全球锂电池市场状况和应用发展综述
全球锂电池市场状况和应用发展综述
王福鸾-,杜军z,裴金海3
(1.中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;2.海军装备部,北京10084l;
3.中国人民解放军91829部队,辽宁大连116041)
摘要:综述了2012年全球锂电池在3C、电动车和储能三个主要应用领域的市场发展现状和主要生产厂家的市场销售情况以及未来的应用发展趋势。简述了锂电池正负极材料、电解质和隔膜的市场状态。总结了2012年国外的几家主要电池厂商的市场动向和未来的发展战略以及中国锂电池发展总体态势。关键词:锂电池;市场;应用中图分类号:TM
912.9
文献标识码:A文章编号:1002一087×(2014)03一0564-05
OVeⅣiew
(1.Tianjin
on
globallithiumbatte巧marketand印plication
、)l,ANGFu—luanl,DUJun2,PEIJill-hap
300384,china;2,EquipmentDepartmentofPLA
Liaoningl
IrtstituteofP0wer
sources,TianjInNaVy'Bebing
l0084l,China;
3.PlA91829舡my'Datian
1604l,China)
Abstracl:
ThedeveIopmenlsIatusoflhegIobaInthiumbatteriesmarketandmaiormanufacturersin3C,
eIectric
vehiclesandenergystOrageappIIcaliOnwerereViewedin2012aswe¨asthefuturedeVelopment”end.ThemarkelsituationofcalhodeandanodemateriaIs,
eIectrol”eandseparatorin¨thiumbat【erieswe悖aIsoresumed.The
markettrendsin2012andfuluredeVeIopmentslrmegyofseVeralChinaIithiumbatterydeVelopmentweresummarized.Kevwords:Ijthium
majorforeignbanery
manufacturersaswe¨as
baneries:market;app¨cation
锂电池作为当今世界应用最广泛和最有发展前景的电池
50004500
之一,具有比能量和放电性能高、工作和贮存寿命长、安全操作性能高和成本较低的优点。2012年,全球锂电池销量达到
459.2亿只,市场需求量比2011年增长约9%。根据日本矢野
4000
-其他
3500
u医疗器械_UPS用・网络设备用-l乜动自行车
・PDA,电f书,平板电脑
旺2500
-个人导航设备u蓝牙装霞_手持游戏设备・便携式彩媒体播放器
l500
经济研究所的研究数据…,2012年,全世界锂离子单体电池市
场为1.17万亿日元,预计到2015年将增长到2.88万亿日元。本文综述了2012年全球锂电池在3c、电动车和储能三个主要应用领域的市场发展现状和主要生产厂家的市场销售情况以及未来的应用发展趋势。
世
誓3000
吲耀2000
1锂电池在3C、电动汽车和储能系统
领域的市场应用及其趋势
1.1锂电池在3C领域的应用
3c,即计算机、通讯和消费电子产品的简称,目前锂电池主要市场应用集中在便携式电子产品,尤以笔记本电脑、手机和平板电脑对锂离子电池的应用需求增长最快,具体市场分析情况见表1,图l为近年来全球锂电池市场销售应用分布趋势图。不同形态电池依据应用市场不同,所占市场份额也不
一数码相艄像机
・电动工具-手机-笔记本电脑
l000
500
0
,000007,oos,00970‘070tl,ot‘
