磷酸铁锂市场分析研究报告.doc
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1、磷酸铁锂市场分析研究报告一、 项目概述磷酸铁又叫正磷酸铁,自然界存在的磷酸铁叫做蓝铁矿。磷酸铁中的铁为三价铁,以二水合物居多。用途: 正磷酸铁可用到陶瓷、电池、食品等行业中:1. 陶瓷级正磷酸铁:生产高档陶瓷金属釉、黑釉、仿古釉等色釉料的原料;2. 电池级磷酸铁:高级磷酸铁锂电池;电光材料等的重要原料;3. 食品级正磷酸铁:营养增补剂(铁质强化剂),本品性能稳定,不易发生反应而影响食品品质,是理想的铁源制剂,多用于蛋白质,米制品及糊状制品,正磷酸铁应用于食品是很好的一种营养强化剂。目前看来,磷酸铁锂是最有可能真正大规模应用于动力型和储能型锂离子电池的理想材料。自从1997年美国的JohnB.G
2、oodenough教授提出这一材料以来,国内外对此进行了广泛而深入的研究。随着化石能源的枯竭,国际原油、天燃气等一次能源价格的上涨,锂电池在电动汽车及蓄能材料领域的成熟应用,加上国家产业政策的大力支持,高安全性、高可靠性、绿色环保的磷酸铁锂储能材料的需求日益攀升,磷酸铁锂材料根据应用领域的不同,可分为能量型与功率型两种。其性能要求的共性是重量比容量高、安全性能好、可加工性能好、循环寿命长。差异是能量型要求有高的体积比容量。功率型要求有高的充、放电倍率且低温性能好。目前合成磷酸铁锂的铁源主要有三种,分别是草酸亚铁、三氧化二铁及磷酸铁。前两种铁源不具有骨架作用。合成工艺也相对复杂,其稳定性问题是业
3、界最为担心的问题。而后者磷酸铁的的骨架作用,对合成产品磷酸铁锂的性能上体现得优为明显。二、产品目标市场分析、影响、趋势预测、前景分析1. 电池市场介绍 电池市场分类电池类型电池名称主要应用年产值一次电池锌锰干电池早期干电池,现少见,基本淘汰300-350亿美元锌锰碱性电池最为常见的圆柱型电池,使用广泛各类纽扣电池多种微型电器应用二次电池铅酸电池最为常见的大型储能电池,轻型电动车/区域电动车辆、汽车启动电池、UPS和各种备用电源等500亿美元镍镉电池早期用于手机和无绳电话等,现以电动工具为主,兼具移动储能装置7亿美元镍氢电池同镍镉电池的应用非常类似7亿美元锂离子电池手持移动终端为主(笔记本电脑/
4、手机/MP3)等,但已开始大型化,进入铅酸电池领域,电动汽车及储能电站等新应用120亿美元全球的电池市场总价值大概在1000亿美元左右,一般分为一次电池(即不可充电的电池,主要有锌锰干电池、锌锰碱性电池等圆柱型电池,以及锂锰电池、锂亚硫酰氯电池、锌银电池等纽扣型电池)、大型二次电池(可充电的大电池,就是铅酸电池)和小型二次电池(可充电的小电池,有镍氢、镍镉、锂离子电池)三类电池。锂离子电池传统上虽然被归入小型二次电池,但近几年已经开始大型化,一方面开始部分取代铅酸电池,一方面还创造了电动汽车等新的应用领域,显示出广阔的应用潜力,且受益于国家近年强大的政策推动,市场需求呈现爆发性增长。粗略统计数
5、据显示,一次电池销售每年约300-350亿美元(数据来源:中国物理和化学电源学会的年度数据分析:2007),铅酸电池每年500亿美元左右(数据来源:中国铅酸蓄电池行业发展分析(2010),中国铅酸蓄电池协会),小型二次电池中锂电池约120亿美元,镍氢和镍镉分别有7亿美元左右(数据来源:锂离子电池产业报告,日本IIT)。2. 目标市场容量及变化趋势预测提升储能潜力,提高能量密度,这是电池技术不断发展最直接的理念之一。但是十全十美者尚不存在,特别是高功率与高能量是难以兼得的。而且,不同产品对电池具有多样化需求。智能手机关注高能量,电动工具关注高功率,混合动力汽车更在意高功率,纯电动汽车更关注高能量
