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              鋰電池技術與儲能產業對接將降低成本
              來源:全球電池網 日期:2014-4-15 作者:全球電池網 點擊:

              電池技術路線(燃料、鎳氫、超級電容等)一直有爭議。而Tesla千兆鋰電池工廠的開工,至少說明Tesla對鋰電池中期發展有信心。盡管可能會有企業跳出Tesla的框架另起爐灶,但不可否認的是,更多的國家和企業(尤其是中國)會作為跟隨者和模仿者參與其中,而產業的進步速度往往與參與者的數量正相關。我們認為技術路線的基本確定,會加速產業的集群,產業集群會加速技術進步,并且由于鋰電池的產業鏈已經比較成熟,而且分工明確,成本下降空間大。

              在技術路線確定,產業競爭加速成本下降的過程中,不僅是新能源汽車,儲能的需求也會快速甚至爆發式增長。電動車的電池可與儲能天然緊密對接。電動車對鋰電池的質量要求高,而儲能則不然,待新能源汽車市場啟動后,可以將置換或者淘汰的車用電池用于儲能(充電樁或者家用的系統),這樣多次利用,成本會大幅攤薄;鋰電池的成本下降不但會帶動電動車,也會帶動光伏自發自用的需求。

              電解液、隔膜、正極材料和負極材料被稱為鋰電池的四大材料。

              相較于鋰電紛繁復雜的技術路線選擇,鋰的需求非常明確,只要是“鋰電池”就需要鋰,不論是碳酸鋰、氫氧化鋰,甚至是金屬鋰。當前全球鋰資源供給呈高度壟斷態勢,三大鹵水廠商SQM、Rockwood、FMC合計占據了全球鋰市場45%的份額,鋰精礦供應商Talison依托中國強勁需求成功二期擴產,市占率2012年躍居首位,高達35%。三份鹵水+一份礦合計供應了全球80%的市場。

              全球鋰供給與需求基本持平。基于對電動汽車增長的預期,不論是原有四家寡頭,還是新進入者,均有產能擴張計劃。但是,由于資源品位不同、自然環境差異、融資進展以及開發工藝試驗等方面的不確定性,新進入者規劃的產能并不能迅速轉化成產量,因此在中短期內,供給仍主要由四家寡頭控制。

              正極材料方面,目前鋰離子電池正極材料選擇方向很多,主流材料包括鈷酸鋰錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等方向。正極材料約占整個電池成本的30-40%。

              負極材料方面,技術相對最成熟。通常將鋰電池負極材料分為兩大類:碳材料和非碳材料。其中碳材料又分為石墨和無定形碳,如天然石墨、改性石墨、石墨化中間相碳微珠、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳負極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。

              隔膜方面技術壁壘較高。鋰電池隔膜主要功能是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,同時允許電解質離子于其間通過;在電池過熱時,通過閉孔功能來阻隔電流傳導。

              目前隔膜的發展有兩條路線,對消費電子類電芯而言,為了迎合美觀、便于攜帶的要求,輕薄化和提高能量密度是發展趨勢,一般采用單層PP、PE隔膜;對動力電池而言,由于主要應用在電動自行車、汽車、儲能電站上,因此更注重安全性,通常采用多層功能性復合隔膜。

              我們預計2014-2016年全球鋰電池年需求增速在25-30%左右,到2016年,全球鋰電池隔膜市場將達到86億元左右,國內隔膜市場規模在13億元左右。未來若電動汽車、儲能電站需求爆發,隔膜市場更有望大幅增長。

              電解液由鋰鹽(六氟磷酸鋰)、溶劑、添加劑組成,其中六氟磷酸鋰是電解液成本最重要的組成部分,約占到電解液總成本的43%。

              2011年之前,國內可實現量產的六氟磷酸鋰生產企業僅日本森田化學(張家港)和天津金牛兩家,本土的天津金牛2010年產能僅250噸,六氟磷酸鋰幾乎全部依賴日本,當時Stella Chemifa、關東電化學工業、森田化學等幾家日本企業壟斷了全球90%的市場份額。

              六氟磷酸鋰原本是電解液產業鏈條中技術壁壘最高的產品,但隨著國內廠商技術的突破,多氟多[0.00% 資金 研報]、九九久[0.00% 資金 研報]為首的國內廠商快速擴張產能,使得原本具有高壁壘高毛利率的六氟磷酸鋰盈利能力大幅下滑。

              目前全球動力電池主要朝向三個方向發展:三元材料(NCA、NMC)、磷酸鐵鋰材料(LFP)以及錳酸鋰材料(LMO),主要為兼顧能量密度、成本和安全性。其中三元材料具有較好的能量密度和功率密度,但安全性能較低,成本相對較高;磷酸鐵鋰安全性能較好,成本較低,但能量密度以及功率密度較差;錳酸鋰綜合性能較為均衡,無突出優勢和劣勢。

              以當前新能源汽車廠商選擇路徑來看,一種是以美國、中國為主的磷酸鐵鋰為正極的電池路線,另外一種是以韓國、日本為主的三元材料、錳酸鋰為正極的電池路線,目前還未確認哪種技術路線會成為最終的選擇,但因主流汽車生產廠商多為日系及美系汽車,而美系汽車鋰電池較多的由日韓鋰電企業供應,因此動力鋰電池更多是在三元以及錳酸鋰材料之間選擇。

              此外,就電池單體容量發展方向看,除Tesla使用小容量18650電池單體(單體容量3.1Ah)外,更多的是專注于大容量鋰電單體研發,如為日產Leaf提供配套電池的AESC公司,PHEV、EV用鋰電池多為單體容量33.1Ah的鋰電單體。但因大電池單體市場研發尚處于初級階段,成本較高,以Tesla Model S與日產Leaf為例,Leaf所用鋰電池單位儲能成本約為Tesla Model S的兩倍左右。使得市場上大多電動汽車在電池組容量不大的情況下(約20Kwh)僅鋰電池成本就高達2-3萬美元。從而在成本上限制了電動汽車的電池組容量,進而限定了整車的動力性能。Tesla的成功將為整個動力鋰電產業樹立標桿,改變研發資源的配置路徑,鋰電池將會從專注于大容量單體的研發改為小容量單體、電池管理系統的研發,從而縮短電動汽車革命的進程。

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