新能源電池產(chǎn)業(yè)鏈及投資機(jī)會(huì)簡(jiǎn)析-磷酸亞鐵鋰
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一、前言 隨著巴菲特入股比亞迪，王傳福成為最新的中國(guó)首富。新能源電池的概念不僅在資本市場(chǎng)掀起一輪輪風(fēng)暴，更得以根植入普通人心中。 然而作為對(duì)行業(yè)發(fā)展最具敏感度的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)，在新能源電池產(chǎn)業(yè)上的投資卻顯得相當(dāng)保守和遲滯，迄今國(guó)內(nèi)在新能源電池領(lǐng)域的投資案例及投資金額都極其有限。為了幫助新能源領(lǐng)域投資者更好的把握整個(gè)新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，挖掘潛在的投資機(jī)會(huì)，清科集團(tuán)特推出《新能源電池產(chǎn)業(yè)鏈及投資機(jī)會(huì)簡(jiǎn)析》報(bào)告。 二、磷酸鐵鋰電池原理和特點(diǎn) 1、磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)和工作原理 電池一般包括：正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜、正極引線、負(fù)極引線、中心端子、絕緣材料、安全閥、密封圈、PTC（正溫度控制端子）、電池殼等。其中正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)以及隔膜的不同或者工藝的不同，對(duì)電池的性能和價(jià)格有著決定性的影響。 通常所稱的鋰電池，是以各種含鋰材料為正極材料的電池，目前市場(chǎng)上的鋰離子電池正極材料主要是鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4），另外還有少數(shù)采用鎳酸鋰（LiNiO2）以及二元/三元聚合物作正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡(jiǎn)稱LFP）材料作電池正極的鋰離子電池，?其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖一所示：左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離子Li+可以通過(guò)而電子e-不能通過(guò)，右邊是由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼、鋁塑復(fù)合膜或塑料殼密閉封裝。
LiFePO4電池的工作原理是：電池充電時(shí)，正極材料中的鋰離子脫出來(lái)，經(jīng)過(guò)電解液，穿過(guò)隔膜進(jìn)入到負(fù)極材料中；電池放電時(shí)，鋰離子又從負(fù)極中脫出來(lái)，經(jīng)過(guò)電解液，穿過(guò)隔膜回到正極材料中。（注：鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來(lái)回遷移而命名的，所以鋰離子電池又稱“搖椅電池”） 2、磷酸鐵鋰電池的性能與特點(diǎn) 2.1 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì) 一、超長(zhǎng)壽命：長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在室溫下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。 二、安全性高：磷酸根化學(xué)鍵的結(jié)合力比傳統(tǒng)的過(guò)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。磷酸鐵鋰電池在高溫下的穩(wěn)定性可達(dá)400以上，保證了電池內(nèi)在的高安全性；不會(huì)因過(guò)充、溫度過(guò)高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。 三、環(huán)保且不需要稀有金屬：磷酸鐵鋰電池不含任何（鋰之外）重金屬或者稀有金屬，無(wú)毒（SGS認(rèn)證通過(guò)），無(wú)污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為環(huán)保電池。 四、充電速度快，自放電少，無(wú)記憶效應(yīng)：磷酸鐵鋰電池可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，2C充電30分鐘內(nèi)即可使電池充滿95％，起動(dòng)電流可達(dá)2C，而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)此性能。 五、體積小，重量輕：商品設(shè)計(jì)可輕量化，體積是相同容量鉛酸電池的2/3，也較鎳氫電池體積小；重量是相同容量鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的2/3左右； 六、電池單體電壓高，放電平臺(tái)穩(wěn)定：為3.2V，串聯(lián)少，電池組可靠性高；電池組可靠性高，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(shí)現(xiàn)10C放電； 綜上可知，磷酸鐵鋰電池相對(duì)傳統(tǒng)電池和其它鋰電池，具有自身明顯的優(yōu)勢(shì)，表1和表2對(duì)其性能和傳統(tǒng)電池及鋰電池進(jìn)行比較 可見與傳統(tǒng)電池相比，磷酸鐵鋰電池只在價(jià)格方面處于一定劣勢(shì)，其他各項(xiàng)指標(biāo)明顯占據(jù)優(yōu)勢(shì)。