年份
图1
近年来全球锂电池市场销售应用分布趋势图
(未含电动汽车、ESS市场)
同。目前来看,市场上主要有方形、圆柱形、软包装电池三种,
2012年所占市场份额分别为42%、35%和24%。
收稿日期:2013—08—05
作者简介:王福鸾(1981一)。女,天津市人。工程师,主要研究方向为电池市场信息情报。
在3c应用领域,日韩中三国的电池厂占全球领导地位。以往由日系厂商独占鳌头,2010年以后逐渐被韩系厂商超越。
全球主要锂电生产厂家有三星SDI、LG化学、松下、索尼、日立麦克赛尔、三洋、ATL、比克、比亚迪、力神,其2012年所占市场份额见图2。
2014.3VOI.38N0.3
万方数据
笔记本电脑手机中板电脑新产品要求电池容
未来发展
趋势以及对电池提出的要求应用的电池(按电池形态)
轻薄化、续航力、新的操作系统、平台:超级本发
展迅速要求电池容量提升、成本降低
智能于机增长较快,成为市场成K主力.功能丁|机早下降趋势:功能整合的多元化
造成耗电量增加影响电池续航能力:随着无线通讯技术的小断发展,4G手机将比3G手机耗电量更高
毓提升、成本降低;
单体电池电芯容锖缓步增加
方形电池为卜,软包装电池会小断渗透应用
由圆柱形18650电池为主逐渐转向方形电池
传统一机以方形为丰,软包装电池}=要心用于智能手机
主要生产商有中国大陆的欣旺达.中国台湾的原瑞、
电池模组市场分析
电池模组、Ik务冈制造难度低,体{j}{小,多由电芯厂或组装代工J‘兼营:冈难度低进入障碍小.利润较笔记本电脑低:两大ffl国大陆厂商中兴和华为目前多南电芯J直接供应封装完成电池模组
二星、诺基哑、华果、LG、r{l兴、索慢、摩托罗拉、HTC、夏普、华为、犬语
擎果、
i星、
Amazon、N“us、
MicmsonSurfke
sTL、新普(sⅦ,)、顺达科技(D”aPack)、加百裕
(cel印ert),韩国LG化学、三星,日本的松下、索尼和三洋,其中中国台湾厂商在电池模组、lk务部分占有全球领先地位
惠普、联想、戴尔、宏基、东芝、华硕、苹果、二星、索尼、富士通、松下
2012年主要生产商
日产纯电动车Leaf和通用V01t一截止2012年12月.日产Leaf累计销量超过4.3万辆,volt累计销量约2万辆,分别采用的
●三堤SDI
●~:洋口LG化学■索尼●松F口宁德新能源■力神●比砸迪●比兜
4%●H矗盛克赛自
口能元科技■其他
是AEsc和LG提供的锂电池模组。
锂电池作为动力电池应用,因其单位用量大、未来成长潜力大而受到重视,其成本也将随着大规模生产而下降.但其成长却并未像预期那样,未形成规模经济j据不完全统计(未包括中国电动车市场),在2007年到2012年上市或即将上市的150款电动车中,以锂电池为动力电池的有lll款.以镍氢电池为动力的有39款;其中BEv、HEv、PHEV所占比例分别为35%、48%和17%;按电池形态划分,采用圆柱形电池的占15%,采用方形电池的占55%,代表厂家有丰田、大众和j菱.
17.1%
图2
采用软包装电池的比例为26%.代表厂家有日产、现代、雷诺、
便携设备用锂电池主要生产商2012年所占市场份额
(按产量计算)
菲亚特,还有以Tesla为代表的车企使用的18650电池占4%,
从使用的电池正极材料来看,AEsc、LG化学、LEJ等企业以锰酸锂为主流材料,PEvE、Jcs主要应用=i元材料,比亚迪、雷天能源、A123、万向电动车更倾向使用磷酸铁锂。
1.2锂电池在电动汽车领域的应用
2012年8月,美国政府宣布出台2025年企业平均燃油经济性法规cAFE。按照新法规,美国市场中.各车企2017年至2025年新车的燃油经济性平均值应当达到约合百公里4.3升,其做法也为其他国家起了带头效应。可以想见,具有较高燃油经济性的电动车市场未来会有较大的发展潜力。相比较纯电动车(BEV)和插电式混合动力车(PHEV),混合动力车(HEv)因为发展时间相对较长、产品技术积累丰富,预计在2020年前仍为电动车市场的主流。但2叭2年发生的几起电动车事故,如通用公司volt实验室碰撞试验后起火、杭州众泰电动出租车自燃、深圳比亚迪E6电动车事故等成为影响电动车市场发展的限制因素。2012年上市的主要电动车有:丰田
