锰锰酸锂锂分析报报告(一)锰锰酸锂锂定义义锰酸锂是合成性能好、结构稳定的锂离子蓄电池电极正极材料掺杂 有强M-O键、较强八 面体稳定性且离子半径与锰离子相近的金属离子,能显著改善其循环性能锰酸锂粉末(二)锰锰酸锂锂生产产原料锰酸锂的生产主要以二氧化锰锰和碳酸锂锂为原料,配合相应的添加物,经过 混料,烧成,后 期处理等步骤而生产的从原材料及生产工艺的特点来考虑,生产本身无毒害,对环 境友 好,不产生废水废气,生产中的粉末可以回收利用,因此对环 境没有影响二氧化锰碳酸锂(三)锰锰酸锂锂化学结结构锰酸锂的分子式: LiMn2O4,分子量: 180.817可逆容量在100-115之间,循环性可达到 500次以上仍保持80%的容量LiMn2O4是一种典型的离子晶体,并有正、反两种构型 单位晶格中含有56个原子:8个锂原子,16个锰原子,32个氧原子,其中Mn3+和Mn4+各 占50%LiMn2O4(四)锰锰酸锂锂主要用途锰酸锂的用途可用于电池、电动 自行车、电动电动 汽车车、储能电站以及电动 工具等电池正 极材料目前锂电 厂家正在试制无保护电 路电池,如此可以大幅度提高纯锰 酸锂电 池容量矿灯电 池,家用应急灯电池,电动 玩具电池。
二、锰锰酸锂锂行业现业现 状(一)电电池材料的发发展历历程锂电 池是20 世纪90年代迅速发展起来的新一代二次电池,广泛用于小型便携式电子通讯 产品和电动 交通工具传统镍氢电 池、镍镉电 池、铅酸电池受锂电 池销售配套化影响,其 和笔记本电脑锂电 池高端市场已被挤占,锂电 池需求量相应大幅增加从1992年 SONY公司开发出第一颗锂电 池至今已有十八年,锂电 池能量也已大幅提升,锂电 池正极 材料已经从单一的钴酸锂材料,发展到钴钴酸锂锂、锰锰酸锂锂、镍钴 酸锂、镍钴锰 酸锂、磷酸铁铁 锂锂等材料齐头 并进的阶段目前,锂离子电池正极材料已成为制约我国高性能锂离子电池 发展的瓶颈颈另外,在锂电 池正极材料研究方面所取得的进展,表明锂离子电池正极材料 市场的广阔阔前景在锂电 池市场增长的拉动下,锂电锂电 池材料整体市场场呈上升趋势趋势 目前国内市场上锂电 池正极材料主要有钴酸锂和锰酸锂,部分厂家还开发出磷酸铁锂 、镍 钴酸锂和镍钴锰 三元材料等,每种材料都具有不同程度的缺陷二)锰锰酸锂锂行业业描述合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键,锰酸锂是较较有前景的锂离子 正极材料之一。
随着锂传统应 用领域的不断深化和扩大以及新应用领域的不断开发,世界锂需求量也将 随之增大由于特别是动力锂电池的发展日益受到重视由于全世界经济和城市交通的发展,引起了石 油紧张和环境污染,国际上许多发达国家竞相开发绿色能源技术,其中尤以电动车应 用为代表的动力电 源领域发展最为迅速电动汽车要取代燃油汽车,动力电池是关键,由于传统化学电池存在着储存能量 低、重量大、寿命短和不安全等因素,成为电动 汽车产业 化发展的瓶颈电动汽车中的锂电池的使用率 正在明显上升,锂离子电池极可能将成为未来的主流技术路线然而在现阶段,锰酸锂是电池正极的首 先材料,所以未来锰酸锂行业还会有较较大的发发展空间间2010年中国锰酸锂行业发展迅速,国内生产技术不断提升国内企业为了获得更大的投资收益,在生 产规模和产品质量上不断提升但是来自国际金融危机、外部政策环境恶化、产业上游原料价格上涨, 下游需求萎缩等众多不利因素使得锰酸锂行业在2010年的市场状况及价格走势备受关注左图为锰图为锰 酸锂产业链锂产业链主要产产品产产品用途及特点钴酸锂目前应用最广泛的锂电 池正极材料,具有开路电压 高、比能量大、循环寿命长等特点;生产的 锂 电池主要用于通讯数码类电 池领域。
