第一篇：動力電池研究系列之電池正極材料

動力電池研究系列之電池正極材料

——2010年年度總結(jié)

隨著《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》和《節(jié)能汽車（1.6升及以下乘用車）推廣實施細則》的出臺，一直受價格制約的新能源汽車，終于看到了產(chǎn)業(yè)化的曙光?！掇k法》對插電式混合動力和純電動汽車最高補貼額度分別為5萬元和6萬元，為新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化道路保駕護航，賽迪顧問認為作為新能源汽車心臟的動力電池將是此產(chǎn)業(yè)鏈中的最大受益者。而鋰離子電池作為最具發(fā)展前景的動力電池，在未來必將取代傳統(tǒng)的鎳氫電池，成為主流動力電池。

賽迪顧問對鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢進行了分析和預(yù)測，研究結(jié)果表明：電池材料是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將在新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的浪潮中凸顯極高的投資價值。而占據(jù)鋰離子電池成本大約30%的正極材料由于能夠很大程度的影響鋰離子電池的性能，從而成為引領(lǐng)鋰離子電池發(fā)展方向的重要載體。

鋰離子電池需求量急劇膨脹，正極材料市場迎來發(fā)展良機

受益于鋰離子電池需求量的擴大，正極材料近幾年得到了很好的發(fā)展，2009年全球正極材料的銷量達到了3.76萬噸，而中國的正極材料銷量占全球銷量的47.87%，達到1.8萬噸。

圖 1 2007-2009年全球正極材料銷量及增速

賽迪顧問認為未來兩年隨著新能源汽車對動力電池需求的擴大，正極材料行業(yè)銷量將在2009年的基礎(chǔ)上出現(xiàn)快速的增長，而國內(nèi)的增速因為巨大的需求空間和現(xiàn)有的良好基礎(chǔ)而高于全球增速。

三足鼎立，國內(nèi)正極材料企業(yè)將異軍突起

全球范圍來看，鋰電企業(yè)主要集中在日本、中國和韓國，相應(yīng)的鋰電正極材料的生產(chǎn)也主要集中在以上國家。日本和韓國的鋰電正極材料企業(yè)整體技術(shù)水平和質(zhì)量控制能力要優(yōu)于我國多數(shù)鋰電正極材料企業(yè)，在高端鋰電正極材料的競爭中有一定優(yōu)勢。

表 1 日韓主要鋰離子電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)

在國外市場，日本和韓國主要鋰電企業(yè)的供應(yīng)商主要還是本土鋰電正極材料企業(yè)。由于我國部分鋰電正極材料企業(yè)近年的產(chǎn)品質(zhì)量和一致性水平迅速提高，并且具備較大的成本優(yōu)勢，日本和韓國鋰電企業(yè)近年開始逐步加大從我國采購鋰電正極材料的力度。

表 2 國內(nèi)重點鋰離子電池正極材料生產(chǎn)企業(yè)

經(jīng)過近十年的發(fā)展，國內(nèi)鋰電正極材料行業(yè)目前已經(jīng)形成了以京津地區(qū)、長江中下游地區(qū)和華南地區(qū)三大鋰電正極材料產(chǎn)業(yè)基地。

在國際市場，鋰電正極材料行業(yè)已經(jīng)逐漸形成了寡頭競爭的局面。在國內(nèi)市場，目前仍有較多的企業(yè)在參與市場競爭，由于鋰電正極材料行業(yè)技術(shù)集成度高、下游客戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴格等原因，一些不具備核心競爭力的企業(yè)將會逐步退出，行業(yè)內(nèi)的優(yōu)勢企業(yè)將占據(jù)越來越多的市場份額。

鋰電正極材料行業(yè)的競爭格局還受到下游市場需求和上游資源供應(yīng)的影響。一方面，全球鋰電池廠商已形成了寡頭壟斷的競爭格局，這就要求鋰電正極材料生產(chǎn)企業(yè)必須和這些鋰電巨頭建立長期緊密的合作關(guān)系才有機會在未來的競爭中占據(jù)制高點；另一方面，獲得上游資源的長期充足供應(yīng)也將是本行業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵。我國擁有上游主要原材料冶煉產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)的原材料供應(yīng)優(yōu)勢，大量的相關(guān)金屬資源都在我國市場集散，這對于國內(nèi)鋰電正極材料生產(chǎn)企業(yè)來說具有較大的供應(yīng)鏈優(yōu)勢，有助于國內(nèi)企業(yè)在國際競爭市場中擴大自身份額，獲得快速發(fā)展的機會。

多種正極材料同臺競技，磷酸鐵鋰是發(fā)展方向

目前已批量應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鈷鎳錳酸鋰三元材料以及磷酸鐵鋰。但由于鈷金屬儲量少，價格昂貴，因此成本高，而且作為動力電池安全性存在問題，為了降低成本采用金屬錳代替金屬鈷，形成錳酸鋰，但錳酸鋰電池循環(huán)壽命短且高溫環(huán)境下循環(huán)壽命更差（注：60攝氏度以上壽命降低一半）。

圖表 1 主要正極材料性能參數(shù)比較

磷酸鐵鋰可克服前兩者的缺點，并且不含鈷等貴金屬，原材料價格低且磷、鋰、鐵資源豐富，理論電容量大，循環(huán)壽命長，是鋰電池中公認的最有發(fā)展前途的產(chǎn)品。

鈷酸鋰：商業(yè)化應(yīng)用的主流

鈷酸鋰最早實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)很成熟，并已廣泛應(yīng)用在小型低功率的便攜式電子產(chǎn)品上，如手機、筆記本電腦和數(shù)碼電子產(chǎn)品等。2009年全球鈷酸鋰銷量為2.35萬噸，相比2008年的2.75萬噸有所減少，其銷量占全部正極材料的62.5%，在整個正極材料市場中占據(jù)了絕對重要的地位。隨著正極材料技術(shù)的不斷成熟，三元材料和磷酸鐵鋰等正極材料對鈷酸鋰的替代逐步加快，賽迪顧問認為鈷酸鋰在鋰離子電池正極材料中的地位將逐步降低，但受益于新能源汽車對動力電池需求的加劇，鈷酸鋰正極材料的絕對數(shù)額在未來兩年內(nèi)還是會保持一定程度的上升，且其在正極材料中仍處于主導(dǎo)地位。

圖 3 2007-2009年全球鈷酸鋰銷量及占全部正極材料比例

國內(nèi)目前鈷酸鋰市場主要集中在中端市場，這個市場的特點要求產(chǎn)品質(zhì)量好和穩(wěn)定，同時具有較大的價格彈性。由于終端消費品過去需求增長迅速，導(dǎo)致鈷酸鋰價格一度暴漲，最高攀至60萬/噸，受金融危機影響最低回落到20萬/噸，現(xiàn)在略有回升，毛利率在10%以上。

從銷量來看，2009年中國鈷酸鋰的銷量為1.2萬噸，占全球銷量的51.06%，占國內(nèi)正極材料銷量總額的66.7%。同全球趨勢一樣，賽迪顧問認為國內(nèi)鈷酸鋰正極材料銷量占比將呈現(xiàn)下降的趨勢。

圖 4 2007-2009年中國鈷酸鋰銷量及占全部正極材料比例

國內(nèi)鈷酸鋰市場從結(jié)構(gòu)來看，2002年是一個分水嶺。2002年以前，國內(nèi)市場主要由日本SEIMI和比利時聯(lián)合礦業(yè)集團（UM）等少數(shù)國外企業(yè)占據(jù)著。2002 年，以中信國安盟固利，北京當升為代表的國產(chǎn)材料生產(chǎn)商以較優(yōu)的產(chǎn)品性價比，從國外廠商處奪得大量市場份額，中國鋰電的龍頭企業(yè)比亞迪在香港的成功上市后，轉(zhuǎn)成部分自產(chǎn)鈷酸鋰。目前，國產(chǎn)正極材料占比已達到90%以上。從目前的情況來看，當升材料2009年全球鈷酸鋰市場份額為10.4%，其市場地位處于國內(nèi)第一，全球第三。國內(nèi)以鈷酸鋰為正極材料的鋰電池生產(chǎn)廠家主要有：天津力神、深圳比克、邦凱、華粵寶、武漢力興等。

錳酸鋰：安全廉價的適用材料

鈷酸鋰目前雖為主要正極材料，但鈷酸鋰有一個很大的弊端，即鈷酸鋰的成本80%為氧化鈷。氯化鈷由鈷礦冶煉加工制成，而世界金屬鈷總儲量90%以上集中在剛果、澳大利亞、古巴、贊比亞和俄羅斯等國家，因分布過于集中，且屬于小金屬品種，其價格隨市場供求及國際金屬價格波動呈現(xiàn)周期性振蕩，波動很大。因此用錳代替其中的金屬鈷形成錳酸鋰，安全廉價的錳酸鋰電池具有鎳氫和鈷酸鋰電池無法比擬的優(yōu)勢，被認為是電動汽車最為實用的電極材料。

2009年全球錳酸鋰銷量達到2850噸，占全部正極材料銷量總額的7.6%，隨著鋰離子電池對正極材料需求的擴大，再加上錳酸鋰相比鈷酸鋰的各種優(yōu)勢，賽迪顧問認為全球錳酸鋰銷量在2010年將在2009年的基礎(chǔ)上出現(xiàn)大幅度的增長，達到4600噸左右，占全部正極材料的比重也將提升到10%。

圖 5 2007-2009年全球錳酸鋰銷量及占全部正極材料比例

就國內(nèi)市場而言，2009年國內(nèi)錳酸鋰的銷量為2000噸，占全球銷量的70.2%，占國內(nèi)全部正極材料銷量的比重也高達11.1%，隨著錳酸鋰正極材料的逐漸成熟，國內(nèi)大多數(shù)正極材料生廠商都積極開發(fā)錳酸鋰正極材料生產(chǎn)線，錳酸鋰在全部正極材料的比重將保持上升的趨勢。

目前，我國的錳酸鋰生產(chǎn)廠商主要有中信國安、云南玉溪匯龍科技有限公司、天津巴莫科技、大連太陽集團、北京當升等。目前國內(nèi)以錳酸鋰為正極材料的鋰電池生產(chǎn)廠家主要有：比亞迪、青島澳柯瑪、蘇州星恒、湖南晶科、河南海普賽等。

