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    能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。縱觀人類社會發(fā)展歷史，人類文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的變革和更替。在過去100多年里，發(fā)達(dá)國家先后完成了工業(yè)化建設(shè)，消耗了地球上大量的自然資源，特別是能源資源。當(dāng)前，一些發(fā)展中國家正在步入工業(yè)化階段，能源消費增加是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的客觀必然。中國是當(dāng)今世界上最大的發(fā)展中國家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，擺脫貧困，是中國政府和中國人民在相當(dāng)長一段時期內(nèi)的主要任務(wù)。中國是目前世界上第二位能源生產(chǎn)國和消費國。能源供應(yīng)持續(xù)增長，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了重要的支撐。能源消費的快速增長，為世界能源市場創(chuàng)造了廣闊的發(fā)展空間。中國已經(jīng)成為世界能源市場不可或缺的重要組成部分，對維護(hù)全球能源安全，發(fā)揮著越來越重要的積極作用。

一、行業(yè)政策

    由于我國能源消耗越來越高，資源緊缺與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的矛盾突出，國家一直鼓勵新能源動力電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，主要政策列舉如下：

    ①2011年國家發(fā)展改革委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》，鼓勵類第十六條第6款提出，鼓勵新能源汽車關(guān)鍵零部件中，鼓勵動力電池正極材料（比容量≥150mAh/g，循環(huán)壽命2000次不低于初始放電容量的80%）研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。 co
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    ②2012年工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，未來工作的主要任務(wù)中提出重點突破動力電池技術(shù)瓶頸，開發(fā)新型正極材料，加強(qiáng)電池管理可靠性研究和輕量化設(shè)計，提高電池比能量。加快推進(jìn)動力電池關(guān)鍵材料和裝備自主化，重點支持具有技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展?jié)摿Φ钠髽I(yè)，自主研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池正極材料，同時鼓勵和支持有條件的裝備制造業(yè)，自主研發(fā)動力電池及關(guān)鍵材料的生產(chǎn)，打破國外壟斷。

    “規(guī)劃”中產(chǎn)業(yè)布局提出重點建設(shè)京津、珠三角、長三角地區(qū)動力電池產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)域。到2020年，培育形成2-3家產(chǎn)銷規(guī)模超過200億瓦時，具有電池關(guān)鍵材料研發(fā)和生產(chǎn)能力的動力電池龍頭，形成2-3家鋰離子動力電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)。
 

    關(guān)于新能源汽車產(chǎn)業(yè)布局，要求結(jié)合示范工程，創(chuàng)建新能源汽車產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)示范基地；依托現(xiàn)有汽車重點企業(yè)，重點建設(shè)長春、上海、武漢、重慶、北京、廣東、安徽、浙江等新能源汽車產(chǎn)業(yè)基地。到2020年，培育形成1-2家新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模超過100萬輛汽車企業(yè)集團(tuán)，3-5家新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模超過50萬輛的汽車企業(yè)集團(tuán)。

    根據(jù)“規(guī)劃”，到2015年，新能源汽車補(bǔ)貼試點城市數(shù)量將達(dá)到20個以上。

    ③地方鼓勵發(fā)展新能源汽車政策 中機(jī)
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    廣州市即將公布的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃顯示：未來幾年，將大力發(fā)展電動汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，到2015年，力爭混合動力及純電動汽車保有量達(dá)到15萬輛。
 

    江蘇省于今年3月出臺《江蘇省新能源汽車推廣應(yīng)用指導(dǎo)意見》，明確新能源汽車推廣應(yīng)用的工作進(jìn)度和目標(biāo)任務(wù)：2012－2014年，重點在南京、蘇州、南通試點；2013－2015年，在無錫、常州、鹽城、揚州、鎮(zhèn)江等地選擇有條件的地區(qū)繼續(xù)推廣應(yīng)用。各試點市在試點期內(nèi)分別推廣應(yīng)用新能源汽車1000輛以上，其中純電動汽車占50%以上。

    佛山市買電動車可獲三成補(bǔ)貼；合肥市把2012年確定為新能源汽車3年示范推廣最后一年。 中機(jī)院機(jī)電市場研究所

    山東省出臺多項政策促進(jìn)新能源汽車發(fā)展，濟(jì)南、淄博、濰坊、煙臺、臨沂、德州和聊城被列入山東省新能源汽車推廣試點城市，在公共交通、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共領(lǐng)域推廣應(yīng)用新能源汽車。
 