钴价格昂贵,钴酸锂的毒性较大目前技术上,容量已几 乎 发挥 到极限受资源等制约,有被替代之势镍钴锰 酸锂 (三元)电化学容量高、循环性能好、成本低、具有三元协同效应;主要用于通讯数码类 成本相对较 低 的 锂离子电池领域目前生产工艺相对成熟锰锰酸锂锂研究已相对对成熟,成本低,无污污染,制备备容易,安全性能好,理论论容量低、循环环性能较较差,受 电电 池体积积小型化趋势趋势 的制约约,主要用于动动力电电池、低成本电电池领领域磷酸铁锂最具潜力的锂电 池正极材料之一,理论容量相对较 高,价格低、热稳 定性好、无污染,优良的 充 放电循环性能由于导电 性能较差,需参杂其他材料,振实密度低,比容量相对较 小,在小电 池 领域,同样尺寸电池只有现有电池容量的一半不到工艺极特殊,制造难度大配套电解液研 发 稍落后对工艺要求极严,因动力电池一般由多个电池串并后组成,故对单 个电池的一致性要 求 极高镍酸锂合成困难,目前量极少三)锰锰酸锂锂行业业特点从下表可以看到,锰酸锂在电池正极材料中已经运用得相对比较成熟了而且其价格比较 低廉,制备容易,在正极材料行业内会有较好的前景但是由于循环性能相对较 差,导致 其在发展中存在制约,如果能对其性能加以改进,会在正极材料行业中占据重要的地位。
1、主要正极材料对对比和锰锰酸锂锂行业业SWOT分析钴钴酸锂锂镍镍酸锂锂镍钴锰镍钴锰锰锰酸锂锂磷酸铁锂铁锂容量 (mAh/g)140-160170-180150-160100-120130-150充放电寿命 (次)1000100010005005000工作温度(℃) 与稳定性-20至55 度,热稳 定 性一般-20至55 度,不稳定-20至55 度,热稳 定 较好-20至55 度,热稳热稳 定性好-20至55度, 热稳 定性很好原材料资源贫乏较多较贫 乏丰富丰富原材料成本高较低中低低安全性较差、保护 电路设计 复 杂差,保护电 路设计 复杂较好好优异蕴藏量稀少较多较贫 乏丰富丰富环保性较差较差较差好好工作电压 /V3.73.53.63.83.2电池综合性 能好较好较好一般较好(三)锰锰酸锂锂行业业特点2. 各种正极材料的性能比较较:目前取代钴酸锂材料有两个 方向:一是在动力电池领域,锰酸 锂和磷铁酸锂是最有希望的 材料;二是在通讯电池领域,镍钴 酸锂和三元材料是最有希望 代替钴酸锂的正极材料同时,值得注意的是,由于 技术的原因,磷酸铁锂大多 都是不能正常投产所以在 现阶段,甚至在今后很长的 一段时间,在动力电池领 域,锰酸锂是最有希望取代 钴酸锂的材料。
锰锰酸锂锂行业业SWOT分析Strengths(优势优势 )Weaknesses(劣势势)价格低廉,原料来源广(中国锰资 源丰富)合 成容易 容量适中,平均电压 高,安全性好(抗过充性 好) 从原材料及生产工艺的特点来考虑,生产本身 无毒害,对环 境友好不产生废水废气,生 产 中的粉末可以回收利用循环性能较差,尤其是温度高于55℃时,容量 衰减特别快原因是循环过 程中锰酸锂结 构 发 生改变 比容量就较低,使其应用受到了较大限制Opportunities(机会)Threats(威胁胁)锂电 池的市场逐渐扩 大,锰酸锂是紧随钴酸 锂 之后研制而成的锂电 池正极材料,有望取代钴 酸锂成为首选的正极材料 这是新兴的一个能源产业 ,处于发展阶段, 有 较大的发展潜力 通过多年的研究,材料性能得到较大改善较 高的安全性,低廉的价格,使其在动力电池领 域有广阔应 用前景虽然通过最近几年研究,循环性能得到了一定 改善,但是高温循环性能还没有得到较好的解 决,因此具有较大被替代危险 本行业竞 争者较多;竞争者较分散;行业固 定 成本高 原材料价格可能上涨 金融危机后,锂电 池出口有所萎缩,使得锰酸 锂的需求下降。