磷酸鐵鋰：動力電池的發(fā)展方向

正極材料中最適合用于動力電池的是磷酸鐵鋰。目前國內(nèi)外已經(jīng)能實現(xiàn)量產(chǎn)的合成方法均是高溫固相法，高溫固相法又分傳統(tǒng)的（以天津斯特蘭、湖南瑞翔、北大先行等為代表）和改進的（以美國威能、蘇州恒正為代表，也稱碳熱法）兩種。磷酸鐵鋰電池應(yīng)用主要受制于電池組的一致性問題。用作汽車動力鋰離子電池是將大量單體電池串并而成的電池組，目前單體磷酸鐵鋰電池的壽命超過2000次，在將多個電池組成電池組時，只有在電池性能高度一致時，電池組的循環(huán)壽命才能接近單體電池的壽命。由于目前國內(nèi)大部分磷酸鐵鋰生產(chǎn)廠商的制造設(shè)備及制備工藝都不成熟，產(chǎn)品品質(zhì)容易出現(xiàn)波動，使得電池產(chǎn)品的一致性受到影響，因此，應(yīng)用在動力汽車上存在一定的障礙。對磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)商來說，還面臨一個專利的問題。目前國際上在磷酸鐵鋰領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)主要有3家，分別是美國的A123、加拿大的Phostech以及美國的Valence，掌握著較為成熟的量產(chǎn)技術(shù)。一直以來我國電池產(chǎn)業(yè)面臨到國外專利作為商業(yè)阻礙以及技術(shù)壟斷的干擾。目前，中國在磷酸鐵鋰電池材料上，基本沒有自己的專利權(quán)，技術(shù)絕對稱不上先進。此前日本的NTT公司支付美方3000萬元和解金才解決了磷酸鐵鋰材料的專利糾紛。臺灣很多企業(yè)也是花錢向Phostech等公司購買專利使用權(quán)。因此，我們認為如果鋰電池行業(yè)內(nèi)企業(yè)不能很好的解決專利權(quán)的問題，不得不和日本一樣，花錢買專利，這將是我國電池材料企業(yè)所面臨的第一大風險。通過賽迪顧問了解，目前，國內(nèi)大多數(shù)廠商在與外方技術(shù)輸出方簽合同時，通過專利保險的方式，將專利被追訴的風險轉(zhuǎn)嫁給國際保險公司。

2009年全球磷酸鐵鋰銷售量為1000噸左右，其中主要集中在全球最大的供應(yīng)商A123，國內(nèi)廠商天津斯特蘭幾乎占據(jù)了國內(nèi)市場一般的份額。目前，磷酸鐵鋰市場接受度不高，主要是受技術(shù)和價格的制約。從近期來看，技術(shù)已經(jīng)不容置疑，國內(nèi)能批量生產(chǎn)的企業(yè)有10家左右，如斯特蘭、比亞迪、煙臺卓能、北京鋰先鋒、蘇州恒正、北大先行、合肥國軒、深圳貝特瑞、新鄉(xiāng)花鑫、新鄉(xiāng)創(chuàng)佳等，但是價格仍然是一大障礙，目前國內(nèi)價格維持在15-18萬/噸，國外要高出一倍，不過隨著產(chǎn)能擴展步伐的加快，材料價格下降是趨勢，未來三年有望降至10萬元/噸，屆時磷酸鐵鋰電池將得到廣泛應(yīng)用。

圖 7 2007-2009年全球磷酸鐵鋰銷量及占全部正極材料比例

圖 8 2007-2009年中國磷酸鐵鋰銷量及占全部正極材料比例

國際知名磷酸鐵鋰廠商都已經(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。中國企業(yè)從2001年就陸續(xù)啟動磷酸鐵鋰材料開發(fā)，歷經(jīng)6年時間，北大先行終在2007年突破了磷酸鐵鋰從實驗室技術(shù)到中試生產(chǎn)技術(shù)的一系列技術(shù)及工程問題，并在完善相關(guān)工藝過程中，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)。

總體來看，國內(nèi)對磷酸鐵鋰的技術(shù)研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化程度與國際基本同步。在產(chǎn)能方面中國的材料供應(yīng)商與國外大廠差不多，售價比國外要低，但材料加工性能和穩(wěn)定性略遜一籌?，F(xiàn)階段全國約有50多家電池材料生產(chǎn)廠商，其中真正進入工業(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，但表明中國企業(yè)抓住了此次鋰電池發(fā)展機遇，使中國鋰電在動力電池的產(chǎn)業(yè)化走在世界前列。賽迪顧問認為，正極材料具有一定的技術(shù)門檻，且投資規(guī)模適中，受到投資者的青睞，磷酸鐵鋰材料更是具有良好的發(fā)展前景。

第二篇：新能源汽車、動力電池及電池材料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢――201(精)

新能源汽車、動力電池及電池材料的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

（1）、國內(nèi)外現(xiàn)狀

1）、新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)國家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式、實行低碳經(jīng)濟政策的總體要求，新能源汽車由于其節(jié)能減排的顯著特征，已經(jīng)被確定作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)予以優(yōu)先發(fā)展。發(fā)展新能源汽車更大的優(yōu)勢是進一步統(tǒng)一能源消費方式，提升電力占終端能源消費的比重，間接的支持以風電、光伏為主的清潔能源發(fā)展。根據(jù)國家電網(wǎng)的清潔發(fā)展規(guī)劃，到2020年，以國網(wǎng)公司為主要推動力的二氧化碳減排可以超過16億噸/年。其中最大的貢獻來自提升清潔能源裝機比重，發(fā)展電動汽車可以直接減排。當前，以混合動力（HEV）、插電式混合動力（PHEV）、純電動（EV）汽車為主要動力方式的新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為行業(yè)共識。各個國家、各大企業(yè)、相關(guān)配套系統(tǒng)都在為搶占行業(yè)的制高點而努力，相關(guān)的投資政策、消費補貼、稅收優(yōu)惠開始陸續(xù)到位。我國的新能源汽車發(fā)展被寄以厚望，各個層面都非常重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也非?？春梦覈履茉雌嚨奈磥恚春闷洹皬澋莱嚒钡那熬?，占領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)的制高點。

就世界各主要經(jīng)濟體都在積極發(fā)展新能源汽車。

美國于2009年以來，在其能源部的主導(dǎo)下，美國出臺了一系列的新能源汽車發(fā)展政策，主要涵蓋了企業(yè)貸款、研發(fā)支持、消費補貼等幾個方面。美國能源部將設(shè)立20億美元的政府資助項目，用以扶持新一代電動汽車所需的電池組及其部件的研發(fā)。到2015年美國要有100萬輛充電式混合動力車上路。同時，為鼓勵消費，購買充電式混合動力車的車主，可以享受7500美元的稅收抵扣；同時政府還投入4 億美元支持充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

歐洲作為傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)的重要地區(qū)，在新能源汽車領(lǐng)域也不甘落后。歐洲技術(shù)平臺（European Technology Platform，ETP）制定出了乘用車的EV化藍圖。計劃分3個階段導(dǎo)入EV行駛距離達到50km 以上的EV和PHEV，2012年將導(dǎo)入極小一部分，爭取2016年累計導(dǎo)入100萬輛，2020年累計導(dǎo)入500萬輛。德國政府已經(jīng)宣布了2020年之前在德國國內(nèi)累計普及100萬輛EV和PHEV 的計劃，整個歐盟推進EV普及的機會越來越成熟。

日本是汽車生產(chǎn)大國，在混合動力汽車方面，以豐田Prius 為代表的車型已經(jīng)取得了巨大的成功。在當前時點，日本的企業(yè)也在積極準

備調(diào)整戰(zhàn)略，開發(fā)PHEV 和EV，并且成績顯著。三菱汽車的電動汽車i-MiEV已從2010年4 月1 日開始面向個人用戶銷售。日產(chǎn)汽車的純電動汽車Leaf于2010年12月上市，訂單勢頭良好，預(yù)約后3周內(nèi)日本的訂單量就達到了3754輛，已超過預(yù)定年銷售6000輛的一半。在美國，預(yù)約后3天內(nèi)就有6635人訂購該車，訂單量相當于年產(chǎn)量5萬輛的10％以上。

我國的新能源汽車發(fā)展被寄以厚望，行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)比亞迪受到了巴菲特的青睞。目前情況來看，各個層面都非常重視新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也非?？春梦覈履茉雌嚨奈磥?。從09年以來，我國相關(guān)的動態(tài)情況為：2009年1月國家出臺《汽車產(chǎn)業(yè)振興計劃》提出系能源汽車戰(zhàn)略，安排100億元支持新能源汽車及關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化；同時在《節(jié)能與新能源汽車示范推廣通知》中推出“十城千輛”計劃，對13個城市公共領(lǐng)域購買新能源汽車給予補貼，首次明確新能源汽車的補貼標準；2009年3月出臺《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整與振興規(guī)劃》，提出未來形成3年50萬輛新能源汽車產(chǎn)能，使其占乘用車總銷量5%左右，并形成10億安時動力電池產(chǎn)能的目標；同年12月，研究完善促進消費的若干措施，提出將新能源汽車試點城市由13個擴大到20個，選擇5

個城市對私人購買節(jié)能與新能源汽車給予補貼試點。在中國汽車產(chǎn)業(yè)的“十二五”規(guī)劃中，新能源汽車被列為中國汽車行業(yè)今后5年發(fā)展的重中之重，并提出到2015年，中國新能源汽車的年銷量要達到百萬輛的目標。近日獲悉，國家《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》已進入會簽階段，審議一經(jīng)通過將及時組織實施。草案中提到，在未來10年之內(nèi)，國家將持續(xù)投入近1000億元資金進入新能源汽車行業(yè)。這將是史上政府扶持新能源汽車最大的手筆，它也意味著新能源汽車發(fā)展的新階段已經(jīng)到來。

國內(nèi)各地方為促進當?shù)匦履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，采取了一系列的行動。上海市建立并完善集研發(fā)、制造、檢測、試驗、示范運行為一體的嘉定新能源汽車及關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)基地；金橋、臨港基地，以及金山區(qū)域重點發(fā)展成為新能源乘用車產(chǎn)業(yè)基地；閔行、松江、浦東新區(qū)等區(qū)域則重點發(fā)展成為新能源商用車產(chǎn)業(yè)基地。深圳市政府投入超過5000萬元，規(guī)劃3條公交線路、每條線投放10輛混合動力客車，并在特區(qū)內(nèi)投放20輛電動小汽車，建立相應(yīng)的充電與測試設(shè)施，制定管理規(guī)范和評價方法，完成其商業(yè)運營的政策環(huán)境評估等；政府每年從市財政安排2.5億元，連續(xù)五年共12.5億元支持新能源汽車的研發(fā)，并

