鋰電池，便攜式和強(qiáng)大的可充電電池，改變了人們的生活，創(chuàng)造了一個(gè)新的可充電世界，使建設(shè)一個(gè)沒有化石燃料的社會(huì)成為可能。本文將為您詳細(xì)介紹全球鋰電池市場(chǎng)的歷史、現(xiàn)狀和未來。

 

鋰電池的發(fā)展史

1991年，索尼和旭化成聯(lián)合推出了世界上第一款商用鋰離子電池，并成功實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。得益于其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，日本在鋰離子電池方面處于世界領(lǐng)先地位。如今，中國(guó)已經(jīng)成為這個(gè)行業(yè)的世界第一。他在中國(guó)經(jīng)歷了怎樣的旅程？

中國(guó)在鋰離子電池研究方面并不落后，幾乎與世界同步。早在1995年，中國(guó)科學(xué)院物理研究所就研制出了中國(guó)第一塊鋰離子電池。

陳立權(quán)院士在短短十年內(nèi)成功地將鋰電池材料這一曾經(jīng)被邊緣化和忽視的學(xué)科研究產(chǎn)業(yè)化，解決了我國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)鋰離子電池的科學(xué)、技術(shù)和工程問題。

與此同時(shí)，得益于20世紀(jì)90年代消費(fèi)電子產(chǎn)品的崛起，中國(guó)的鋰離子電池隨著力神、比亞迪、Bak和ATL四大巨頭的出現(xiàn)而崛起。自2005年以來，中國(guó)和韓國(guó)一直在追趕日本。2014年，中國(guó)鋰電池技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，產(chǎn)量超過日本和韓國(guó)，一直位居世界第一。

 

 

基于鋰離子電池的“電動(dòng)中國(guó)”倡議正在幫助中國(guó)擺脫對(duì)化石燃料的依賴。此外，目前中國(guó)鋰電池市場(chǎng)使用的原材料基本來自中國(guó)，進(jìn)口量相當(dāng)少。同時(shí)，大部分生產(chǎn)設(shè)備也是中國(guó)制造，技術(shù)也是自主研發(fā)的。

 

鋰電池市場(chǎng)的重要性

事實(shí)上，鋰離子電池已經(jīng)改變了世界，最大的變化是給我們的日常生活帶來了很多便利。從智能手機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車和風(fēng)能和太陽(yáng)能等大型儲(chǔ)能設(shè)備，鋰電池已成為我們生活中不可或缺的能源。

現(xiàn)在，鋰離子電池每年被用于數(shù)十億部手機(jī)、筆記本電腦和其他電子產(chǎn)品、數(shù)百萬(wàn)輛新能源汽車以及地球上每一臺(tái)需要充電的便攜式設(shè)備。

此外，隨著新能源汽車革命的到來和更多移動(dòng)設(shè)備的誕生，鋰電池市場(chǎng)將有一個(gè)充滿希望的未來。例如，僅鋰電池的年產(chǎn)值就達(dá)到了2000億，未來可以突破萬(wàn)億。

另一方面，鋰離子電池與能源問題密切相關(guān)。與傳統(tǒng)燃料相比，鋰電池是綠色、清潔、無污染的，并且可以重復(fù)使用，這可以幫助我們?cè)谖磥斫⒁粋€(gè)零化石燃料社會(huì)，并幫助許多國(guó)家擺脫對(duì)化石燃料的依賴。

如果未來沒有新技術(shù)，鋰離子電池市場(chǎng)將持續(xù)繁榮幾十年。可以說，誰(shuí)擁有鋰電池的核心技術(shù)，誰(shuí)就能在未來的發(fā)展中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

 

全球鋰電池市場(chǎng)現(xiàn)狀

全球鋰電池市場(chǎng)細(xì)分

電力和儲(chǔ)能鋰電池的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將增加。鋰電池細(xì)分市場(chǎng)主要是動(dòng)力鋰電池、儲(chǔ)能鋰電池和消費(fèi)類鋰電池。

其中，動(dòng)力電池的下游應(yīng)用領(lǐng)域主要是新能源汽車，儲(chǔ)能電池的下游使用領(lǐng)域主要是電力系統(tǒng)，消費(fèi)類電池的下游運(yùn)用領(lǐng)域主要是手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