三)锰锰酸锂锂行业业特点3. 锰锰酸锂锂行业业SWOT分析(三)锰锰酸锂锂行业业特点市场场容量随着中国快速发展的经济对电 池新材料需求的增加,以及、笔记本电脑 、汽 车等产品对新型、高效、环保电池材料的强劲需求,在当前及今后相当长一个时 期(至少10年),锂离子电池最大的市场需求来自为IT产业 提供配套( 57.4%,笔记本电脑 31.5%,其他11.1%)目前我国普通用低端方形锂离子 电池已经达到了产销 平衡2009年锂离子电池市场需求量为28.7亿颗 ,年增率将 超过20%《2011中国锂离子电池市场趋势观 察研究预测报 告》预测 2013年锂 离子电池需求量将达到39.9亿颗 需求特点锰酸锂是锂电 池正极材料,其客户包括生产信息产业 、数码产 品、能源交通、国 防军工等领域的锂电 池厂家根据初期调研锂电 池厂家购买 行为属于理智型,一 般采用专家购买 ,且具有严肃 性和稳定性,他们更关注产品的品质性能和长期稳 固的质量保证,其价格承受能力较强在购买 决策中,下游电池生产专 家、采购 人员对产 品的选择 起很重要的作用,有些甚至由电池生产专 家、采购人员指定或 采购公司正极材料负负极材料电电解质质封装形式结结构形状丰田钴酸锂石墨液体金属螺旋式椭圆松下镍锰钴 酸锂混合液体金属螺旋式椭圆江森自控钴酸锂石墨液体金属螺旋式圆柱日立锰酸锂/三元固体碳粒液体金属螺旋式圆柱/椭圆AESC锰酸锂/三元固体碳粒液体袋装堆栈式棱柱三洋锰酸锂/三元混合液体金属螺旋式圆柱GS汤浅电池锰酸锂/钴酸 锂固体碳粒液体金属螺旋式椭圆A123磷酸铁锂石墨液体金属螺旋式圆柱/椭圆LG化学锰酸锂固体碳粒凝胶体袋装堆栈式棱柱三星锰酸锂/三元石墨液体金属螺旋式圆柱SKCorp锰酸锂石墨液体袋装螺旋式棱柱东芝锰酸锂低温氧化碳液体袋装/金属螺旋式棱柱AltairNano锰酸锂低温氧化碳液体袋装堆栈式棱柱比亚迪磷酸铁锂--液体金属螺旋式圆柱/椭圆Electrovaya聚合金属锂----------威龙科技磷酸铁锂--聚合物袋装堆栈式棱柱左图为图为 主要电电池 厂商材料选选用情 况。
从左图图可以看 出,现阶现阶 段,选选 择锰择锰 酸锂锂材料的 电电池厂商占了 56%,基本上是 正极材料的首 选选四)上下游产业产业 的发发展情况1、上游企业:碳酸锂,二氧化锰生产的发展情况(1)碳酸锂储锂储 量分布 国内碳酸锂储 量较多,但便于开采和提取的不多主要分布点为青海盐湖、西藏扎布耶盐 湖、江西云母矿中信国安和西部矿业 在青海盐湖都有工厂,主要是提钾 (2)碳酸锂锂的生产产分布 碳酸锂的生产分为锂矿 提锂(成本约3 万元/吨)和盐湖提锂(成本约2 万元/吨),目前 80%以上的采用盐湖提锂智利、中国、巴西、加拿大占全球90%以上的锂资 源储量当 前70%的碳酸锂由SQM(智利)、FMC(美)、Chemetall(德)生产,控制着定价权 未来新增产能主要是中国青海东西台吉乃尔和西藏扎布耶等盐湖碳酸锂锂供应应商产产能扩张计扩张计 划及预测预测(四)上下游产业产业 的发发展情况(3)锰锰酸锂锂的重要原材料——二氧化锰锰二氧化锰是用于锰酸锂电 池的一个关键原材料,目前锰酸锂电 池都是采用电解方法生产 出来的二氧化锰,其存在一些影响电池性能的缺陷目前产生了新技术,利用化学方法 来生产二氧化锰。
化学法生产二氧化锰的优势 :(1)化学法生产二氧化锰,是以一个核心来结合的反应方式,能够做成最好的类球 形,而电解的是片状的;(2)可以调节杂质 含量水平因此,如果化学二氧化锰成功,是有可能提高锰酸锂电 池安全性,使充电次数大幅上升到和磷酸铁锂 相同的水平;(3)敲试比重达到2.5-2.6g/ml 化学法是一个独创性的突破,是国家“863”计划项目,由海利化工研究院开发,由韶 山一个企业在进行工业化目前进展到了吨级的放大生产阶 段 二次电池需要的二氧化锰目前国内是1.5万吨,全球是几万吨锰电 池发展,能够带动 二氧化锰的发展百万颗(四)上下游产业产业 的发发展情况2、下游企业业:电电池厂商发发展情况(1)电电池行业发业发 展态势态势1、在技术的推动和市场拉动下,电池产业规 模将继续 保持快速增长的态势 二次电池的 增长速度高于一次电池的增长速度,一次电池和储备电 池产业 将稳。