    山東省規(guī)劃到2015年，全省新能源汽車生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到25萬輛，其中新能源客車2萬輛，新能源乘用車10萬輛，低速電動車8萬輛，新能源專用車5萬輛，其中有20%以上的產(chǎn)品出口國際市場。”

    安徽省《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》要求，大力發(fā)展以電動汽車為代表的新能源汽車的研究、開發(fā)和市場應(yīng)用，到2011年，包括純電動、充電式混合動力和普通型混合動力在內(nèi)，新能源汽車要形成年50萬輛的產(chǎn)能，銷量要占國內(nèi)乘用車銷售總量的5%左右。 c
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    安徽合肥2012年，將推廣2.25萬輛新能源汽車，建設(shè)20座充電站及一批充電樁，到“十二五”末，合肥將形成10萬輛新能源乘用車和5000輛新能源客車的產(chǎn)能。
 

二、市場現(xiàn)狀及前景 中
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    新能源汽車的動力用電池技術(shù)是新能源汽車的核心技術(shù)。在目前的技術(shù)條件下，新能源汽車的發(fā)展依賴于動力用電池技術(shù)的發(fā)展。 中
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    目前汽車用蓄電池主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、燃料電池。其中鉛酸電池由于比能量低，目前只大量應(yīng)用于傳統(tǒng)汽車的啟動電源。其它幾類目前都可以作動力電池應(yīng)用，但鎳氫電池電壓低，只有1.2V，導(dǎo)致比能量低，組裝后電池體積過大，極大的限制了鎳氫電池作為動力電池的發(fā)展前景。燃料電池目前僅在實驗室及新概念車型中使用，由于該電池中需大量采用貴金屬鉑，且由于儲氫技術(shù)難及成本高限制了其大規(guī)模使用前景。
 

    新能源汽車在電池的配用上，鑒于鎳氫電池技術(shù)最成熟，成本相對較低，因而目前是HEV（混合動力汽車）配用電池的首選。由于鎳氫電池自放電率高、比能量較小，只能用在HEV上，不適合應(yīng)用于要求長續(xù)航時間的PHEV（插電式混合動力汽車）和EV（純電動汽車）上。而鋰離子電池因為有更高的能量密度、更大的放電功率、自放電小和壽命長等優(yōu)點，而成為未來電池發(fā)展的方向。特別是對磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用研究，在安全性與續(xù)航能力方面不斷取得技術(shù)突破，將在PHEV、EV上獲得大規(guī)模應(yīng)用，并將在2020年后逐漸取代鎳氫電池。各種電池的技術(shù)性能比較見表1。
 

表1  磷酸鐵鋰電池與傳統(tǒng)電池性能比較

    與傳統(tǒng)電池相比，磷酸鐵鋰電池只在價格方面處于一定劣勢，其他各項指標(biāo)明顯占據(jù)優(yōu)勢。但如果考慮電池壽命，磷酸鐵鋰電池的價格卻是最低的，說明磷酸鐵鋰電池性價比較高。
 

    鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液四部分。新能源汽車對動力電池的要求是：比能量高、比功率大、自放電少、使用壽命長及安全性好等。而其中正極材料是鋰離子電池中最為關(guān)鍵的原材料，直接決定了電池的比能量、比功率、安全性能等。因而進(jìn)一步說，動力汽車的發(fā)展依賴于鋰離子電池正極材料技術(shù)的發(fā)展。
 

    目前商業(yè)化的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰四種。其技術(shù)性能比較見表2。

表2  各種鋰離子電池性能比較

    說明：磷酸鐵鋰除了振實密度、克容量兩個指標(biāo)略有不足，其他各項指標(biāo)均占很大優(yōu)勢，尤其是在循環(huán)性能、環(huán)保性、安全性能、原料成本及應(yīng)用領(lǐng)域方面。
 

    相比較而言，鈷酸鋰最大的問題是安全性差（150℃高溫時易爆炸）、循環(huán)壽命短；錳酸鋰安全性比鈷酸鋰好很多，但高溫環(huán)境的循環(huán)壽命更差（500次）。磷酸鐵鋰因為高放電功率、成本低、可快速充電且循環(huán)壽命長（2000次以上），在高溫高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高（300℃高溫以上才有安全隱患），安全性能高。因而磷酸鐵鋰是目前公認(rèn)的最理想的新能源汽車動力用鋰電正極材料。 cop
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    在鋰離子電池的四大材料中，目前國產(chǎn)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)能跟得上進(jìn)口產(chǎn)品的只有正極和負(fù)極材料；國內(nèi)基本上還不能生產(chǎn)動力鋰離子電池隔膜；國產(chǎn)電解液產(chǎn)量上雖然能滿足國內(nèi)市場需求，但其核心材料——六氟磷酸鋰則100%依賴進(jìn)口。