從2008年開始連續(xù)五年市財政對公交公司采購新能源汽車給予每臺15萬元的財政補貼；以深圳市政府名義向科技部申報“十城千輛”電動汽車大規(guī)模示范運行的國家“863”計劃，深圳市財政拿出2億資金配套支持，并責成發(fā)改、交通、財政、環(huán)保、科技等十多個政府部門參與推動此項工作；同時計劃出臺針對私人購買新能源汽車的補貼政策。廣州市發(fā)改委已經(jīng)起草了《廣州市新能源汽車發(fā)展行動方案》，已經(jīng)向各部門征求意見，方案暫定在2010~2015年期間，對購買符合規(guī)定的新能源汽車給予補貼，單輛補貼金額按節(jié)能率和減排量具體確定，補助總量預(yù)設(shè)上限。重慶市則是由長安汽車領(lǐng)銜的重慶市節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟６月２日正式成立，該聯(lián)盟整合了30多家汽車整車、零部件企業(yè)及科研院所，致力于打造中西部最大的新能源汽車研發(fā)、制造、示范運行基地；重慶市政府將撥付10億元財政資金，為進入基地的企業(yè)提供資本金補助，并在土地、稅收、物流配送、新能源汽車示范運行方面給予一系列政策支持；對個人用戶進行購車補貼：購車環(huán)節(jié)弱混享受國家4000元的補貼，油電中混享受國家3.6萬元的補貼，每車免除三年路橋費共計6900元。武漢市對本區(qū)域生產(chǎn)新能源汽車免征車輛路橋通行費；對于一次性購買新能源轎車超過3輛的企業(yè)和單位給予節(jié)能減排獎勵。北京新能源汽車設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)工程基地以福田

汽車為依托成立，占地1000畝，總投資50億元，具有年產(chǎn)各類替代能源和新能源客車5000輛、高效節(jié)能發(fā)動機40萬臺的生產(chǎn)能力。長春計劃首批建立兩個、總規(guī)模不少于200輛的混合動力客車示范車隊。

在國內(nèi)主要汽車企業(yè)行動方面，比亞迪汽車第一款不依賴充電站的商業(yè)化雙模電動車F3DM于2008年12月15日正式上市，2009年推出純電動轎車E6，2010年3月F3DM低碳版面向個人發(fā)售，作為新能源汽車的先行者，比亞迪計劃以新能源汽車進軍國際市場，成為全球領(lǐng)先企業(yè)；上汽集團計劃到2012年，榮威550插電式強混轎車將上市，實現(xiàn)節(jié)油50%以上；其自主品牌純電動轎車也將于2012年推向市場；廣汽集團推出的新能源VIP-Lounge概念車將于今年進行量產(chǎn)，廣汽豐田混合動力版凱美瑞目前已處于前期準備階段；重慶長安的杰勛混合動力轎車已于2009年6月11日正式上市，該車是長安打造的國內(nèi)第一款擁有完全自主研發(fā)技術(shù)的混合動力轎車，2009年底推出純電動mini奔奔，已在重慶建設(shè)新能源產(chǎn)業(yè)基地，長安汽車在2011年將推廣1100輛長安新能源汽車，其中700輛長安志翔氣電弱混出租車，300輛長安杰勛和長安志翔油電中度混合動力公務(wù)用車，100輛油電混合動

力私家車，2014年長安汽車將實現(xiàn)產(chǎn)銷新能源汽車15萬輛，2020年達到新能源汽車產(chǎn)銷50萬輛以上；東風汽車計劃動投入330億，用10年的時間來發(fā)展一系列環(huán)保車輛，東風日產(chǎn)日前表示已經(jīng)基本將在2011年從日產(chǎn)導(dǎo)入電動車項目；一汽集團已確定以混合動力為主導(dǎo)的新能源發(fā)展戰(zhàn)略。2008年已推出混合動力版B70，2012年將建成年產(chǎn)1.1萬臺混合動力轎車生產(chǎn)基地；奇瑞多種新能源技術(shù)齊頭并進，涉及混合動力、純電動、生物柴油多個領(lǐng)域。2008年已推出輕混、中混版A5，2009年推出QQ、S18、瑞虎等多款純電動轎車。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有不少量產(chǎn)和即將量產(chǎn)的新能源汽車，最成功的車型是豐田prius，累計銷量超過200萬輛，基本上暫時還找不出競爭對手。但Prius 是混合動力技術(shù)，采用鎳氫電池，容量僅1.3KWH，不能外部充電，主要節(jié)能來自能量回收和混合動力，在運行里程和使用便利性方面有明顯的局限性。

2）、動力電池及電池材料發(fā)展現(xiàn)狀

目前，動力電池是影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最關(guān)鍵因素之一，國際國內(nèi)眾多廠商和研究機構(gòu)正在全力開發(fā)各型高性能動力電池及電池材料。其中，就動力電池正極材料而言，各個國家各有側(cè)重，日本以

錳酸鋰為主，日產(chǎn)Leaf、三菱I-MIEV都使用；美國則同時發(fā)展錳酸鋰和磷酸鐵鋰，通用的volt就采用LG提供的錳酸鋰電池，而fisker公司的產(chǎn)品使用A123 的高性能磷酸鐵鋰電池；我國目前以比亞迪為首的企業(yè)主推磷酸鐵鋰電池，應(yīng)用車型包括F3低碳版、E6 等。

現(xiàn)在，美國還少有能夠在全球市場上一爭高下的大的鋰離子動力充電電池廠商。美國政府對這種狀況擁有較強的危機感，美國奧巴馬政府的經(jīng)濟刺激政策“美國復(fù)蘇和再投資法案（ARRA：American Recovery and Reinvestment Act）”中撥款14億9190萬美元用于電動車輛用充電電池生產(chǎn)。該ARRA投資的條件是，接受投資的企業(yè)必須另行出資與政府投資金額大致相同的資金，因此在美國，將有總額約30億美元的資金用于車載充電電池生產(chǎn)。接受 ARRA 資金提供的鋰離子充電電池廠商包括以下6 家：江森自控（Johnson Controls）、A123 Systems、KD ABG MI、Compact Power、EnerDel、Saft America。其中，江森自控和Saft 在車載鋰離子充電電池業(yè)務(wù)方面為合作關(guān)系。

在日本，新能源汽車配套用鋰電池生產(chǎn)也已經(jīng)拉開大幕，GS 湯淺、三菱商事以及三菱汽車的合資公司Lithium Energy Japan（LEJ）搶占了先機。該公司從2009年6月開始量產(chǎn)面向三菱汽車的電動汽車

“i-MiEV”的鋰離子充電電池。目前，1 號生產(chǎn)線的產(chǎn)能為年均20萬個單元（相當于2300輛i-MiEV 的電池用量），該公司計劃從2010年6月開始啟動2號生產(chǎn)線，將產(chǎn)能增加至年均40萬個單元。此外，還計劃向位于GS 湯淺京都事業(yè)所內(nèi)的京都工廠進行設(shè)備投資，除了預(yù)定從2010年12 月起以年均100萬個單元（相當于1萬1000輛i-MiEV 的電池用量）的規(guī)模開始供貨外，還將在滋賀縣栗東市內(nèi)建設(shè)新工廠，到2012初期實現(xiàn)年均生產(chǎn)440萬個單元（相當于5萬輛i-MiEV 的電池用量）的規(guī)模。日產(chǎn)汽車和NEC 集團的合資公司Automotive Energy Supply（AESC）負責生產(chǎn)Leaf 配備的鋰離子充電電池，日產(chǎn)汽車除了在日本建設(shè)年產(chǎn)5 萬輛的生產(chǎn)體制外，還計劃2012年開始在美國生產(chǎn)，實現(xiàn)日美合計年產(chǎn)20 萬輛的規(guī)模。一輛Leaf將配備由196個單元組成的鋰離子充電電池，因此需要確立年產(chǎn)5 萬輛時生產(chǎn)980 萬個單元、年產(chǎn)20萬輛時生產(chǎn)3920萬個單元的量產(chǎn)體制。以2012年的規(guī)模進行比較，AESC 制定了生產(chǎn)LEJ 的6倍以上單元的強大計劃。

歐洲新能源汽車用動力電池在全球范圍內(nèi)訂購，歐洲汽車廠商多采用聯(lián)合電池企業(yè)方式共同開發(fā)新能源汽車。如戴姆勒—奔馳公司就聯(lián)合比亞迪（中國款EV電池）、江森自控-Saft（高級電源解決方案、S400Hybrid）、三洋電機（HEV、EV電池）、東芝（EV電池）；大眾集團聯(lián)合比亞迪、江森自控；寶馬聯(lián)合SB Limotive、能元科技等。

國內(nèi)，一方面，我國小功率鋰離子電池早已產(chǎn)業(yè)化，形成上下游結(jié)合相對完整產(chǎn)業(yè)鏈，正極材料應(yīng)用于小型電池的產(chǎn)品產(chǎn)能漸漸趨于飽和，電池產(chǎn)品超過世界市場的1/3，中日韓三國已成三足鼎立之勢。主要用于做手機、筆記本電腦、MP3、攝象機、照相機等小型電器上使用的小功率鋰離子電池；小型鋰離子電池正極材料以鈷酸鋰LiCoO2為主，占正極材料生產(chǎn)總量的80%左右；還有少量尖晶石錳酸鋰LiMn2O4，三元材料Li(Ni、Co、MnO2和磷酸鐵鋰LiFePO4剛剛進入市場。我國正極材料產(chǎn)品質(zhì)量已達到國際水平，產(chǎn)品除滿足國內(nèi)需要外，還出口到韓國、日本、美國等國。國內(nèi)的產(chǎn)能約3萬噸。我國正極材料主要生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品和產(chǎn)量見表1所示。

表2 國內(nèi)鋰離子電池正極材料主要生產(chǎn)企業(yè)及其產(chǎn)品產(chǎn)量表

序號

企業(yè)名稱

產(chǎn)

產(chǎn) 品

量(噸/年 2 3 1000 4 500 100 5 LiFePO4 6 200 北京當升科技 湖南杉杉新材料 湖南瑞翔新材料 LiFePO4

中信國安盟固利 LiMn2O4

LiNiO2

深圳比亞迪 北大先行

Li(Ni,Co,MnO2

4000 LiCoO2

4000 LiCoO2

2000 LiCoO2

1800 LiCoO2

2000

LiCoO2

1500 LiCoO2

500 100 7 8 9 10 Li(Ni,Co,MnO2 LiMn2O4 11 12 13

LiFePO4

LiMn2O4

寧波金和（余姚金和）常州博杰新能源 天津斯特蘭 廣州鴻森

西安榮華 深圳天驕 石家莊百斯特

1600 LiCoO2

1400 LiCoO2

1000 LiFePO4

1200

LiCoO2

1000 LiCoO2

500 Li(Ni,Co,MnO2

600 LiMn2O4

云南匯龍 500 LiMn2O4 15

天津巴莫 500 LiCoO2 16

蘇州恒正 500 LiFePO4 17

深圳貝特勒 300 LiFePO4 18

中國寶安 1500 LiFePO4 19

河南新鄉(xiāng) 200 LiFePO4 20

其它 1500 / 合計 30000

另一方面，在國家科技項目的重點支持和良好產(chǎn)業(yè)前景的推動下，大功率動力鋰電池關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料和產(chǎn)品研究取得了重大進展。投資額超過10億元人民幣的錳酸鋰動力鋰電池研發(fā)企業(yè)——中信國安錳固利，已經(jīng)成為領(lǐng)軍國內(nèi)外大功率錳酸鋰動力電池的龍頭企業(yè)。中