6、。对比各项表象性能,安全、价格、寿命都是必须要考虑的指标,这决定了某类电池能否广泛应用。由于锂离子电池的性能优越,不同正极材料的锂离子电池的性价比差异满足不同应用的市场需求,因此,锂离子电池形成了对其他各类电池的几乎全面替代趋势。 磷酸铁锂电池终端市场分布及变化趋势传统锂电行业储能行业一般电动工具电动车应用领域手机、数码、 笔记本等。矿灯、太阳能 / 风能储电、 UPS等。自行车、无绳电动 工具(电钻 电锤 等)、代步工具、 锄草机等。电动客车、轿车、卡 车、搬运车、旅游观 光车等。市场份额占据市场 比例极小。国内外占据小部分市场 比例。国内应用不多,主要是出口市场为主。国内仅涉及少量客车市场
7、,国际以美国、日本、以色列为主,已经占有一定市场。变化趋势增长有限,未来市场以钴酸锂和三元聚合物锂离子电池占主导。增长较为迅 速,主要是取代铅酸电池、镍氢、镍镉电 池。市场增长迅速,最终将取代铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、锰酸锂电池。到2015年后国际市场会有爆发式增长,国内市场主要依靠电动客车、旅游观光车 拉动,轿车市场普及还有待时日。据中国化学与物理电源行业协会估计,到2015年,锂离子动力电池总需求量为101.38亿Ah(单体电池工作电压 / wiki 3. 6伏),折算为正极材料其消耗量为72400吨,按每吨10万元计算,市场规模为72. 4亿元。而以上数据仅仅只包含了国内市场,考虑
8、到国外市场的拓展及电动轿车的潜在发展, 对动力型锂离子电池正极材料的需求量要远远超出72400吨。综合上述分析,磷酸铁锂作为新型高能锂离子电池的正极活性材料及电子材料产品,随着电池工业及电子工业的发展,具有广阔的市场前景。目前, 全球磷酸铁锂材料生产能力小于20万吨/年,潜在需求量 30万吨, 市场缺口非常大。目前国内每年磷酸铁锂的需求量为15万吨左右,产能共计10万吨。磷酸铁锂生产技术门槛很高,大多数生产厂商在批量生产时产品的稳定性无法保证,国内磷酸铁锂目前实际的年产量仅有11.4万吨左右。随着混合动力汽车和纯电动汽车产业化的来临,磷酸铁锂面临了一个巨大市场蛋糕。从国内来看,深圳比亚迪的混合
9、动力汽车 F3DM在 2008年底正式上市,并在14个城市展开销售,其后续的E6等车型在2010年上市,先行混合动力汽车秦在 2013年上市,现处于供不应求的阶段,动力汽车产业化的时代已经来临。到 2020年,我国电动汽车生产规模将达1000万辆,按照每辆车用动力电池目标价位至1万元计算,动力电池的经济效益为1000亿元人民币。每辆车约需 92kgLi FePO4,总需求量高达 92万吨。电动自行车方面,2007年电动自行车生产量突破 8855万辆,电动自行车的社会拥有量超过 2000万辆,目前基本上采用铅酸电池,现在所用的铅酸电池为 36V10Ah模块, 总能量为 360Wh,重量12Kg,
10、行驶里程约50Km,100DOD情况下循环寿命只有约100次,价格大约是每组电池250元,使用寿命只有半年。而且电动自行车这种很有前途的代步工具之所以在很多城市受到限制主要是因为铅酸电池本身巨大的污染。考虑如果采用 Li FePO4正极材料做成10Ah的电池, 需要12块串连,总成本可以控制在400-500元之间。100DOD的寿命可以做到 1000次,使用寿命为 35年,全寿命周期成本远远低于铅酸电池。而且做成的电池模块只有约4Kg,如果做成 6Kg的模块行驶里程就可以达到80Km。以每部自行车电池需要 1公斤正极材料计算,将需要 8. 8万吨正极材料。具体细分市场情况如下:(1)电动工具市