    四大材料目前的銷售毛利率分別為：正極40%，負(fù)極20%，電解液40%，隔膜70%，六氟磷酸鋰材料70%。其中正極材料、電解液和隔膜是最核心的三種材料，占鋰離子動力電池成本的55%以上。在鋰電池成本構(gòu)成中，正極材料約占20%，隔膜約占25%，電解液約占15%，負(fù)極材料約占2%。其中直接決定電池安全性能、市場容量大、附加值最高的是正極材料。
 

    目前中國內(nèi)地能生產(chǎn)磷酸鐵鋰材料的廠家接近300家。但由于技術(shù)門檻較高，其普遍存在產(chǎn)能低，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)等問題。真正能供應(yīng)合格材料的主要有天津斯特蘭、北大先行等十幾家。
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    我國70%的石油用于汽車燃料，城市空氣污染物50%來自汽車排放，原油對外依存度已超過50%。而發(fā)展新能源汽車，是擺脫對石油等化石能源的依賴、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保障國家能源安全的戰(zhàn)略需要。電動汽車是新能源汽車發(fā)展的重點，動力電池又是電動汽車的核心部件。新能源汽車的發(fā)展為我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展開辟了更加廣闊的空間，鋰離子電池是最具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱悠囓囕d電源，是今后各國發(fā)展的重中之重，鋰離子電池材料產(chǎn)業(yè)由此將在近些年里取得突飛猛進(jìn)地發(fā)展。
 

    鋰離子電池主要包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液四部分。鋰離子電池從應(yīng)用上可區(qū)分為小功率應(yīng)用電池（用于移動式電子產(chǎn)品）與大功率應(yīng)用電池（汽車、電動工具動力電池、太陽能儲能電池）。國內(nèi)小功率應(yīng)用電池產(chǎn)業(yè)相對成熟，但大功率應(yīng)用電池產(chǎn)業(yè)還處在剛起步階段。大功率應(yīng)用鋰離子電池（以電動汽車動力電池為代表）四大部分國內(nèi)產(chǎn)業(yè)狀況見表3。 c
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表3  鋰離子電池各部件產(chǎn)業(yè)狀況

    在鋰離子電池四大材料中，正極材料是鋰離子電池中最為關(guān)鍵的原材料，直接決定了電池的比能量、比功率、安全性能等，因此新能源汽車的發(fā)展依賴于鋰離子電池正極材料技術(shù)的發(fā)展。
 

    鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰（LiCoO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）、錳酸鋰（LiMn₂O₂）、三元LiNi_xCo_yMn_zO₂、磷酸釩鋰（Li₃V₂(PO₄)₃）和磷酸鐵鋰（LiFePO₄）以及它們衍生出的各種摻雜型化合物。其中，鈷酸鋰價格昂貴、安全性能差，鎳酸鋰安全性能差，合成條件苛刻，錳酸鋰高溫下錳的溶解引起容量快速下降，含釩正極材料具有一定的毒性，三元材料循環(huán)性較差都不能滿足安全環(huán)保的動力電池要求。相比較而言，磷酸鐵鋰原料價格便宜、環(huán)境友好，特別是其優(yōu)異的安全性和充放電循環(huán)性壽命，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為是適合電動汽車等大功率鋰離子電池應(yīng)用需求的首選正極材料。
 

    （1）磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：

    ①使用安全，磷酸根化學(xué)鍵的結(jié)合力比傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵強(qiáng)，所以結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并且不易釋放氧氣，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，磷酸鐵鋰電池是目前全球唯一絕對安全的鋰離子電池，在高溫下的穩(wěn)定性可達(dá)400-500℃（且在濫用情況下釋放的熱量最少），保證了電池內(nèi)在的高安全性；不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。 中機(jī)
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    ②該電池壽命超長，循環(huán)使用次數(shù)高，在室溫下1C充放電循環(huán)2000次，容量保持率80%以上；是鉛酸電池5倍，鎳氫電池的4倍，是鈷酸鋰電池4倍，是錳酸鋰電池4-5倍左右。 內(nèi)
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    ③該電池不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認(rèn)證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在其廢棄后若處理不當(dāng)，將對環(huán)境夠成二次污染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產(chǎn)及使用中，均無污染，因此該電池被列入“十二五”期間的“863”、“973”國家高科技發(fā)展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發(fā)展的項目。