國航空集團所屬的中國空空導(dǎo)研究院計劃投資17元億的磷酸鐵鋰動力鋰電池研發(fā)企業(yè)，已經(jīng)完成第一、二期投資，投資完成后，有望形成年產(chǎn)值逾100億元的大容量磷酸鐵鋰龍頭企業(yè)。深圳比亞迪、北大先行、深圳比克、天津力神、萬向電動汽車、蘇州星恒、北京神州巨電、深圳雷天、遼源鋰源新能源、咸陽威力克、東莞新能源（ATL）寰宇、海霸等一批動力鋰電池企業(yè)正在崛起。在系統(tǒng)集成技術(shù)方面，具有二十余年動力電池成組應(yīng)用技術(shù)和設(shè)備研究經(jīng)驗的機械科學研究總院在動力電池系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵零部件和產(chǎn)品研究方面也取得重大進展。單體錳酸鋰和磷酸鐵鋰動力電池已經(jīng)具備推廣應(yīng)用的條件，也已具備動力鋰電池系統(tǒng)集成的技術(shù)能力。雖然在小容量高倍率功率型動力鋰電池方面，與國外先進水平比，還存在一定差距，但我國大容量動力鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，已經(jīng)處于國際先進水平。

開發(fā)新能源汽車是全球汽車工業(yè)發(fā)展的大趨勢，從國內(nèi)外現(xiàn)狀來看，著力發(fā)展新能源汽車的態(tài)勢已經(jīng)如火如荼，新能源汽車產(chǎn)業(yè)在5年內(nèi)實現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展已經(jīng)確定無疑，這一時期對于公司來說是必須緊緊抓住的戰(zhàn)略機遇期。但同時公司面臨的市場競爭將會十分激烈，在

動力電池材料領(lǐng)域已經(jīng)存在了眾多先行先試的具有很強實力的知名企業(yè)，對公司的發(fā)展具有明顯的競爭性威脅。目前，新能源汽車發(fā)展存在著技術(shù)瓶頸，受制于電池性能的不佳，影響電池性能的主要因素又在于電池材料和成組技術(shù)。因此，公司要想作為電池正極材料的知名供應(yīng)商在市場競爭中立足并發(fā)展，當前乃至后續(xù)的幾年中必須集中各方面資源全力進行技術(shù)攻關(guān)，力爭全面解決工藝的可行性、產(chǎn)品性能的領(lǐng)先性和穩(wěn)定性問題，培育出企業(yè)強大的技術(shù)核心競爭力，參與市場競爭而不敗，實現(xiàn)發(fā)展壯大。

（2）、發(fā)展趨勢

在市場需求方面，國際油價上漲到70美元后，新能源汽車的優(yōu)勢開始顯現(xiàn)。世界原油供應(yīng)緊張，而且價格持續(xù)上漲，是政府、研究機構(gòu)和企業(yè)加速開發(fā)與推廣新能源汽車的直接動因。同時，國際能源環(huán)境的變化，也為新能源汽車（目前主要是混合動力汽車）登場，創(chuàng)造了市場條件。在發(fā)展新能源汽車上，鎳氫電池技術(shù)最成熟，未來2年內(nèi)仍將是新能源車的主流，之后鎳氫電池技術(shù)將和磷酸鐵鋰、氫燃料電池三分天下，5年后將逐漸被鋰電池及燃料電池所取代。電池巨頭松下和三洋也均認為，鋰離子動力電池不可能在2年內(nèi)取代鎳氫動力電池，主要原因是鎳氫動力電池便宜安全，已經(jīng)達到規(guī)模化生產(chǎn)。鋰電池還有技術(shù)課題需要繼續(xù)攻關(guān)，因此商業(yè)化尚需時日。據(jù)日本富士經(jīng)濟分析，鎳氫電池的主流地位將可延續(xù)至2012年，之后鋰電池將逐漸侵蝕鎳氫電池的市場份額。

至于各種正極材料的發(fā)展趨勢，據(jù)“鋰電中國”分析，總體方向是：一是鈷酸鋰材料的使用量會持續(xù)減少，讓出市場首位只是時間問題；二是錳酸鋰材料和三元材料在未來幾年會成為主流；三是磷酸鐵鋰材料的規(guī)?；瘧?yīng)用可能要到2015 年之后；四是其他新型正極材料短期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的可能性不大。在增速上，2011 年仍會受到全球經(jīng)濟不景氣的影響，年增長率可能會在10%左右；2012 ~2013 年全球經(jīng)濟將走上復(fù)蘇軌道，年增長率可能會達到15%左右；2014 ~2015 年全球經(jīng)濟會迎來一個上漲空間，那時電動汽車以及車用動力鋰電池的技術(shù)積累也到了開始釋放的階段，這個時期的正極材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展會較快，年增長率可能會達到20%以上。到2015年，全球HEV、PHEV和EV銷量將占到整體的13%左右，達到千萬輛產(chǎn)銷量級別，到2020年這一數(shù)字將達到26%。相應(yīng)的正極材料年需求超過45萬噸。再考慮到新能源大巴、觀光車、游艇等方面的需求，動力鋰電池會再造一個巨大市場，行業(yè)機會顯著，對正極材料的需求將會迅猛增加。在國內(nèi)正極材料的需求量方面，估計到2015年將達15萬噸以上，按目前普通質(zhì)量的磷酸鐵鋰的市場售價18萬元/噸計算，市場規(guī)模將達到270億元。與目前3萬噸左右的正極材料產(chǎn)銷相比，動力鋰離子電池用正極材料產(chǎn)業(yè)將迎來興旺期。

在技術(shù)研發(fā)方面，目前國內(nèi)亟待解決動力電池組電源管理系統(tǒng)、動力電池隔膜技術(shù)、以及鋰電池電解液最為關(guān)鍵的電解質(zhì)成分六氟磷酸鋰（LiPF6）的生產(chǎn)合成等問題。后續(xù)將圍繞提高電池比容率、快速充放電、安全性、封裝和成組、降低成本等方向展開大量的研究，不斷提升電池材料和電池的性能。期間可能出現(xiàn)較為成熟的超級電容器等高性能電池材料和裝置。

3、主業(yè)和主導(dǎo)產(chǎn)品國內(nèi)外市場狀況

（1）、主業(yè)和主導(dǎo)產(chǎn)品

根據(jù)公司設(shè)立時確定的經(jīng)營范圍，公司的主業(yè)是：鋰電池材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。

公司進行鋰電池材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及相關(guān)技術(shù)服務(wù)初期主要圍繞和依托磷酸鐵鋰離子正極材料展開。因此，公司發(fā)展初期的主導(dǎo)產(chǎn)品是磷酸鐵鋰離子正極材料。后續(xù)可根據(jù)市場需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況開發(fā)新的鋰電或電池材料，并逐步將其培育成新的主導(dǎo)產(chǎn)品，豐富主導(dǎo)產(chǎn)品的類別。

（2）、國內(nèi)外市場狀況

由于鋰電池運作良劣以及質(zhì)量與其所用材料息息相關(guān)。正極材料、負極材料、電解液和隔膜等通常被稱為關(guān)鍵材料。而其中，正極材料不管是從成本，還是從性能方面考慮，都是關(guān)鍵材料中的核心材料。自鋰電池商業(yè)化以來，投入研發(fā)力量最大、競爭最激烈的也是正極材料。表3是日本IIT公司擬出的鋰電池成本構(gòu)成表。

表3 鋰電池成本構(gòu)成

組成材料分類 所在成本比例（%）

正極材料

40~46

負極材料

5~15 電解液

5~11 隔膜

10~14 其他

18~36

從下游新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況講，盡管2009年《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中提出啟動節(jié)能和新能源汽車示范工程，并規(guī)劃到2011年形成50萬輛電動汽車生產(chǎn)能力，但是這一令人鼓舞的規(guī)劃并未改變本土主要汽車企業(yè)對新能源汽車的觀望態(tài)度。開發(fā)電動汽車不僅使企業(yè)面臨技術(shù)風險、大規(guī)模業(yè)務(wù)重整和巨大的建設(shè)投資，更讓企業(yè)困惑的是，價格昂貴的電動汽車銷路在哪里？基礎(chǔ)設(shè)施能不能跟進？電源是否有保障？在生產(chǎn)者和消費者缺乏應(yīng)有的預(yù)期的情況下，奧運會試運營的成功，似乎已經(jīng)“完成了任務(wù)”。在傳統(tǒng)燃油汽車產(chǎn)銷兩旺的情況下，誰也不愿貿(mào)然改變技術(shù)路線。各個企業(yè)盡管都躍躍欲試，但實際行動卻比較遲緩。特別是本土主力汽車及零部件企業(yè)，總體上呈現(xiàn)

出一種“雷聲大雨點小”，“多觀望、慎行動”的態(tài)勢。消費者則是期待、觀望和等待。2009年的中國電動汽車在快速預(yù)熱后，卻轉(zhuǎn)而陷入產(chǎn)業(yè)化困境。人們早有共識，電動汽車的發(fā)展應(yīng)雙輪驅(qū)動，一方面要依靠技術(shù)突破和成本下降，特別是鋰電池的成本；另一方面要依靠政府強有力的政策支持。雖然電動汽車在短期內(nèi)不可能取得規(guī)模化發(fā)展，但電動汽車是“政策車”，有國家能源戰(zhàn)略的強力引導(dǎo)和政府的“第一推動力”，電動汽車的發(fā)展已上升到實質(zhì)性的國家戰(zhàn)略層面，支持研發(fā)、生產(chǎn)、需求端的政策會更加系統(tǒng)和有力。因此，今后5年將是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵期。