11、场受惠欧美房屋 DIY修缮风潮盛行,电动手工具机市场需求庞大,每年约稳定成长5%。目前以镍镉、镍氢电池为主,近年来锂离子电池已逐渐打入此市场,未来比重将持续增加。预估磷酸锂铁电池在电动手工具机市场的渗透率可快速提升。假设 1台电动手工具机需要3颗磷酸锂铁电池,2010年电动手工具机的电池市场产值达到903亿元。(2)太阳能 LED路灯储能市场由于全球暖化严重,环保意识提高,具有节能效益的太阳能LED 路灯前景备受看好。太阳能 LED 路灯不仅可以透过太阳能发电减少石化燃料的使用,更可透过使用LED照明降低电力的使用量,具有双重节能题材。全球太阳能 LED路灯将以偏远地区首先采用(因为偏远地区电
12、力设施较不完善, 市电供应较少,所以需要透过太阳能发电),而中国因为政策的推动将为全球成长最快速地区。 LED路灯市场规模从 2010年的2.2亿元成长至 2013年的 53亿元, 换算路灯数约当从 3万盏成长至 67万盏。假设LED 路灯全采用太阳能发电, 且 1盏太阳能 LED路灯储能设备需要140颗磷酸锂铁电池,预估太阳能 LED路灯储能设备电池市场产值可由 2010年的34亿成长至 2015年的 110亿元,CAGR为 190%。(3)LED矿灯市场根据国家统计局 2006年统计数据,国有煤矿共有 500余万矿工,加上乡镇煤矿,共有800余万矿工,每年各类矿灯销量约650万盏。近几年来
13、,全国特、重大矿难事故频发,其中 80%是由于矿灯安全性能不够引发。为此,国家煤矿安全监察局 2005年先后下发了关于加强煤矿矿灯安全监察工作的通知 (煤安监监察字200530号)和补充通知(41号)要求全部煤炭企业必须在2006年4月1日全部更换使用新型矿灯。2007年2月15日起,国内大部分生产钴酸锂的 LED矿灯企业,被国家安标中心撤销了安全认证,并禁止生产,国家推荐各矿采企业使用安全性最高的磷酸铁锂电池 LED矿灯。这些要求给磷酸铁锂电池LED矿灯造就了良好的政策环境, LED 矿灯取代传统矿灯是产业发展的必然趋势。据估测,两年内,仅矿灯市场,磷酸铁锂电池LED 矿灯将占矿灯总销量的
14、30-40%,每年达到100-150万只左右,在促进安全生产的政策大力引导下,市场有望以约 40%的速度增长,到 2012年,传统矿灯基本被完全取代。(4)电动自行车市场目前全球电动自行车(Ebike)市场中国占约95%,主要是因为中国近年来经济快速发展,城市地区人口大量移入,居民收入快速成长,由于二次电池与马达技术的进步及政府考虑能源与空气污染的问题,大力推动Ebike并禁止摩托车的发牌所导致的。全球Ebike需求将从2010年的1511万辆成长至 2013年的 3082万辆,目前中国 Ebi ke高达 90%采用铅酸电池,镍氢电池仅8%,锂离子及其它电池仅2%。预估未来将改以锂离子电池为主
15、。假设一台Ebike需要30颗磷酸锂铁电池,预估Ebike电池市场规模将从 2010年的162亿元成长至2013年的 330亿元,CAGR 达19%。(5)电动代步车及电动轮椅车市场2010年全球电动代步车及电动轮椅车市场需求约180万台,每年以 710%速度成长,预估2015年可达250万台。此市场目前主要均以铅酸电池,但也将逐渐朝锂离子电池发展。假设一台电动代步车或电动轮椅需要60颗磷酸锂铁电池,预估电动代步车及电动轮椅车电池市场产值可由 2010年的 87亿成长至 2015年的 119亿元,CAGR为9%。(6)混合动力车市场2006年全球混合动力汽车(HEV)销售约40万辆, 2007
16、年成长50%至60万辆,2010年成长至210万辆,2013年达600万辆。目前HEV均以镍氢电池为主,未来将有 2/ 3会采用锂离子电池,完全无爆炸且大电流的磷酸锂铁将为明日之星。假设1台HEV电池约需4.5万元,预估 2010年 HEV电池市场达910亿元,2015年成长至2200亿元,CAGR达52%。(7)与发电系统并联使用与发电系统之并联使用也是未来锂铁磷电池的运用重点, 例如与再生能源系统结合,包括配合太阳能运用与风力等发电系统的储能系统,然而虽然铅酸电池价格上扬,但与磷酸铁锂电池仍有2倍以上的价差,相较而言,磷酸铁锂电池的成本高,但若计算电池保养成本及更换成本及考虑空间与重量下,