    （2）其他優(yōu)勢： co
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    ①該電池重量很輕，是鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的63%；

    ②該電池體積小，商品設(shè)計可輕量化。鉛酸電池的2/3，也較鎳氫電池體積?。?/p>

    ③該電池單體電壓高，為3.2V，串聯(lián)少，電池組可靠性高；平臺性能：1C充放電，3.3~3.0V 平臺容量達(dá)到93%以上； 內(nèi)容
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    ④放電平臺穩(wěn)定，可作大電流高功率充放電高倍率放電特性：10C充放電效率達(dá)到96%以上，容量保持率90%以上，可實現(xiàn)10C放電；

    ⑤該電池自放電小；無記憶效應(yīng)?？沙潆姵卦诮?jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池可隨充隨用，無須先放完再充電； c
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    ⑥該電池快速充電特性優(yōu)，2C快充，半小時充足95%；
 

    ⑦工作溫度范圍寬廣（-20℃- +75℃），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
 

    除電動汽車外，磷酸鐵鋰正極材料在電動工具、大型蓄能電源、電動自行車、礦下蓄電池等方面也具有廣闊的應(yīng)用前景。2011年，國內(nèi)磷酸鐵鋰的年需求量超過1.7萬噸，而2011年國內(nèi)合格磷酸鐵鋰實際產(chǎn)量只有1600噸左右，存在巨大的供應(yīng)缺口。預(yù)計到2015年我國磷酸鐵鋰正極材料的國內(nèi)市場需求量將達(dá)到10萬噸。按照磷酸鐵鋰每噸15萬元計算，市場銷售規(guī)模將超過150億元。其相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值有望達(dá)到500億元。

    鑒于鋰離子動力電池及相關(guān)材料的廣闊發(fā)展前景，可以電動汽車關(guān)鍵組件——動力電池正極材料——磷酸鐵鋰的生產(chǎn)，作為全面發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的切入及突破點，進(jìn)而逐步擴(kuò)展到其他正極材料、負(fù)極材料、動力電池隔膜、電解液添加劑等的生產(chǎn)，最后全面發(fā)展電動汽車、電動自行車、電動工具、太陽能光伏儲能等大功率應(yīng)用鋰離子成品電池。

    因此，磷酸鐵鋰正極材料的產(chǎn)業(yè)化將直接帶動鋰離子電池、電動汽車及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，如果按照其30%的毛利率來算，其市場規(guī)模以及利潤將是可喜的。
 

    在國外，鋰離子動力電池正極材料載體的鋰離子電池的發(fā)展速度比較快，國外的投資相對比較多，并且均有明確的發(fā)展方向與計劃。歐盟為鋰離子電池的研究和開發(fā)規(guī)定了一系列的計劃，如：Joule、Brite-Euram等，并為此投入了近1400萬美元；加拿大的Hydro-Quebec 和3M公司從USABC（美國先進(jìn)電池協(xié)會）獲得了3300萬美元用于發(fā)展電動汽車用鋰離子電池；德國的Varta公司和美國的Duracell也為USABC從事這方面的工作，歐、美的技術(shù)當(dāng)前仍處于領(lǐng)先地位。
 

    目前，Valence，Phostech，A123和日本的三井造船的磷酸鐵鋰已經(jīng)量產(chǎn)，并且Valence，和A123都在蘇州建廠。但國外的供應(yīng)商為了追求更高的附加值只是在做OEM，而不愿意向國內(nèi)市場供應(yīng)磷酸鐵鋰材料。

    目前，國內(nèi)外已有許多公司開始進(jìn)行以磷酸鐵鋰離子動力電池的工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)以比亞迪、萬向集團(tuán)、深圳比克電池、天津力神、山東潤峰、中航鋰電為代表。美國和加拿大已有LiFePO₄產(chǎn)品，以通用汽車為代表，他們已看好亞洲這一很有潛力的大市場。磷酸鐵鋰正極材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用不僅對電池材料和電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用，對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增長也具有顯著的戰(zhàn)略意義和社會經(jīng)濟(jì)價值。