在這種看起來不利的現(xiàn)實狀況下，中國正極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還是取得了令人矚目的成績。鈷酸鋰材料2001年左右開始實現(xiàn)國產(chǎn)化，到了2003 年就基本能夠?qū)崿F(xiàn)自給，現(xiàn)在，中國鈷酸鋰材料的供應(yīng)量占到了全球的38%，產(chǎn)品的出口量呈逐年上升態(tài)勢。三元材料的生產(chǎn)和供應(yīng)這兩年以每年翻一番的速度增長著，目前已占到了全球供應(yīng)量的30%左右。錳酸鋰材料的供應(yīng)已處于全球壟斷地位，用于電動工具等方面的錳酸鋰材料已經(jīng)開始大量出口。磷酸鐵鋰材料產(chǎn)業(yè)這兩年的發(fā)展也非?？欤a(chǎn)量和應(yīng)用的增長都很明顯。造就這種“中國速度”的最大原

因，主要在精神方面，中國企業(yè)的斗志普遍要比西方企業(yè)強得多，在未知新興領(lǐng)域更敢于先闖先試。

從銷售收入方面看，根據(jù)鋰電中國的調(diào)研統(tǒng)計，2000~2009年，全球鋰電池用正極材料的銷售收入由4.7 億美元增長至10.34 億美元，年均復(fù)合增長率達到了8.21%，發(fā)展迅速。但同時仍與使用量的增長不成比例，主要原因是市場和技術(shù)的成熟導(dǎo)致價格和利潤率的下降速度較快，另外，價格便宜的錳酸鋰正極材料的研究開發(fā)和應(yīng)用也較大影響了正極材料的整體銷售收入。

進入到新的千年以來，鋰電池用正極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段。第一個階段是在2001 年之前，由于以中信國安盟固利為代表的中國企業(yè)實現(xiàn)了鈷酸鋰材料的國產(chǎn)化，幾乎都是鈷酸鋰的全球正極材料市場因中國企業(yè)的強勢介入，明顯感受到了一個陣痛期，鈷酸鋰的銷售價格短時間內(nèi)呈現(xiàn)快速下降態(tài)勢。在銷售量進一步上升的同時，整體銷售收入?yún)s由2000 年的4.7 億美元下降到2001年的3.9 億美元，降幅達到了17%以上。這個階段之后，全球的正極材料和鋰電池產(chǎn)業(yè)均開始了一輪洗牌過程，產(chǎn)業(yè)重心開始向中國轉(zhuǎn)移。第二個階段是2002年-2007年，市場適應(yīng)了新的游戲規(guī)則后，進入了一個迅速發(fā)

展的新階段。鈷酸鋰材料的國產(chǎn)化，推動了中國鋰電池產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，迅速涌現(xiàn)出比亞迪、比克等一批優(yōu)秀的中國電池企業(yè)，迫使日本電池企業(yè)步步后退，東芝甚至賣掉了整個鋰電事業(yè)部，歐美的一些小型鋰電池企業(yè)紛紛倒閉。為降低成本，同中國企業(yè)競爭，日本主要鋰電池企業(yè)開始陸續(xù)在中國設(shè)立生產(chǎn)基地，向中國轉(zhuǎn)移產(chǎn)能。以美國Valence（威能）等公司為代表的歐美企業(yè)也開始了戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，或把生產(chǎn)基地移至中國，或找中國企業(yè)代工生產(chǎn)，自己不再直接從事電池的生產(chǎn)和制造。中國逐漸發(fā)展成為全球鋰電產(chǎn)業(yè)的重心。目前，鋰電池用正極材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進入第三階段，呈現(xiàn)出以下幾個主要特點：一是鈷酸鋰材料市場份額快速下降到50%以下，三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰將會迎來高速發(fā)展時期；二是全球鈷酸鋰材料產(chǎn)業(yè)進一步向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移，過程有反復(fù)，但趨勢明顯；三是正極材料市場（特別是在動力鋰電池領(lǐng)域）會逐漸形成一個以美國的磷酸鐵鋰，日本以三元材料及錳酸鋰，中國兼具磷酸鐵鋰、三元材料及錳酸鋰為主的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局；四是資源的價格戰(zhàn)會頻繁爆發(fā)，對關(guān)鍵資源的控制與爭奪會越來越激烈。

具體到磷酸鐵鋰正極材料，國內(nèi)方面，磷酸鐵鋰作為動力電池的主流正極材料已經(jīng)是絕大多數(shù)動力鋰電池生產(chǎn)者的共識。深圳市比亞迪電池股份有限公司正大批量采購國內(nèi)生產(chǎn)的磷酸鐵鋰，凡是能批量生產(chǎn)的，比亞迪公司都成噸采購，據(jù)稱目前磷酸鐵鋰月需求是40噸；此外，ATL廣東新能源目前每月對磷酸鐵鋰的需求是10噸；天津力神在經(jīng)過長時間的為Valence OEM后，每月也有固定的磷酸鐵鋰需求。河南環(huán)宇集團和青島澳柯瑪都希望能尋找到供應(yīng)磷酸鐵鋰材料的國內(nèi)生產(chǎn)廠家。還有一些鋰離子電池生產(chǎn)廠家都已經(jīng)對磷酸鐵鋰系列的電池進行了較長的研究，已經(jīng)獲得了使用經(jīng)驗。歐美、臺灣、日本方面對磷酸鐵鋰材料也有很大的需求量，目前磷酸鐵鋰材料在國內(nèi)和國際市場上都處于供不應(yīng)求狀態(tài)，蘇州恒正科技制備的磷酸鐵鋰材料售價高達30多萬/噸。另外，臺灣必翔愿意獨家包銷湖南瑞翔的磷酸鐵鋰材料5年，足見國際市場磷酸鐵鋰的需求之旺盛。據(jù)某公司的一份磷酸鐵鋰生產(chǎn)可行性分析報告估計，2010年，鋰離子動力電池總需求量已達到50.69億Ah(單體電池工作電壓3.6伏，折算為正極材料其消耗量為36200噸。而以上數(shù)據(jù)僅僅只包含了國內(nèi)市場，考慮到國外市場的拓展及電動轎車的潛在發(fā)展，對動力型鋰離子電池正極材料的需求量要遠遠超出36200噸。磷酸鐵鋰作為新型高能鋰離子電池的正極活性材料

及電子材料產(chǎn)品，隨著電池工業(yè)及電子工業(yè)的發(fā)展，在未來的兩三年內(nèi)，磷酸鐵鋰的市場需求量將達8萬噸以上。尤其是在動力型電池應(yīng)用方面對磷酸鐵鋰的需求將大幅增加。

但目前磷酸鐵鋰還沒有達到像鈷酸鋰這樣的應(yīng)用廣度，主要原因是鋰離子電池生產(chǎn)廠家沒有穩(wěn)定的貨源供應(yīng)情況下，也不能進行電池生產(chǎn)線的擴產(chǎn)，問題解決的關(guān)鍵還是在于磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量的提高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的解決。解決產(chǎn)品的技術(shù)難題也正是我公司的優(yōu)勢所在。正是由于部分技術(shù)問題尚未得到完美解決，磷酸鐵鋰材料目前主要用在高爾夫球場推車用電源、礦燈、電動摩托、電動自行車、動力工具、以及電動汽車等方面，具有類型眾多、用量巨大的潛在客戶。這些潛在客戶主要來源于以下領(lǐng)域：一是儲能設(shè)備制造，包括太陽能、風力發(fā)電系統(tǒng)之儲能設(shè)備，不斷電系統(tǒng)UPS，配合太陽能電池使用作為儲能設(shè)備(比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池；二是在IT領(lǐng)域的應(yīng)用，僅國內(nèi)數(shù)碼產(chǎn)品每年所需電池容量為 5億Ah，如全部使用磷酸鐵鋰正極材料，需要3.5萬噸；三是電動工具制造領(lǐng)域，涵蓋高功率電動工具(無線、電鉆、除草機等；四是輕型電動車輛領(lǐng)域，主要是電動機車、電動自行車、休閑車、高爾夫球車、電動推高機、清潔車；五是小型

設(shè)備領(lǐng)域，包括醫(yī)療設(shè)備（電動輪椅車,電動代步車）、玩具（遙控電玩）；六是其它小型電器；此外還有礦燈制造；植入性的醫(yī)療器械(磷酸鐵鋰無毒性，鋰電池僅鐵鋰可滿足要求；以及替代鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰鈷、鋰錳類電池在小型電器上的應(yīng)用。目前已經(jīng)實現(xiàn)應(yīng)用的有1.8Ah及以下的18650型圓柱電池（18650型是一種通用標準，可用于小型電器），全球需求為8億個電池/年，折算為正極材料需求4000噸磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰市場價格目前比較高，國內(nèi)售價為18萬/噸。公司產(chǎn)磷酸鐵鋰正極材料在主要面向新能源汽車電池領(lǐng)域的同時，必須注重并積極開發(fā)以上市場領(lǐng)域，初期還可以將這些領(lǐng)域作為主要的營銷市場。

從目前市場競爭情況看，主要競爭來自于美國valence、美國A123公司、天津斯特蘭等企業(yè)。其中，美國Valence公司2003年開始LiFePO4的產(chǎn)業(yè)化，解決了其電池的倍率放電及低溫性能等問題，并和中國的部分鋰離子電池廠家進行合作，并以O(shè)EM（定牌生產(chǎn)和貼牌生產(chǎn)）方式生產(chǎn)4~10Ah的聚合物電池，同時在中國蘇州擬建生產(chǎn)基地（威能和威泰），自己生產(chǎn)聚合物電池，但是由于Valence公司面對國內(nèi)的客戶并不出售電池材料。而與其合作的電池廠家利潤空間和主動

性受到了限制，因此對能夠提供穩(wěn)定的正極材料的廠家非常渴望。預(yù)計近幾年，Valence還不足以構(gòu)成實質(zhì)競爭，應(yīng)定位為潛在的競爭者。美國A123公司主要從事?lián)诫s金屬離子的LiFePO4材料的商品化運作，部分產(chǎn)品已在臺灣的部分廠家試用，但據(jù)稱批次穩(wěn)定性差，量產(chǎn)不大。A123公司與Valence公司類是，也是以O(shè)EM的方式和國內(nèi)的一些電池廠家進行合作，A123公司在中國的常州建設(shè)生產(chǎn)基地高博，A123公司已經(jīng)是現(xiàn)實的競爭者。國內(nèi)的其它企業(yè)例如天津斯特蘭、湖南瑞翔、北大先行和恒正納米科技也都進行了中試實驗,但是他們的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品各有不利的方面。湖南瑞翔和北大先行據(jù)稱是較早地完成中試的廠家，但是他們目前尚不能解決產(chǎn)品批次間穩(wěn)定性的問題，他們用的原料和技術(shù)路線都不是最具有競爭力，原料主要是運用鐵的有機鹽，工藝存在煅燒時間長，而生產(chǎn)的產(chǎn)品批次間不穩(wěn)定,產(chǎn)品在做成品電池的時候粘著性差。恒正納米科技目前在產(chǎn)量上還未形成規(guī)模，而且在最終產(chǎn)品中為了提高導(dǎo)電性，添加了價格昂貴的Ni、Co和Mn過渡金屬層狀材料，并且廣泛采用進口設(shè)備和原材料，因此成本很高。因此他們的產(chǎn)品價格是目前商業(yè)價格的兩倍還要多。天津斯特蘭收購了北京中輝振宇，目前有20條網(wǎng)帶式燒結(jié)爐，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)基本成熟，目前產(chǎn)品供不應(yīng)求，已經(jīng)是現(xiàn)實的競爭者。