但如果考慮電池壽命，磷酸鐵鋰電池的價(jià)格卻是最低的。 磷酸鐵鋰除了振實(shí)密度、克容量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)略有不足，其他各項(xiàng)指標(biāo)均占很大優(yōu)勢(shì)，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。 2.2 磷酸鐵鋰電池的劣勢(shì) 1、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢。高倍率充放電時(shí)，實(shí)際比容量低，這個(gè)問(wèn)題是制約磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒(méi)有大范圍的應(yīng)用，這是一個(gè)主要的問(wèn)題。 2、振實(shí)密度較低。一般只能達(dá)到0.8-1.3，低的振實(shí)密度可以說(shuō)是磷酸鐵鋰的很大缺點(diǎn)，這決定了它在小型電池如手機(jī)電池等沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，所以其使用范圍受到一定程度的限制。即使它的成本低，安全性能好，穩(wěn)定性好，循環(huán)次數(shù)高，但如果體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。但這一缺點(diǎn)在動(dòng)力電池方面不會(huì)突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來(lái)制作動(dòng)力電池。 3、一致性問(wèn)題嚴(yán)重。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過(guò)2000次，但是制作出來(lái)的電池一致性不佳，進(jìn)而影響到電池組的使用性能和整體壽命，因此應(yīng)用在動(dòng)力汽車上存在一定障礙。 4、磷酸鐵鋰電池低溫性能差。磷酸鐵鋰材料的固有特點(diǎn)，決定其低溫性能劣于錳酸鋰等其他正極材料。一般情況下，對(duì)于單只電芯，其0℃時(shí)的容量保持率約60～70％，-10℃時(shí)為40～55％，-20℃時(shí)為20～40％。這樣的低溫性能顯然不能滿足動(dòng)力電源的使用要求。 5、制造成本高。磷酸鐵鋰具有安全性、環(huán)保性、循環(huán)次數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)是毋庸置疑的，但目前的制造成本相對(duì)鉛酸電池、錳酸鋰電池要高，其主要原因是：1）材料物理性能和其他鋰電材料相差較大，其粒度小，振實(shí)密度小，比表面積大，材料的加工性能不好，涂敷量低，導(dǎo)致電池成本增加；2）磷酸鐵鋰電池只有3.2V，比其他的鋰電低20％左右，單體電池要多用20％，導(dǎo)致電池組成本上升較多。 隨著技術(shù)的發(fā)展，磷酸鐵鋰材料上的這些缺點(diǎn)正在逐步得到解決，其性價(jià)比也逐步得到提高，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，我們相信，磷酸鐵鋰電池技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)飛速發(fā)展階段，正在帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)從市場(chǎng)的培育導(dǎo)入期進(jìn)入一個(gè)高速增長(zhǎng)階段。 三、磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈剖析 3.1 磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)
表3詳細(xì)的例舉了磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)利潤(rùn)率情況及代表廠商 3.2 磷酸鐵鋰原料 磷酸鐵鋰材料原料行業(yè)屬于資源性行業(yè)，全球各地的鋰資源基本已為各大公司圈地所占，我們認(rèn)為在鋰資源行業(yè)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)投資已經(jīng)失去戰(zhàn)略性進(jìn)入的價(jià)值。磷源化合物屬于傳統(tǒng)的化工消耗品，已經(jīng)具有非常成熟的供應(yīng)商。相對(duì)而言，高質(zhì)量的鐵源化合物國(guó)內(nèi)暫無(wú)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的供應(yīng)商，存在一定的投資機(jī)會(huì)，投資者可以關(guān)注深圳碩田科技，合肥亞龍等在這一領(lǐng)域領(lǐng)先的企業(yè)。 3.3 國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料廠商情況 目前國(guó)際上磷酸鐵鋰材料知名的廠商主要是美國(guó)A123、加拿大的Phostech以及美國(guó)Valence。這些廠商都已經(jīng)發(fā)展出十分成熟的量產(chǎn)技術(shù)，其中最大的產(chǎn)能5000噸/年以上。