1.3锂电池在储能系统(ESS)的应用
锂电池存储能市场的应用,欧美、中国等国家以示范运行、试点居多,大部分国家仍处在需要政府扶植资助的研发阶段、只是在日本有家用型/中小企业应用等实用型储能系统市售,但仍处于起步阶段。日本南于受到f{身资源的限制以及地震和核危机带来能源短缺和不稳定供给的影响,其危机意识不断增强.目前在储能应用领域处于世界领先水平。降低成本是锂电池总体储能系统应用面临的最主要问题。鉴于其在电动车市场的发展情况,很难期待锂电池在储能应用领域有迅猛的发展。观察其市场潜力,还存在与铅酸、Nas电池等其它储能电池技术的竞争关系。目前将ESs投入市场的主要厂家包括:日本家
蹦us插电式混合动力车,丰田Aqua(Priusc),福特c.Max
En—
ergi,福克斯电动车、本田雅阁PHv。许多电动车厂纷纷与电池厂商结盟,共同开发,比如:通用汽车向LG采购电池;大众与
用型储能设备市场电池供应商三洋、Gs汤浅、AEsc、索尼、松
下、ELIIYPower、Kokam、LEJ、ENAX、东芝、NEC/TOK烈、SB“Motive;欧洲的sAFT和美国的A123和ALTAIRNAN0。图3为日本家用储能系统用锂电池厂对比图。
三洋、东芝、比亚迪签署合作协议;丰田与松下电器共同出资
成立新的电池企业PEvE;博世与三星合资成立的sBLiMo—tive公司(因发展方向存在分歧,已于2012年9月解散)向宝马供应混合动力车用电池;三菱与Gs汤浅、三菱商事合资成立日本锂动力公司(简称LEJ);日产与NEc合资组建汽车能源供应公司(简称AESC)。目前销量比较大的两款电动车是
2锂电池材料的市场应用现状
2.1正极材料
锂电池正极材料市场目前主要产品包括:钻酸锂、锰酸
565
万方数据
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950900二一850
化成熟度、成本、一致性上,锰酸锂远优于磷酸铁锂;而三元材料近年来快速崛起,应用前景被看好。
从全球来看,目前正极材料主要厂家是日韩和欧洲厂家.中国企业也在逐渐崛起。比利时的utllicore主要生产基地在韩国,2叭O年得益于韩国LG化学和三星sDI需求大增,urni.core超过日本日亚化学,成为全球第一大锂电池正极材料大厂,市场占有率超过30%。由于锂电池正极材料种类繁多,因此参与厂家众多,尤其是日本厂家,如户田工业、AGC清美、田中化学、JFE矿业、三菱化学、三井金属、住友大阪水泥、日本化学丁业等,日本厂家大约占正极材料市场的50%;中国厂家则以金和、巴莫、瑞翔、杉杉、当升科技、厦门钨业、深圳振华、中信国安盟固利、长远锂科、深圳天骄、乾运高科等为主;2012年国外主要正极材料厂商出货情况见表2。
一800
弱巨三三三三三
巍8e
200
E三三三三三三三三三三
E三三三三三三三三三
一150
1嚣矿1:ri矿1百、百1可r—五.o“
0
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L———,—————————————_——-—————————一
容量,kwh
图3
日本家用储能系统用锂电池厂家对比图
锂、磷酸铁锂和三元材料。钴酸锂通常应用于手机和平板电脑等IT产品中,而动力锂电池正极材料主要采用的是锰酸锂和三元材料;磷酸铁锂具有较高的循环性能和安全性,但在工业
出货量/(x103kg)
生产厂商日Ⅱ化学日本电工住友金属矿山户田工业田中化学日本化学工业三菱化学AGC清美三井金属J)(日矿日石金属