總之，目前磷酸鐵鋰產(chǎn)品正處于行業(yè)的初期階段，磷酸鐵鋰產(chǎn)品潛在市場巨大，而國內(nèi)外的電池材料廠家要么不具備穩(wěn)定的生產(chǎn)能力、要么生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量存在諸多問題或產(chǎn)量太小。因此，磷酸鐵鋰的生產(chǎn)在近兩年間還不會發(fā)生爭奪客戶的競爭，目前的市場是賣方市場；但預(yù)計在5年后，隨著相關(guān)競爭性企業(yè)制造技術(shù)的成熟，解決了產(chǎn)品的在使用過程中的性能問題并量產(chǎn)后，出現(xiàn)激烈的市場競爭是必然的。因此，公司必須加快步伐，早日量產(chǎn)，盡早搶占市場先機。

第三篇：2018年動力電池與電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢分析

2018年動力電池與電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢

分析

目前是2017年年底了，大家都在分析2018年中國新能源汽車技術(shù)發(fā)展趨勢。而科技部《新能源汽車2018年重點專項申報指南》已經(jīng)發(fā)布，對企業(yè)而言很有指導(dǎo)意義。下面是筆者學習《申報指南》后，對2018度年動力電池與電池管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢的分析。

一、中國新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)主攻方向

《申報指南》列出2018年中國新能源汽車技術(shù)的主攻方向是：

動力電池與電池管理系統(tǒng)；電機驅(qū)動與電力；電子、電動汽車智能化；燃料電池動力系統(tǒng)；插電/增程式混合動力系統(tǒng)；純電動力系統(tǒng)。

一共6個方向下，再細分24個研究任務(wù)?！缎履茉雌?018年重點專項申報指南》就是頂層設(shè)計的具體體現(xiàn)。

①企業(yè)與政府規(guī)劃要保持一致，企業(yè)經(jīng)營活動（含技術(shù)攻關(guān)）要在政府的頂層設(shè)計下開展。

②企業(yè)2018年具體的新能源汽車研究（開發(fā)）項目必須在6個方向下、24個研究任務(wù)之中;③企業(yè)具體技術(shù)研究和開發(fā)項目，理應(yīng)與中央政府計劃技術(shù)攻關(guān)項目對應(yīng)起來。

二、2018年動力電池與電池管理系統(tǒng)研究任務(wù)分為5個：

1.高安全高比能乘用車動力電池系統(tǒng)技術(shù)（重大共性關(guān)鍵技術(shù)類）

①研究內(nèi)容：

針對乘用車高集成度要求，開展基于整車一體化的電池系統(tǒng)的機-電-熱設(shè)計；開發(fā)先進可靠的電池管理系統(tǒng)和緊湊、高效的熱管理系統(tǒng)；開展模塊、系統(tǒng)的電氣構(gòu)型與參數(shù)匹配、耐久性和可靠性的設(shè)計與驗證；基于熱仿真模型、熱失控和熱擴散致災(zāi)、分析模型，研究電池系統(tǒng)火災(zāi)蔓延及消防安全措施，開展電池系統(tǒng) 的安全設(shè)計與防護系統(tǒng)的開發(fā)與驗證；開展電池系統(tǒng)的輕量化、緊湊化技術(shù)以及制造工藝與裝配技術(shù)研究，開發(fā)高安全、高比能乘用車動力電池系統(tǒng)；開展電池系統(tǒng)性能測試評價技術(shù)研究。

②考核指標：

電池系統(tǒng)的比能量≥210Wh/kg，循環(huán)壽命≥1200次（80%放電深度（DOD），模擬全年氣溫分布），全壽命周期、寬工作溫度范圍內(nèi)荷電狀態(tài)（SOC）、功率狀態(tài)（SOP）和健康狀態(tài)（SOH）的估計誤差絕對值≤3%，單體電池之間的最大溫差≤2℃，快速充電至80%以上SOC狀態(tài)所需時間≤1小時，滿足安全性等國標要求和寬溫度使用范圍要求，并符合ISO26262ASIL-C功能安全要求及行業(yè)標準要求，成本≤1.2元/Wh，年生產(chǎn)能力≥1萬套，產(chǎn)品至少為2家整車企業(yè)配套，裝車應(yīng)用不低于3000套；提交熱失控和熱擴散事故致災(zāi)分析和危害評測報告；建立基于整車一體化的電池系統(tǒng)的設(shè)計、制造與測試規(guī)范。

③筆者解讀：

乘用車動力電池系統(tǒng)技術(shù)主攻方向是：

i）是整車一體化的電池系統(tǒng)，而不是目前一些廠家積極倡導(dǎo)的換電模式技術(shù)；

ii）電池系統(tǒng)的比能量≥210Wh/kg，循環(huán)壽命≥1200次（80%放電深度（DOD），這個比能量≥210Wh/kg這個指標，說明這個電池一定指三元電池，磷酸鐵鋰電池在乘用車推廣幾乎沒有可能。

iii）電池系統(tǒng)的成本≤1.2元/Wh，說明目前電池系統(tǒng)的成本基本上高于它，是后續(xù)的補貼的門檻。

2.高安全長壽命客車動力電池系統(tǒng)技術(shù)

①研究內(nèi)容：

針對客車超高安全等級和超長質(zhì)保里程的實際應(yīng)用需求，開展基于模塊式、分散式布局的動力電池系統(tǒng)總體構(gòu)型、功能和機-電-熱一體化設(shè)計技術(shù)研究；開發(fā)先進可靠的電池管理系統(tǒng)和高效熱管理系統(tǒng)；開展動力電池系統(tǒng)的電氣構(gòu)型與參數(shù)匹配，以及耐久性和可靠性的設(shè)計與驗證；基于熱仿真模型、熱失控和熱擴散致災(zāi)分析模型，研究電池系統(tǒng)火災(zāi)蔓延及消防安全措施，開展電池系統(tǒng)的安全設(shè)計以及防護系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與驗證；突破電池系統(tǒng)的輕量化、緊湊化技術(shù)，建立電池系統(tǒng)的智能化制造工藝，開發(fā)高安全、長壽命客車動力電池系統(tǒng)；開展電池系統(tǒng)性能測試評價技術(shù)的研究。

②考核指標： 電池系統(tǒng)的比能量≥170Wh/kg，循環(huán)壽命≥3000次（80%DOD，模擬全年氣溫分布），全壽命周期、寬工作溫度范圍內(nèi)SOC、SOP和SOH估計誤差絕對值≤3%，單體電池之間的最大溫差≤2℃，快速充電至80%以上SOC狀態(tài)所需時間≤15分鐘，滿足安全性等國標要求和寬溫度使用范圍要求，并符合ISO26262ASIL-C功能安全要求及行業(yè)標準要求，確保單體熱失控后30分鐘內(nèi)系統(tǒng)無起火爆炸，成本≤1.2元/Wh，年生產(chǎn)能力≥3000套，產(chǎn)品至少為3家整車企業(yè)配套，裝車應(yīng)用不低于1000套；提交熱失控和熱擴散事故致災(zāi)分析和危害評測報告；建立電池系統(tǒng)設(shè)計、制造與測試的技術(shù)規(guī)范。

③筆者解讀：

客車動力電池系統(tǒng)技術(shù)主攻方向是：

i）基于模塊式、分散式布局的動力電池系統(tǒng)的研究，這個說明，客車動力電池系統(tǒng)不同于乘用車要求，一個是一體化，一個是模塊式、分散式。

ii）電池系統(tǒng)的比能量≥170Wh/kg，循環(huán)壽命≥3000次（80%DOD，這個說明，對客車而言磷酸鐵鋰依然是主推對象，壽命是主要指標；

iii）單體熱失控后30分鐘內(nèi)系統(tǒng)無起火爆炸，這個指標說明，安全時間不低于30分鐘，是后續(xù)的主觀方向。

iv）客車動力電池系統(tǒng)成本≤1.2元/Wh，這個指標說明，整車企業(yè)關(guān)心是系統(tǒng)成本，而不電池單體價格。

3.高比能鋰/硫電池技術(shù)

①研究內(nèi)容：

探索硫電極反應(yīng)新機制，開發(fā)高比容量、長壽命的硫電極材料及適配電解液體系；研究鋰枝晶的生長機制及抑制措施，開發(fā)兼具高循環(huán)庫倫效率和良好循環(huán)穩(wěn)定性的鋰負極；開展高強度、高安全性功能隔膜的研究；掌握高負載硫電極以及鋰/硫電池的設(shè)計與制備技術(shù)；開展鋰/硫電池安全性改善技術(shù)的研究，開發(fā)高安全、長壽命的鋰/硫動力電池，實現(xiàn)裝車考核。

②考核指標：

單體電池比能量≥400Wh/kg，循環(huán)壽命≥500次（100%DOD），安全性達到國標要求。

③筆者解讀：

i）鋰/硫電池是新型電池，是要準備實現(xiàn)裝車要求，目前上車條件不成熟。

ii）單體電池比能量≥400Wh/kg，循環(huán)壽命≥500次（100%DOD），這個指標對乘用車和客車而言，不符合其壽命要求。

4.高比能固態(tài)鋰電池技術(shù)

①研究內(nèi)容：

開展固態(tài)聚合物電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)的設(shè)計及制備技術(shù)的研究，開發(fā)寬電化學窗口、高室溫離子電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)體系；研究活性顆粒與電解質(zhì)、電極與電解質(zhì)層的固/固界面構(gòu)筑技術(shù)和穩(wěn)定化技術(shù)，開發(fā)固態(tài)電極和固態(tài)電池的制備技術(shù)；開展固態(tài)電池的生產(chǎn)工藝及專用裝備的研究，開發(fā)高安全、長壽命的固態(tài)鋰電池，實現(xiàn)裝車示范。

②考核指標：

室溫下，單體電池比能量≥300Wh/kg，循環(huán)壽命≥2000次（0.3C以上倍率充放電，100%DOD），安全性達到國標要求，實現(xiàn)裝車考核。