中國(guó)企業(yè)從2001年就陸續(xù)啟動(dòng)磷酸鐵鋰材料開發(fā)，歷經(jīng)6年時(shí)間，北大先行終在2007年突破了磷酸鐵鋰從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到中試生產(chǎn)技術(shù)的一系列技術(shù)及工程問(wèn)題，并在完善相關(guān)工藝過(guò)程中，使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了較大程度的提高與保證，奠定了磷酸鐵鋰產(chǎn)品系列化和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?？傮w來(lái)看，國(guó)內(nèi)對(duì)磷酸鐵鋰的技術(shù)研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化程度與國(guó)際基本同步。在產(chǎn)能方面中國(guó)的材料供應(yīng)商與國(guó)外大廠差不多，售價(jià)比國(guó)外要低，但材料加工性能和穩(wěn)定性略遜一籌?，F(xiàn)階段全國(guó)約有50多家電池材料生產(chǎn)廠商，其中真正進(jìn)入工業(yè)化批量生產(chǎn)的僅有天津斯特蘭、北大先行、蘇州恒正等十余家。雖然真正具備供貨能力的企業(yè)為數(shù)不多，但表明中國(guó)企業(yè)抓住了此次鋰電池發(fā)展機(jī)遇，使中國(guó)鋰電在動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化走在世界前列。表4詳細(xì)的列舉了國(guó)內(nèi)前10位的LFP材料企業(yè)及其發(fā)展情況：
可以看出，國(guó)內(nèi)所有磷酸鐵鋰材料廠家的產(chǎn)品均各有優(yōu)缺點(diǎn)，沒(méi)有一家廠家在技術(shù)上絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，也未有廠家能大規(guī)模的量產(chǎn)。
3.4 負(fù)極材料廠家情況 負(fù)極材料的平均毛利率大概在20-30％之間，屬于整個(gè)新能源電池行業(yè)毛利率偏低的領(lǐng)域，這和這個(gè)領(lǐng)域技術(shù)比較成熟，供貨廠家較多有關(guān)。在這一領(lǐng)域有兩家廠商值得關(guān)注：深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司和上海杉杉科技有限公司。 ? 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司開發(fā)的“高能量低密度鋰離子電池負(fù)極材料（BTR-158-B）”新產(chǎn)品榮獲廣東省重點(diǎn)新產(chǎn)品稱號(hào)。根據(jù)日本IIT咨詢公司鋰電池相關(guān)研究報(bào)告，2008年貝特瑞在全球負(fù)極材料行業(yè)市場(chǎng)占有率為11％，排名第三位，僅次于日本的日立化成（Hitachi Chemical）和精工碳素（Nippon Carbon），在中國(guó)市場(chǎng)的占有率則排名第一，2008年市場(chǎng)供貨量達(dá)到2360噸，主要客戶為力神、ATL、比克和A123。 上海杉杉科技有限公司是由杉杉集團(tuán)與寧波杉杉股份有限公司共同投資組建?，F(xiàn)主營(yíng)鋰離子電池炭負(fù)極材料---中間相炭微球（簡(jiǎn)稱CMS）、改性人造石墨微粉（簡(jiǎn)稱CMP）的生產(chǎn)和銷售，年產(chǎn)能達(dá)到1200噸。根據(jù)日本IIT咨詢公司報(bào)告，上海杉杉2008年負(fù)極材料實(shí)際供貨量達(dá)到1650噸，市場(chǎng)占有率位列第6名，主要客戶為BYD、力神、ATL及比克。 3.5? 隔膜廠家情況 隔膜屬于技術(shù)含量高，投資較大的產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)在隔膜技術(shù)上尚未形成突破，高端主要以進(jìn)口為主，導(dǎo)致隔膜價(jià)格高昂，但是對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)可以享受較高的毛利。國(guó)內(nèi)在隔膜領(lǐng)域有一定技術(shù)積累和規(guī)模的企業(yè)是深圳的星源材質(zhì)和金輝高科。 深圳市星源材質(zhì)是專業(yè)從事微孔隔膜研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新科技企業(yè)。公司承擔(dān)兩項(xiàng)國(guó)家863開發(fā)項(xiàng)目；四項(xiàng)科研成果通過(guò)鑒定；申請(qǐng)專利34項(xiàng)；鋰電池隔膜生產(chǎn)技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。目前，公司擁有干法生產(chǎn)線兩條，濕法生產(chǎn)線一條，可以生產(chǎn)12μm到40μm不同規(guī)格的鋰電池隔膜，其中干法生產(chǎn)線于2008年1月啟動(dòng)，總投資人民幣4788萬(wàn)元，年產(chǎn)能1000萬(wàn)平方米，該生產(chǎn)線于2008年9月正式投產(chǎn)，成為我國(guó)具有國(guó)際水平的干法生產(chǎn)鋰電池隔膜的第一家。此外，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5000萬(wàn)平方米的鋰電池隔膜生產(chǎn)基地正在建設(shè)之中。公司先后被評(píng)為國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)企業(yè)，深圳市民營(yíng)領(lǐng)軍骨干企業(yè)，最近又被福布斯評(píng)為09年最有潛力企業(yè)。 佛山市金輝高科光電材料有限公司由佛塑股份（000973）與BYD共同出資281萬(wàn)美元組建，其中佛塑股份占55％股權(quán)；BYD占45％股權(quán)，經(jīng)營(yíng)范圍包括離子滲透微孔薄膜、功能性聚合物膜片、絕緣薄膜、各種用途半透膜等環(huán)保用有機(jī)膜類制品，擁有特種電池用離子滲析微孔薄膜生產(chǎn)能力756萬(wàn)平方米/年。根據(jù)佛塑股份（000973）最新公告：預(yù)計(jì)金輝高科2008年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入7592萬(wàn)元，凈利潤(rùn)3585萬(wàn)元。