從全球鋰電池市場(chǎng)產(chǎn)量來看，動(dòng)力鋰電池占據(jù)主要生產(chǎn)份額，達(dá)到70.8%，其次是消費(fèi)類鋰電池，消費(fèi)類鋰蓄電池產(chǎn)量市場(chǎng)份額為22.2%，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)份額最小，為7%。

 

 

隨著世界各國(guó)“碳達(dá)峰”戰(zhàn)略的提出，全球企業(yè)紛紛布局動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池生產(chǎn)線，新能源汽車和儲(chǔ)能市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展有望推動(dòng)動(dòng)力鋰電池和儲(chǔ)能量鋰電池的市場(chǎng)份額進(jìn)一步提高。

 

全球鋰電池市場(chǎng)的區(qū)域分布

中國(guó)占77%，而且在歐洲的擴(kuò)張速度正在加快。公開數(shù)據(jù)顯示，就產(chǎn)能而言，中國(guó)主導(dǎo)了全球鋰離子電池制造市場(chǎng)，約占世界鋰離子電池產(chǎn)能的77%，其次是美國(guó)，約占9%。

盡管中國(guó)預(yù)計(jì)將在2025年繼續(xù)成為制造業(yè)鋰電池市場(chǎng)的領(lǐng)先國(guó)家，但歐洲預(yù)計(jì)將在2022年成為世界第二大鋰電池生產(chǎn)國(guó)，約占全球產(chǎn)能的25%，因?yàn)閷?duì)制造設(shè)施的計(jì)劃投資將大幅擴(kuò)大其產(chǎn)能。

 

 

全球鋰電池市場(chǎng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局

LG化學(xué)、松下和寧德時(shí)代占據(jù)了70%的市場(chǎng)份額。2020年1-8月，LG化學(xué)以26.5%的市場(chǎng)份額成為世界領(lǐng)先的鋰離子電池制造商。寧德時(shí)代以約25.8%的市場(chǎng)份額位居第二，其次是松下，市場(chǎng)份額約為20.6%。

在全球前五大鋰離子電池制造商中，有兩家是中國(guó)公司，寧德時(shí)代和比亞迪，在全球鋰電池市場(chǎng)排名第二和第四，總市場(chǎng)份額為32%。

 

 

全球鋰電池市場(chǎng)供應(yīng)情況

電池工廠數(shù)量迅速增長(zhǎng)。2020年，全球有181家鋰離子工廠處于不同的規(guī)劃和建設(shè)階段。盡管發(fā)生了新冠肺炎疫情，但2020年鋰離子工廠的全球擴(kuò)張仍比前一年增長(zhǎng)了50%以上。

在2020年正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)的181家工廠中，136家在中國(guó)，其中大多數(shù)是全球鋰電池市場(chǎng)上最大的鋰離子工廠。如果你感興趣，可以了解一下中國(guó)排名前100的鋰離子電池制造商。

 

全球鋰電池市場(chǎng)需求

2025年市場(chǎng)規(guī)模將翻一番。根據(jù)Research and Markets的數(shù)據(jù)，2020年全球鋰離子電池市場(chǎng)價(jià)值約405億美元，預(yù)計(jì)2026年將增長(zhǎng)14.6%，達(dá)到近920億美元，是2020年市場(chǎng)規(guī)模的兩倍多。

 

鋰電池市場(chǎng)目前面臨的問題

鋰電池市場(chǎng)面臨兩個(gè)問題，一個(gè)是安全問題，一是里程問題。里程問題是鋰離子電池目前的能量密度不夠高，一次充電的里程約為100或200公里。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，鋰離子電池的能量密度已經(jīng)放緩，并逐漸接近理論極限。與此同時(shí)，固態(tài)電池、鈉離子電池、鋰硫電池、燃料電池等新型儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的快速發(fā)展，開始為多種應(yīng)用場(chǎng)景提供更多選擇。

鋰電池市場(chǎng)上的鋰離子電池正極材料主要有四種：鈷酸鋰（LiCoO2）、三元材料（Li（NiCoMn）O2）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）和氧化錳鋰（LiMn2O4）。

磷酸鐵鋰和錳酸鋰的實(shí)際能量密度已接近理論極限，而鈷酸鋰和三元材料仍有發(fā)展空間。

鈷酸鋰和三元材料的理論容量極限為274mAh/g，最高水平分別為205mAh/g和210mAh/g。通過優(yōu)化，例如開發(fā)高鎳、低鈷或無鈷的三元材料，可以進(jìn)一步提高性能并降低成本。