JFE矿业日本化学工业本庄FMc三德住友大阪水泥L&F新材料
ECOPRO
900
5350l0002400
2400
11600410080
720200190
500
600870900
50230600
200
200
10
320
290750
I
钴酸锂
2800
三元材料
7900
镍酸锂
10
锰酸锂
5502800
磷酸铁锂
400
总计
ll4602800l100
主要下游客户三洋、索尼、麦克赛尔
AESC
11001280
800
1300
l800
三洋
三星、LGC、AESC
三洋索尼
LGC、LEJ
308080013002901070
三洋、Maxell
SDI、AESC、LEJ
AESC
910l91020010650
l100l5002006250l500240014000410080720200190
天津力神、东芝Maxell、三星
LEJ
三星、LGC三星、LGC
LGC(自用)
Umicore3MBASF
三星、LGc、三洋
ATL
A123(自用)
ValencePhostec
天津力神三洋、三星
2.2负极材料
负极材料市场保持逐年增长态势,但产品技术体系互有消长。2012年负极材料全球需求量约为3.57万吨,同比2011年上涨25%,主流产品为石墨,其中天然石墨单价约8~16
般称之为电解液。电解液一般由高纯度的有机溶剂和溶质以及必要的功能添加剂等原料,在一定条件下,按一定比例配制而成。一般而言,电解液中有机溶剂和溶质容易被分析并模仿抄袭,但添加剂成分通常很难被分析出来,是电解液企业的技术核心。全球锂电池企业巨头如松下、索尼、三星SDI、LG化学等一般都有自己独特的添加剂技术,购买电解液之后再进行适当的加工和改性,以更符合自身锂电池制造的需要。因苹果系列产品的应用而快速发展起来的聚合物锂电池,使用的电解质材料即凝胶态电解质属于聚合物电解质的一种。在动力锂电池应用领域,现在主流液态电解质和凝胶态电解质都存在一定的安全隐患,有不少企业和科研机构在努力尝试开发固态电解质技术。
而电解液最关键的原材料六氟磷酸锂基本上被日本厂家所垄断,森田化学、stellachenli伍、关东电化市场占有率超过
¥他,人造石墨约为13 ̄27¥/1(g。日本厂商占负极材料市场的
主流,其中日立化成的市场占有率全球第一。但负极材料非常成熟,关注度不高。国内的主要生产企业有:贝特瑞、杉杉、弘光科技、湖南摩根海容等。2012年国外主要负极材料厂商出货情况见表3。
2.3电解质
电解质是制造锂电池所需的四大关键材料之一,按其存在形态大致可以分为液态电解质、凝胶态电解质和同态电解质,电解质材料的发展存在着一个明显的从液态到固态的发展过程,现阶段在电解质市场居统治地位的是液态电解质,一
2014.3V01.38NO.3
566
万方数据
出货量/(×1旷k曲
生产厂商日立化成工业
JFlla1豇IlicaI
人造石墨
4770300300250
天然石墨
5850
中间相碳微球
l700
硬碳,软碳
50
合射化合物系总和
110202000300250
主要客户
三洋、旧C、AESC
索尼、力神
索尼1洋
三星、L(℃、SBLiMmive
昭和电工
东海碳素日本碳素三菱化学Carb∞1Kh日立粉末冶金中央电工日本能源碳素吴羽化学信越化学工业
n组nK09yo
38201725650400150100
60
7l160
15030
500
150
250
170
3820l895650400150lI)o607l16025015030
三洋、L(℃、PE、_rE
三星、索尼、Maxell
索^三、MaxeU二洋、索尼
LEJAESC、BEC
Maxell、三星
尔芝
索尼(内用)C跚∞oPhini璐
币删
A123
60%。此外,主要生产企业还有韩国厚成Foosung,中国天津金
牛、深圳新宙邦、广州天赐、河南多氟多等企业。2012年电解液市场各企业的市场占有率是:张家港国泰华荣17%、韩国旭成