③筆者解讀： i）鋰/硫電池技術(shù)、固態(tài)鋰電池技術(shù)，是下一代的要實現(xiàn)裝車要求的電池。

ii）目前市場流行說法的新型電池，離實現(xiàn)裝車要求會更遠。

iii）其他實現(xiàn)過裝車的老電池，無論如何改進，沒有可能再推薦上車了。

5.動力電池測試與評價技術(shù)

①研究內(nèi)容：

研究動力電池關(guān)鍵材料和單體的性能評測方法，構(gòu)建“材料-電池-性能”閉環(huán)聯(lián)動評價機制；研究電池在全生命周期內(nèi)電性能、安全性能的演化規(guī)律，建立仿真分析技術(shù)；開展管理系統(tǒng)的功能評價和性能表征方法的研究，開發(fā)軟硬件測試設(shè)備或裝置；研究電池系統(tǒng)的性能評測方法及面向?qū)嶋H工況的可靠性、熱安全和功能安全等評價方法，開展電池熱失控和熱擴散的致災(zāi)分析，研究動力電池安全等級分類標準；開展國內(nèi)外動力電池系統(tǒng)的對標分析，建立動力電池權(quán)威測試評價平臺和數(shù)據(jù)庫。

②考核指標：

建立動力電池的全面評價體系，包括從材料到系統(tǒng)的電性能測試方法，單體電池在全生命周期的安全性表征方法，管理系統(tǒng)的功能與性能評測方法，動力電池系統(tǒng)面向?qū)嶋H工況的可靠性、熱安全與功能安全等評估方法；建立具有國際先進水平的動力電池測試評價平臺；在測試評價和動力電池安全等級分類方面形成10項以上標準提案；建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，其中電池系統(tǒng)樣本數(shù)不少于200個。

③筆者解讀：

i）研究動力電池關(guān)鍵材料和單體的性能評測方法意義重大，這是電池廠家必須要解決參與的；

ii）整車廠家對這些動力電池關(guān)鍵材料和單體的性能評測方法，主要是了解而已。

三、電池系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢總結(jié)

①乘用車動力電池系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)主攻方向，具體是指一體化設(shè)計為重心的高安全高比能，關(guān)鍵指標指標為：電池系統(tǒng)的比能量≥210Wh/kg，循環(huán)壽命≥1200次（80%放電深度（DOD）。

②客車動力電池系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)主攻方向，具體是指分布式化設(shè)計為重心的高安全長壽命，關(guān)鍵指標指標為：電池系統(tǒng)的比能量≥170Wh/kg，循環(huán)壽命≥3000次（80%DOD）。

③乘用車動力電池系統(tǒng)、客車動力電池系統(tǒng)成本指標是成本≤1.2元/Wh。這個結(jié)論是補貼政策再退坡的重要依據(jù)。

④乘用車用三元電池，客車主推鐵鋰電池，是基本態(tài)勢，客車要求快充，快充時間為：15分鐘以下。

⑤高比能鋰/硫電池、高比能固態(tài)鋰電池是下一代電池，目前還沒有強調(diào)其壽命要求，2018年上規(guī)模裝車，可能性不大。

⑥電動客車安全是關(guān)鍵指標是：單體熱失控后30分鐘內(nèi)系統(tǒng)無起火爆炸。

總結(jié)：

①關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢是由有時間節(jié)點指標來體現(xiàn)的。一些形容詞，可以多次用，但是指標值才是理解和掌握關(guān)鍵技術(shù)的核心。

②科技部《新能源汽車2018年重點專項申報指南》是國家級的，其指標值最具有權(quán)威性，其他專家（學者）的信息，不代表頂層設(shè)計。

來源：第一電動網(wǎng)

作者：雷洪鈞

第四篇：晶體硅電池漏電研究

【干貨】晶體硅電池漏電都有哪些原因？

2016-01-26

摘要本文描述了晶體硅太陽能電池片局部漏電現(xiàn)象，分析了晶體硅硅片及電池生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的漏電原因及預(yù)防措施。電池生產(chǎn)過程中刻蝕不完全或未刻蝕、點狀燒穿和印刷擦片或漏漿等情況會產(chǎn)生漏電，嚴重影響電池片的品質(zhì)，另外發(fā)現(xiàn)Si3N4顆粒、多晶硅晶界等也有可能造成電池片漏電。

關(guān)鍵詞：漏電流;點狀燒穿;印刷擦片;刻蝕不完全

太陽能發(fā)電由于其具有環(huán)保、高效、節(jié)能以及取之不盡、用之不竭等特點，已成為新能源中最受矚目的能源。太陽能電池是一個巨大的半導(dǎo)體二極管，以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)進行能量轉(zhuǎn)換。目前，光伏行業(yè)中晶體硅太陽能電池還是占主導(dǎo)位置。晶體硅太陽電池主要分為兩種，一種是將圓柱形的單晶硅棒切割成單晶硅片;一種是通過鑄錠方式生成多晶硅片。單晶硅棒和多晶鑄錠的質(zhì)量很大程度上可以影響晶體硅電池片的質(zhì)量。隨著晶體硅電池利用的日益廣泛，晶體硅太陽電池局部漏電問題逐漸受到人們的關(guān)注與重視。因此晶體硅電池漏電原因的分析與討論成為晶體硅電池研究的熱點之一。

在晶體硅太陽電池生產(chǎn)過程中，部分晶體硅太陽電池難免會因為各種原因?qū)е戮植柯╇?，甚至短路。晶體硅片在制作生產(chǎn)過程中導(dǎo)致局部漏電主要原因為1)通過PN結(jié)的漏電流;2)沿電池邊緣的表面漏電流;3)金屬化處理后沿著微觀裂紋或晶界形成的微觀通道的漏電流[1]。本文主要探究了晶體硅電池漏電的原因，并進行具體分析。

一、晶體硅太陽電池工作原理

如圖1所示，當處于開路的情況下，當光生電流和正向電流相等的時候，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費米能級比P區(qū)的費米能級高，在這兩個費米能級之間，P-N結(jié)兩端將建立起穩(wěn)定的電勢差Voc(P區(qū)為正,N區(qū)為負)。如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流，只要光生電流不停止，就會有源源不斷的電流通過電路，P-N結(jié)起到了一個電源的作用。這就是太陽能電池的工作原理[2]。來源：Solarbe 作者：李吉，靳迎松，嚴金梅，王惠，麻增智，趙江雷

圖2是利用P/N結(jié)光生伏特效應(yīng)做成的理想光電池的等效電路圖。

圖中把光照下的p-n結(jié)看作一個理想二極管和恒流源并聯(lián)，恒流源的電流即為光生電流IL，由于前面和背面的電極和接觸，以及材料本身具有一定的電阻率，基區(qū)和頂層都不可避免的要引入附加電阻。流經(jīng)負載的電流，經(jīng)過它們時，必然引起損耗。在等效電路中，可將它們的總效果用一個串聯(lián)電阻RS來表示。由于電池邊沿的漏電和制作金屬化電極時，在電池的微裂紋、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本應(yīng)通過負載的電流短路，這種作用的大小可用一并聯(lián)電阻RSH來等效。本文主要研究的就是在實際太陽電池生產(chǎn)中的漏電原因[3]。

二、晶體硅太陽電池漏電分析

從晶體硅太陽電池生產(chǎn)工藝流程看，以下幾個因素與電池片漏電有關(guān)：1)刻蝕不完全或未刻蝕;2)點狀燒穿;3)印刷擦片或漏漿。對上述三方面進行實驗研究，在研究過程中發(fā)現(xiàn)除了以上三種漏電原因外，還有Si3N4顆粒、多晶晶界等也會造成電池片漏電[4,5]。

1刻蝕不完全或未刻蝕造成的漏電

擴散工藝中在硅片的上表面和周邊都擴散上了N型結(jié)，如果不去除周邊的N型結(jié)會導(dǎo)致電池片正負極被周邊的N型結(jié)聯(lián)接起來，使電池正負極接通，起不到電池的作用了，我們用等離子刻蝕去除太陽能電池的周邊結(jié)，其腐蝕反應(yīng)方程為：

CF4------C+4F*(1)Si+4F------SiF4* ↑(2)

等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。

如果硅片未刻蝕或刻蝕不完全沒有及時發(fā)現(xiàn)，并且下傳印刷，將產(chǎn)生局部漏電的電池片，我們可以通過IR紅外熱成像儀，判斷局部漏電硅片是否刻蝕原因產(chǎn)生的。

IR紅外熱成像儀的工作原理是在連接電池片的正負極時，使電池片上會形成一個電流回路，當有區(qū)域漏電時，該區(qū)域的電流就會特別大，產(chǎn)生的熱量就會比較多，紅外成像儀可以根據(jù)硅片表面產(chǎn)生的不同熱量轉(zhuǎn)換為電信號，進而在顯示器上形成熱圖像，可以對發(fā)熱的異常區(qū)域進行準確的識別。

刻蝕不完全或未刻蝕的硅片在IR下表現(xiàn)為電池片邊緣發(fā)紅，如圖3所示?？涛g不完全或未刻蝕的電池片在進行四周打磨后漏電流會減少到2A以下，如表1所示。

以上幾點可以判斷為刻蝕不完全或未刻蝕造成的?？涛g不完全主要是由于硅片邊結(jié)由于設(shè)備原因或人為原因未去除干凈，導(dǎo)致漏電過大的異?，F(xiàn)象主要有以下原因：1)刻蝕功率過小;2)刻蝕時間不足;3)刻蝕壓力波動導(dǎo)致刻蝕不均;4)刻蝕時機臺故障，以致刻蝕未進行完全;5)刻蝕時，硅片底部托盤未旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致刻蝕不均;6)人為原因，將未刻蝕硅片下傳;針對以上原因需要加強刻蝕機的監(jiān)控，增加人員的責任意識。

2點狀燒穿造成的漏電

點狀燒穿通常意義上指IR拍攝出呈現(xiàn)點狀發(fā)紅的漏電現(xiàn)象，具體表現(xiàn)如圖4所示，其主要由以下三種因素引起，1)隱裂引起的點狀燒穿;2)微隱裂引起的點狀燒穿;3)未知因素引起的點狀燒穿。

隱裂引起的點狀燒穿主要有兩種方式產(chǎn)生，1)擴散前隱裂即在擴散步磷源順著裂縫擴散，從而導(dǎo)致上下導(dǎo)通，產(chǎn)生點狀燒穿;2)印刷前隱裂即在印刷過程中，漿料恰巧印過裂縫，銀漿通過裂縫滲透到背面產(chǎn)生點狀燒穿。對于由隱裂而產(chǎn)生的點狀燒穿，我們必須規(guī)范生產(chǎn)現(xiàn)場操作，盡量避免產(chǎn)生隱裂片的可能。比如裝舟卸舟時輕拿輕放，保持印刷機臺干凈平整等等。