 

 

陽(yáng)極材料也有生長(zhǎng)的空間。石墨陽(yáng)極是目前常用的陽(yáng)極，除硅陽(yáng)極外，還有納米硅碳陽(yáng)極。眾所周知，硅陽(yáng)極的理論容量非常高，可以達(dá)到4200mAh/g，但它有一個(gè)主要問題，即體積膨脹大。

如果能夠適當(dāng)?shù)乜刂企w積膨脹，硅陽(yáng)極將得到進(jìn)一步的發(fā)展，并獲得更多的實(shí)際應(yīng)用。

此外，如果開發(fā)含鋰陽(yáng)極，那么陰極就可以不含鋰，陰極材料的選擇就會(huì)更廣泛，可以創(chuàng)造新的發(fā)展空間。

 

鋰電池市場(chǎng)的未來方向

目前，鋰離子電池面臨諸多現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，安全事故時(shí)有發(fā)生，續(xù)航能力有限，能量密度已達(dá)到上限。

鋰電池市場(chǎng)的未來方向是什么？面對(duì)固態(tài)電池、鈉離子電池、氫氧燃料電池等新勢(shì)力，誰(shuí)是未來的終極電池？

目前，鋰離子電池的主要發(fā)展方向是提高陽(yáng)極和陰極材料的容量，提高電池的綜合性能。其中，決定電池容量等性能的大容量陰極是核心，匹配的陽(yáng)極、電解質(zhì)和電池制備技術(shù)是關(guān)鍵。

可以在三個(gè)層面上進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)：首先，對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)；第二，不斷發(fā)現(xiàn)新材料；第三，可以開發(fā)新的系統(tǒng)，從傳統(tǒng)的液體電池轉(zhuǎn)向半固態(tài)、固態(tài)甚至其他電池系統(tǒng)。

具體來說，需要解決以下五個(gè)問題。首先，硅基陽(yáng)極的膨脹。硅陽(yáng)極在循環(huán)期間的膨脹將導(dǎo)致模塊在電池壽命周期期間的預(yù)載荷增加。

如果預(yù)載最終超過模塊的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，將給產(chǎn)品帶來災(zāi)難性后果，這是電動(dòng)汽車制造商和電池制造商所沒有預(yù)料到的。

二是高鎳三元體系的安全性。高鎳材料具有較高的能量密度和綜合財(cái)產(chǎn)，但其穩(wěn)定性不如磷酸鐵鋰或低鎳三元材料，其安全性是亟待解決的重大挑戰(zhàn)。

但本質(zhì)上，安全問題是由液體電解質(zhì)和陽(yáng)極材料之間的化學(xué)反應(yīng)引起的，從而導(dǎo)致熱失控。因此，要解決安全問題，關(guān)鍵在于電解質(zhì)的升級(jí)，逐步向固體電解質(zhì)發(fā)展。

 

 

第三，是磷酸鐵鋰技術(shù)的進(jìn)一步突破。過去，許多人認(rèn)為磷酸鐵鋰的性能不夠高，但磷酸鐵鋰作為一種無鈷正極材料，具有成本低、安全性高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展尚未達(dá)到極限，因此最近重新獲得了整個(gè)鋰電池市場(chǎng)的關(guān)注。

中國(guó)國(guó)軒高科自2006年成立以來，也布局了磷酸鐵鋰。目前已突破200瓦時(shí)/公斤鋰鐵單電池的技術(shù)水平，仍在探索進(jìn)一步提升。

第四，寬溫度層電解質(zhì)可以取得突破。在實(shí)踐中，一些電池需要能夠在廣泛的區(qū)域使用，這需要在-40℃到80℃的范圍內(nèi)具有優(yōu)異的性能，而不僅僅適用于低溫。從電解質(zhì)系統(tǒng)到溶劑系統(tǒng)仍有很大的改進(jìn)空間。

最后，需要對(duì)電池的輔助材料進(jìn)行優(yōu)化。除了陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)、隔膜四大主要材料外，流體收集、導(dǎo)電劑、粘合劑等輔助材料技術(shù)對(duì)電池整體性能的突破也非常重要。