(PanaxEtec)18%、三菱化学18%、LG化学(内用)12%、东莞
机5%、电动自行车2%。IT电池领域方面.2011年,三洋松下与三洋开始整合日本国内生产线.将原来三洋存洲本、贝冢两地的生产线转移到中国(德岛-[厂未变动).松下在大阪的守口工厂的产能转移至苏州(住之汀无变动).在北京与苏州增设软包装锂电池生产线,无锡增加圆柱电池产能。其技术路线图中仍以3Ah以上开发为主(3.4~4Ah)。松下在车用动力电池上的动向,主要是在加西设立HEv用动力电池生产线(预计到20J5年产能可达looo万单体/月。年产】50万辆HEv用电池组),现以丰田插电式普锐斯车为主要供货对象。并且松下从2010年开始布局ESS,在加两t厂构建太阳能+二次电池为主的实验计划,主要以小型圆柱形、高容量系列锂电池为核心产品;另在美国也构建了30kw的锂电池试运营系统。松下未来的主要市场战略是整合与海外布局为主。
2012年,索尼公司扩张了在无锡与马来西弧的聚合物以及堆叠型电芯的产能.新增产能主要以2Ah以上较大容量锂聚合物电池为主。其将2011年地震巾受损严重的多贺城工厂极板制造业务移至本宫工厂。以往主要客户集中度极高.2011年宣布开始逐步争取新兴市场订单与新应用市场的合作机会(车用动力电池).技术上未来朝向锂聚合物电池、高容量与电动丁具用18650电池方向发展。2011年索尼发布新品
“Nexelion
杉杉9%、宇部兴产7%、深圳新宙邦5%、天津金牛3%、富山药品3%、比亚迪3%、三井化学3%、其它厂商2%。
2.4隔膜
隔膜按材质主要分为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(P胛E脚)三层复合膜、单层PE隔膜、单层PP隔膜。P肿E/PP复合膜代
表厂商有celgard和字部兴产,这种隔膜强度较好、环保、成本低,但制造工艺复杂,尤难做到超薄16“m以下。单层PE隔膜
的代表厂商有旭化成、东燃化学和美国ENTEK,这种隔膜生产成本较高,适合制造超薄隔膜。单层PP隔膜成本低、机械强度高.但短路时温升较高。从隔膜的制造工艺上看,目前主要有干法和湿法两种。2012年,干法隔膜的市场占有率为40%,
湿法隔膜为55%.其它工艺为5%。干法工序简单.但工艺控制
难,可以做单层膜,也可以做复合膜。湿法只能做单层膜,主要用于笔记本电脑、智能手机等。预计未来动力电池厂商将多以干法隔膜为采购对象。
隔膜现有制造供应商集中于日韩美中四国,长期占市场主导地位的企业有日本旭化成、celgard、东燃化学,2012年,三家企业的市场占有率达到50%以L。其它隔膜企业还有日本的宇部兴产、住友化学、日东电工;韩国SK化工、w.Scope;美国的Entek;中国隔膜企业以佛山金辉高科、深圳星源材质、新乡格瑞恩等为代表。
18650WHl”,规格:3.5
Ah.723、vh/L,226
Wh/l(g.
并导人笔记本电脑应用。在Ess应用方面.索尼自行开发的家用蓄电装置上市.至2011年底已销售3万组.自2011年9月开始销售太阳光电用储能电池装置。电动丁:具、手机、游戏机、数码相机、笔记本电脑为索尼2012年的前五大销售市场.所占的销售比例分别是:21%、19%、19%、13%、lO%。着重软包装电池技术与产能持续领先是索尼未来的主要市场战略。
日立.麦克赛尔公司2012年手机的销售占总体销售比例是75%,电动工具占7%。2011年日立.麦克赛尔公司富山-亡
3
2012年国外主要电池厂家的市场动态和未来的市场战略
选取的国外主要电池厂家主要是日韩的代表性电池企
业,日本以松下、索尼、日立.麦克赛尔为代表.韩国以三星、LG为代表嘲。
松下2012年的五大主体销售市场及所占公司总体销售
厂已完丁.可年产80肭的软包装锂电池.作为主要智能手
系列(利用碳覆盖siO的粒子以提高导电性.再与石墨混合.
