锂离子动力与储能电池及其产业链.ppt

内 容 提 要 内 容 提 要 内 容 提 要 内 容 提 要 内 容 提 要 容量 372 mAh/g for graphite and 550-650 mAh/g for non graphite Non-carbon materials offer up to 1200-1400 mAh/g capacity 可逆性 Morphologies (particle size, shape, surface, pore structure etc.) Removing impurities, reducing reaction with electrolyte Changing cell design 倍率性能 Material microstructure Electrode porosity conductivity (polarization) 循环寿命 Volumetric expansion Binding adhesion conductivity 安全性 碳纳米管 内 容 提 要 磷酸铁锂：市场需求剧增，受到投资者的追捧 中投顾问：《2008-2010年中国新能源汽车产业分析及投资咨询报告》，预计2012年中国磷酸铁锂需求5.2万吨（100亿元，只计算了新能源汽车，未计算电动工具和电动自行车）。 日信证券研究报告：《磷酸铁锂的蛋糕有多大？》 仅对混合动力汽车、电动工具、电动自行车、电动代步车4个领域的电池需求进行测算。 保守地按照10-20%的渗透率计算，磷酸铁锂电池全球的市场规模达280亿元，磷酸铁锂需求量达6万吨。 A123认为： 2010年，全球磷酸铁锂的供给缺口达到10万吨。 目前产量与产能：2008年全球磷酸铁锂的产能约为1万吨，实际产量不到5000吨，下游需求是当前产能的10倍以上。 如何面对新的挑战? 现在锂离子电池的产业化，关键核心技术缺乏，投资盲目、建设重复，模式单一。 美国奥巴马政府，投资24亿美元用于锂离子研发；德国紧随其后。 日本NEDO提出锂离子能量密度： 2015年将达到500Wh/kg, 2030年将达到700Wh/kg。 未来5年投资220亿日元研究车用/储能Li电池 原始专利： 为美国得州大学John B. Goodenough教授所拥有（US Patent 5,910,382），目前该专利加拿大Phostech公司（德国南方化学控 股子公司）拥有授权，在工业七国有效。 碳包覆专利： M. Armand等2001年申请，主要技术是采用碳作为添加剂合成磷 酸铁锂，有效地改善了磷酸铁锂的导电性能，提高了材料的可逆容 量和大电流充放电性能。该专利加拿大Phostech公司拥有授权。 离子掺杂改性专利： 2002年MIT的Chiang等申请，主要技术是采用离子（Nb5+、Mn2+） 掺杂的方式合成改性磷酸铁锂，大大改进了材料的导电性能，在此 技术基础上，成立了A123公司。 专利与技术 磷酸铁锂发展的关键与瓶颈 锂离子电池生产设计 锂离子电池生产设计 锂离子电池生产工艺流程 锂离子电池生产工艺流程 我国锂离子动力电池技术差距 锂离子电池制备技术 当前我国在动力电池结构设计、极片制造技术、电极与电解液相容性、高功率电池设计以及电池性能评估与预测技术方面尚存在差距。 锂离子电池装备 日本在电池生产专用设备方面至少领先我国5年。如600L搅拌制浆机，高速Filmics分散设备，Slit die（喷涂）涂敷机，冷热碾压机，日产6000只全自动生产线。 我国通过引进消化吸收实现了大部分单机设备国产化，但单机生产能力和制造精度上和日本设备还有较大差距，尚无国产全自动电芯装配线。 4 锂离子电池关键材料 Prius 电 动 汽 车 锂离子动力电池 核心电源 磷酸铁锂 正极材料 关键 瓶颈 铅酸电池 镍氢电池 钴酸锂 锰酸锂 锂离子动力与储能电池 大功率锂电池 安全性好 成本低 寿命长 无污染 正 极 材 料 主要正极材料 Co-based LiCoO2 Mn-based LiMn2O4 LiNi0.5Mn1.5O4 Multi-elements LiNixCo1-x-yMyO2 P-based LiMPO4 低廉 较高 低 高 材料成本 25% 33% 25% 40% 所占成本比重 3.2 3.6 3.7 3.6 电压 平台 150 160 105 145 比容量 mAh/g 对体积不敏感的大型动力电源 ＞1500 很好 磷酸铁锂 中小型号动力电池 ＞800