3.6 鋰電池電解液廠家情況 綜合來(lái)說(shuō)，鋰電池電解液是個(gè)需求量大，毛利率較高的部分，具有巨大的投資價(jià)值，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，江蘇國(guó)泰華榮、珠海賽緯電子、天津金牛等公司具有一定的優(yōu)勢(shì)。 國(guó)泰華榮是江蘇國(guó)泰（002091）控股的一家以有機(jī)硅材料、鋰電池材料為發(fā)展方向的國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。公司裝備技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平和市場(chǎng)占有率在國(guó)內(nèi)均處于領(lǐng)先地位。其電解液產(chǎn)品包括一次鋰電池電解液、二次鋰離子電池電解液、動(dòng)力電池電解液和超級(jí)電容器電解液等。2008年公司電解液年產(chǎn)能達(dá)到3000噸，產(chǎn)能在國(guó)內(nèi)排名第一，占國(guó)內(nèi)30％市場(chǎng)份額，在全球排名第五位。目前公司在江蘇揚(yáng)子江化工園區(qū)新建了5000萬(wàn)噸產(chǎn)能，廠房已經(jīng)建設(shè)完畢，預(yù)計(jì)09年10-11月正式生產(chǎn)。 珠海市賽緯電子材料有限公司是一家新成立的高科技民營(yíng)企業(yè)，一期投資1000萬(wàn)元人民幣新建產(chǎn)能為年產(chǎn)1000噸的鋰電池，鋰離子電池和超級(jí)電容器電解液生產(chǎn)線，廠區(qū)占地面積3000平方米，主要生產(chǎn)和銷售功能型電解液：提高鋰離子電池高溫性能，安全性和低溫性能等鋰離子電池和聚合物電池電解液，為客戶量身定制適用于錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料，改性天然石墨等正負(fù)極材料的電解液。 天津金牛電源材料有限責(zé)任公司是由河北邢臺(tái)礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司與天津化工研究設(shè)計(jì)院共同出資組建的。現(xiàn)已建成的成套的電解質(zhì)鹽生產(chǎn)、溶劑精制、電解液配制和包裝生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品有：六氟磷酸鋰（規(guī)模為80噸/年）、高純?nèi)軇ㄒ?guī)模為500噸/年）、鋰離子電池用電解液以及相關(guān)電池材料。天津金牛公司是國(guó)內(nèi)唯一一家采用自主研發(fā)技術(shù)、國(guó)產(chǎn)原料與裝備生產(chǎn)六氟磷酸鋰產(chǎn)品的企業(yè)。 3.7 電芯制造廠家情況 電芯生產(chǎn)由于生產(chǎn)工藝和技術(shù)相對(duì)成熟，在有穩(wěn)定的正極材料貨源情況下，國(guó)內(nèi)大部分鋰離子電池廠商均能生產(chǎn)出磷酸鐵鋰電芯，但由于制造動(dòng)力電池涉及到電芯的組合，必須保證電芯的一致性，這樣對(duì)電池的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高更專業(yè)的要求，所以設(shè)備資金投入很大，一般來(lái)說(shuō)，建設(shè)一條磷酸鐵鋰電芯生產(chǎn)線至少需要5000萬(wàn)元的啟動(dòng)資金。創(chuàng)業(yè)企業(yè)在進(jìn)入這一領(lǐng)域會(huì)非常困難，傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)企業(yè)將具有較大的優(yōu)勢(shì)。下表列出了國(guó)內(nèi)電芯生產(chǎn)的主要企業(yè)及其情況。 四、總結(jié) 磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)是個(gè)規(guī)模巨大的市場(chǎng)，單純正極材料，全球規(guī)模可以達(dá)到幾百億的規(guī)模，下游的電芯產(chǎn)業(yè)，規(guī)模可以超過(guò)5000億。同時(shí)，中國(guó)在這個(gè)產(chǎn)業(yè)上，無(wú)論在技術(shù)，設(shè)備，原料和市場(chǎng)均有一定的積累，具有大力發(fā)展這個(gè)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。在時(shí)間點(diǎn)上，我們認(rèn)為未來(lái)2-3年，磷酸鐵鋰電池將可能會(huì)有重大的技術(shù)突破從而帶動(dòng)市場(chǎng)的突破。從創(chuàng)業(yè)投資的角度觀察，在磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)業(yè)鏈上，我們認(rèn)為在正極材料，隔膜，電解液上一些具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的企業(yè)將值得關(guān)注。 |