机电池的出货厂商,它的siO。型负极材料应用于高容量电池
比例分别是笔记本电脑47%、手机31%、电动工具6%、数码相
据称放电容量比石墨增加20%,充电时间缩短30%以上)。在
567
万方数据
2014.3VOI.38NO.3
Ess方面,由日立制作所与韩国P0sc0。IcT合作在韩国地铁站内设置蓄电池,作为电车停止减速时刹车能量回充应用。未来,日立一麦克赛尔将致力于方形锂电应用。
j星对未来市场的规划战略是持续创造与追求规模。三星在IT电池产能上持续投资扩产,集中于方形和软包装电池产能扩充;2012年起开始将韩国天安市部分产能外移至马来西亚,并保持低价策略(2.2Ah的18650的售价低于usD¥1.5);车用动力电池方面,与博世合资设立的sBLiMotive,除了与宝马、戴姆勒、大众合作外,也与美国Delphi签订了至2021年的供应合同,在韩国蔚山增设生产据点,另外在欧洲与中国的新工厂也在建设中。2011年日本市场中的Ess用锂电池,有近20%为其供应的。由三星电子分割而来的太阳光电业务,未来将进一步与电池业务结合。其2012年主要的销售市场为:手机占41%、笔记本电脑占39%、电动丁具和平板电脑分别占8%。
LG在2012年,为求提高毛利率等经营效率,逐渐开始缩减产品线,相比2011年,在18650部分缩减了规格形态,另外在提供给电动工具和电动自行车的产品数目也在缩减。LG持续在车用电池上布局,在韩国忠清北道梧仓和美国密歇根州设厂,另与现代汽车也积极合作开发新技术,与现有9大车厂合作,希望于2020年时在车用动力电池供应市场市占率达到25%。在储能电池领域,LG与美国southem
CahfomiaEdison
力,世界经济复苏缓慢,我国电池行业的发展也受到较大的影响:锂电池行业仍然以手机、笔记本电脑、数码相机等传统市场为主.电动汽车和储能市场的规模还很小,发展速度远不如人们预期的那么快.大量进入这一领域的企业生存困难,纷纷转产或者破产,我国全年锂电池产量同比增长10%,锂电池的出口量同比减少5.6%.但由于智能手机和平板电脑的快速发展,软包装锂电池的增速超过20%以上。
根据中国化学与物理电源行业协会的统计数据显示,2012年,一次锂电池产量达到25亿只,锂离子电池产量25_3亿只,同比增长lO%;一次锂电池产品销售收入达到18.5亿,锂离子电池产品销售收入达到540亿。一次锂电池出口实现
6.71亿只,同比下降O.9%,2012年出口额1.24亿美元,同比增长7.8%;锂离子电池实现出口11.73亿只,同比下降5.6%,
2012年出口额44.64亿美元.同比增长4.6%。
国外的锂电池厂家几乎都是清一色的超级大厂,年收入通常都超过10亿美元。而中国的厂家通常都是新进厂家.年收入绝大多数都低于1亿美元。从整体实力和规模上看,中国电池企业无法与国外超级大厂相比,认清当前的国际和国内的产业环境和市场形势,找准企业自身定位和目标市场,不盲从跟风,不断提高企业自身的研发能力和创新实力,提高精品意识和质量意识才是中国企业不断发展壮大之道。
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态势
2012年,由于美国、欧盟等发达经济体实体经济增长乏
鲨落鲨拳篓誊漤篷篓些篓鲨惠篓丝:耄蝥耄量冀
(上接第519页)
FundamentaI(50IIz)=307.3,7’,,D=3.1
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万方数据
全球锂电池市场状况和应用发展综述
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
王福鸾, 杜军, 裴金海, WANG Fu-luan, DU Jun, PEI Jin-hai
王福鸾,WANG Fu-luan(中国电子科技集团公司第十八研究所,天津,300384), 杜军,DU Jun(海军装备部,北京,100841), 裴金海,PEI Jin-hai(中国人民解放军91829部队,辽宁大连,116041)电源技术
Chinese Journal of Power Sources2014,38(3)
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