋰電池市場的應(yīng)用備受期待。

而由全球市占分布與生產(chǎn)地域現(xiàn)況來觀察,雖然近年韓國與中國大陸廠商積極投入正極材料制造,但在材料品質(zhì)仍未普遍獲得業(yè)界電池廠商信賴前,日商仍將是全球鋰電池正極材料主要的供應(yīng)來源。從另外一種角度來看,一種材料是否具有應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?除了關(guān)注其優(yōu)點(diǎn)外,更為關(guān)鍵的是該材料是否具有根本性的缺陷。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成本高和價(jià)格波動(dòng)大等原因,普遍認(rèn)為很難成為電動(dòng)汽車用動(dòng)力型鋰離子電池的主流,但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內(nèi)混合使用。事實(shí)上目前普遍選擇磷酸鐵鋰作為動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料,從政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料,將其作為動(dòng)力型鋰離子電池的發(fā)展方向。

分析其原因,主要有下列兩點(diǎn):首先是受到美國研發(fā)方向的影響,美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵鋰做離子電池的正極材料。其次是國內(nèi)一直沒有制備出可供動(dòng)力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲(chǔ)存性能的錳酸鋰材料有關(guān)。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷,主要受制于高溫還原成單質(zhì)鐵、振實(shí)密度、制造成本、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等缺陷。因此目前最有希望應(yīng)用于動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料主要有改性錳酸鋰(LiMn2O4)磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鎳鈷錳酸鋰?Li(Ni,Co,Mn)O2三元材料。

3結(jié)論

從研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的經(jīng)驗(yàn)來看,日本是鋰離子電池最早商業(yè)化的國家,并且一直占據(jù)著高端鋰離子電池市場。而美國盡管在一些基礎(chǔ)研究上領(lǐng)先,但是到目前為止還沒有一家大型鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè),因此,日本選擇改性錳酸鋰作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料更有其道理。即使是在美國,利用磷酸鐵鋰和錳酸鋰作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的廠家也是各占一半,聯(lián)邦政府也是同時(shí)支持這兩種體系的研發(fā)。鑒于磷酸鐵鋰存在的上述問題,很難作為動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料在新能源汽車等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。如果能夠解決錳酸鋰存在的高溫循環(huán)與儲(chǔ)存性能差的難題,憑借其低成本與高倍率性能的優(yōu)勢,在動(dòng)力型鋰離子電池中的應(yīng)用將有巨大的潛力。