17、以磷酸铁锂作为储能电池取代铅酸电池是有其优势。3. 目标市场前景分析由于本项目的市场定位为全球的电动汽车电池市场,目标是生产出高性价比的正极前驱体材料。因此,本报告针对锂离子在电动汽车市场进行分析。中国是一个经济正在高速发展的发展中国家,汽车已成为城市的主要污染源,也是每年要花费大量外汇进口石油的原因。油电混合式电动车(HEV)和电油混合式电动车(PHEV)是目前国际上发展最快的两类电动车。HEV完全靠加油站添加燃料,不需要外部充电,这种车辆排放的污染气体不到通常汽车的30%,油耗通常可降低25%50%,丰田年销售几十万辆的Prius等已在市场上获得了成功。PHEV的电池的容量较大,可以完全依
18、靠电力行驶一定的里程,也有人称之为插电式混合电动汽车,一般,PHEV 一次充满电可行驶 2080公里,短途行驶可完全依靠电力运行;当需要长距离行驶时,油箱中有油,切换到HEV模式运行即可。这种车辆可以更大幅度地减少汽油的用量,对于家用小轿车,美国有人预测其节油可达 90。PHEV 的另一个好处是可充分利用夜间的低谷电以实现电网电力的充分利用,受到电网公司的欢迎。发展电动汽车是我国企业工业发展的重大机遇,高功率电池是混合动力汽车的核心部件之一,理想的混合电动汽车电源对比功率和比能量这两项核心指标都要求达到很高的水平,且能在宽广的工作温度范围内工作,其寿命更要求与汽车的使用寿命相当。与其他蓄电池比
19、较,锂离子蓄电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点,并已开始批量应用于电动车辆。汽车工业要求锂离子动力电池的寿命比小型电池长两倍以上,成本降50,单体容量增加10倍以上,生产规模增加几十甚至上千倍。目前锂离子电池行业正在和即将发生结构上的重大调整,动力电池的产业化正伴随着材料、工艺和装备的重大革新开始起飞。传统的钴基氧化物正极材料正在为成本更低和安全性好的锰基氧化物和磷酸铁锂材料取代,用于小型电池的电极制备工艺也将会逐渐地被高效、低能耗和污染小的新工艺所取代,相应的材料制备技术、电池制造技术、工艺和装备不断地创新和深入发
20、展。动力电池的产业化刚刚开始,随着动力型锂离子电池材料的产业化进程的深入,必将大大促进动力电池产业的技术进步,无论从安全性、高温循环性、使用寿命,还是从制造成本上讲,都将把动力电池的产品推广和市场开发推向新的高度。而另一方面,新的、动力型锂离子电池正极材料的发展又对上游原材料生产企业提出了更高的要求,将促进上游产业在产品质量以及降低成本等方面快速发展。相信未来几年里,锂离子动力蓄电池会逐渐占领电动汽车市场。两种锂离子电池会成为市场的主流:其一, 在小电池领域(如应用在手机、电脑、数码相机), 目前占据主导地位的钴酸锂电池将逐渐被二元/三元聚合物锂电池取代。主要原因是目前钴酸锂电池有很大安全隐患
21、,且钴酸锂电池居各种锂电池价格之首。使用二元/三元聚合物锂电池, 虽然不能完全消除安全隐患,但较钴酸锂电池有很大进步。在价格上也有明显的优势,目前一吨钴酸锂正极材料价格大约为 30万元/ 吨,而二元/三元正极材料可以降低三分之一。目前, 国内做二元/ 三元聚合物锂电池的企业并不多,数量不会超过 15家,规模相对较大的是深圳天骄科技和宁波金和。其二,在动力电池领域,磷酸铁锂电池是世界公认的最好的电池。它具有安全性、环保性、高循环性能等诸多优点,相比传统的铅酸电池,以及新型的燃料电池、镍氢电池、锰酸锂电池,优势很明显。尽管磷酸铁锂材料技术没有其他电池材料的技术成熟, 但是国际上A123、Poste
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