微隱裂引起的點狀燒穿主要是因為硅片本身晶體結(jié)構(gòu)存在缺陷，在燒結(jié)過程中會破壞晶體結(jié)構(gòu)，銀漿順著晶界滲透至基區(qū)，從而產(chǎn)生漏電。我們通常也稱此現(xiàn)象為微隱裂。判斷是硅片本身的缺陷還是晶體硅電池生產(chǎn)過程中導(dǎo)致的點狀燒穿，我們需要借助掃描電鏡進行分析。

由掃描電鏡即掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，簡稱SEM)，主要用于觀察樣品的表面形貌、割裂面結(jié)構(gòu)、管腔內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)等，所獲得的圖像立體感強，可用來觀察樣品的各種形貌特征。

由SEM圖片可知：微隱裂正面與背面均存在凹槽缺陷，導(dǎo)致點狀燒穿，如圖5所示。對于此類由晶體缺陷引起的點狀燒穿，如果要降低其產(chǎn)生的可能性，則需要在進料時加一道檢測工序，測量每片原料片的少子壽命分布，剔除異常片。但該工序費時費力，可行性有待進一步商榷。

3擦片或漏漿造成的漏電

擦片主要是指在印刷過程中出現(xiàn)的印刷不良片用酒精等將柵線擦拭干凈后重新印刷的電池片。這些電池片如果沒有處理好，可以看到如圖6所示的形貌。在顯微鏡下觀察可以看到還有部分漿料殘留在硅片表面，IR圖像顯示有大面積漏電，EL圖像顯示表面有大面積污染，SEM圖像顯示可以看到密密麻麻的細點，這些細點即為銀漿，在擦片的過程中銀漿滲進電池片里;小顆粒銀漿是團狀銀漿在燒結(jié)過程中形成玻璃態(tài)造成的大面積漏電。

造成擦片漏電的原因主要為人為操作不規(guī)范導(dǎo)致的，1)人為的擦片破壞Si3N4膜面，使Si3N4鈍化效果失效;2)絨面凸起部分在人為摩擦過程中極易受損，使電池片p型裸露，印刷后直接與金屬電極導(dǎo)通發(fā)生短路;3)即使擦片后表觀看來已無漿料，但仍會有少量漿料殘留在絨面凹陷處，燒結(jié)后成為金屬復(fù)合中心，降低少子壽命，漏電明顯增大;4)擦片過程中難免使電池片四周沾到漿料，造成pn結(jié)導(dǎo)通，發(fā)生漏電。

漏漿主要包含邊緣漏漿和表面漏漿兩種，邊緣漏漿是指電池片四周沾到漿料，造成pn型導(dǎo)通，發(fā)生漏電如圖7所示;邊緣漏漿和刻蝕不完全只看IR圖像很難區(qū)分，必須在SEM或者基恩士下觀察方能準確判斷。

表面漏漿是指電池片在印刷前有隱裂，印刷時隱裂處沾染上鋁漿，燒結(jié)時鋁漿隨銀漿一起被燒進PN結(jié)，而導(dǎo)致PN結(jié)被燒穿，引起的漏電如圖8所示。平面圖上明顯看到漿料(紅色線條包圍的區(qū)域)，這些漿料以鋁漿為主。其他原因造成的漏電

Si3N4顆粒有可能造成漏電如圖9所示，Si3N4顆粒主要來源：1)鑄造多晶硅時在坩堝表面噴涂的Si3N4脫落融入硅錠所致;2)鍍膜時SiH4的含量偏高，形成Si3N4顆粒。Si3N4顆粒的晶粒貫穿電池片的層錯，使PN結(jié)導(dǎo)通而導(dǎo)致漏電。

晶界缺陷有可能造成漏電如圖10所示，其原因主要為1)雜質(zhì)原子容易在晶界位置集中，形成各類缺陷和復(fù)合中心;2)高溫擴散的原子也容易沿著位錯和晶界形成微小的橋路漏電。

三、結(jié)論

分析了晶體硅硅片及電池生產(chǎn)階段可能產(chǎn)生的漏電原因及預(yù)防措施。在電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生漏電的主要原因為：1)刻蝕不完全或未刻蝕 2)點狀燒穿3)印刷擦片或漏漿等，嚴重影響電池片的品質(zhì)。在分析過程中還發(fā)現(xiàn)Si3N4顆粒、多晶晶界等也有可能造成電池片漏電，在以后的研究中也需要重點關(guān)注。

參考文獻

[1] 曹澤淳.國產(chǎn)太陽電池并聯(lián)電阻的研究.中國太陽能學會第一屆光伏會.北京.1983

[2] 馬丁?格林.太陽電池工作原理、工藝和系統(tǒng)的應(yīng)用[M].北京:.電子工業(yè)出版社,1987,98-103.[3] 劉恩科,朱秉升,羅晉升,等.半導(dǎo)體物理學[M]:第6版.北京:電子工業(yè)出版社,2006:151-164.[4] Breitenstein O, Rakotoniaina JP, Al Rifai MH.Quantitative evaluation of shunts in solar cells by lock-in thermography.Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2003;11: 512–526.[5] Breitenstein O, Langenkamp M, Lang O, Schirrmacher A.Shunts due to laser scribing of solar cells evaluated by highlysensitive lock-in thermography.Solar Energy Materials and Solar Cells 2001;65: 55–62.

第五篇：水果電池的研究

水果電池的研究》教案

活動內(nèi)容

小學六年級綜合實踐活動（課程資源開發(fā)）；研究性學習?；顒幽繕?/p>

1.科學探究：學會制作簡單的水果電池；初步嘗試畫簡單的電路圖。

2.科學知識：知道電池的組成。

3.情感態(tài)度價值觀：形成合作與分享的意識；初步意識到科學研究的嚴謹性。

4.培養(yǎng)學生簡單的科學研究能力和創(chuàng)新實踐能力?；顒舆^程

一、活動啟動階段

師：同學們，在日常生活中，你見過哪些電池？收集了哪些電池？

（干電池、鈕扣電池、鋰電池）

師：你知道電池是怎么發(fā)明的嗎？

介紹相關(guān)知識。(關(guān)鍵詞：1800年；意大利；伏打；伏打電池)

師：我們今天這堂課，就來創(chuàng)造個小電池，做一個有趣的“水果電池”。

二、實驗探究階段

1、教師當場示范制作水果電池，邊出示材料，邊介紹。

分別介紹電流表、導(dǎo)線、鱷魚夾、金屬片。

電流表：很多科學實驗中都會用到它，它的上面一部分可以顯示出電流強度，下面幾個是接線柱，今天我們就使用兩邊的接線柱，一個黑，一個紅。電流表它能幫助我們測出今天的水果電池有沒有電，電流有多大。

金屬片，銀白色的這塊是鋅片，褐色的這塊是銅片。使用時我們把兩根導(dǎo)線的鱷魚夾分別接在電流表的兩個接柱上，再把它們的另一頭夾住住兩塊金屬片。這樣我們的初步工作就完成了。

2、學生用鱷魚夾把電流表和金屬片連接好。

3、教師往水果里插入銅片和鋅片，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

4.學生嘗試。

溫馨提示：①實驗時要小心，注意安全；②要愛護實驗器材。

觀察電流表，發(fā)現(xiàn)什么情況，讀一讀電流有幾格。

出現(xiàn)3種情況：指針偏向正極，指針偏向負極，指針不偏轉(zhuǎn)。

4、學生質(zhì)疑。

如果出現(xiàn)指針不偏轉(zhuǎn)的情況，是因為短路，兩塊電極板碰到一起了，可以讓其他成功組的學生找一找病因，然后糾正。

說一說，為什么有的指針偏向正極，有的偏向右極。

比較兩種不同結(jié)果兩組的接線方法。

原因：偏向正的應(yīng)是負接線柱（黑柱）接鋅片，正接線柱（紅柱）接銅片。偏向負的為接反了。然后調(diào)整。

5、提出疑問：這真的是電嗎？

用音樂小喇叭（來自新年卡上）來驗證。水果電池產(chǎn)生的電，足以使音樂小喇叭發(fā)出聲音。

學生畫，師巡回指導(dǎo)，然后將畫得好的投影儀上展示，并請學生來說一說。（師在學生的畫上用不同顏色標出來各部分，并指出：這是電路實物圖，隨著我們學習的深入，我們以后可以用符號來畫，那時，就是電路圖了。）

2、講解水果電池的組成

師：我們剛才動手做了實驗，又畫了圖，那么你覺得我們的水果電池可能分成幾部分呢？（金屬片，水果，電流表和導(dǎo)線）

師：是的，我們分別把它們稱作電極板、電解質(zhì)溶液、外電路。

3、師：你覺得這三個概念，理解最困難的是哪一個？（電解質(zhì)溶液）

出示資料卡：什么是電解質(zhì)；什么是電解質(zhì)溶液。

4、師：現(xiàn)在你們對電解質(zhì)溶液一定有所了解了！那么大家估計一下，大概還有哪些東西我們也可以來制作這樣的電池？（梨、桔子、蘿卜、土豆等）其實不只是水果蔬菜可以制作電池，你們，老師，一個個活生生的人也可以是一個電池。人也可做成電池？你有辦法嗎？我們怎么把電極板和人連起來？

方法：

1、雙手捏住電極板。

2、將電極放到舌頭上。

（這時，要注意衛(wèi)生，當心短路。舌頭感覺。）

四、實驗拓展階段

1、師：我們已經(jīng)做了一組蘋果做成的水果電池，細心的同學們不知有沒有發(fā)現(xiàn)，它們產(chǎn)生的電流都一樣大嗎？（不一樣）

師：你認為可能和什么因素有關(guān)，（學生會說很多）我們一邊實驗，一邊可以填寫這種實驗記錄單。大家經(jīng)過實驗，經(jīng)過討論，可以把實驗的現(xiàn)象，研究的結(jié)論記錄下來。

2、學生做各種電池實驗，并填單。

匯報，各小組推薦一名同學來說一說研究成果。

3、師：大家都玩過玩具電動汽車吧！有的電池只要一節(jié)，有的會要兩節(jié)、四節(jié)甚至更多，電池的多少會影響它們嗎？那么我們的水果電池如果一個一個聯(lián)起來，估計它的能量會怎么樣？（課外研究課題）

五、活動總結(jié)階段

師：同學們，科學是十分嚴謹?shù)模鸵砸粋€小小的水果電池來說，我們做得可能不一定完美，因為很多不確定因素會影響實驗結(jié)果。所以做實驗時我們要細致、嚴謹。

師：我們今天做了水果電池，也研究了它們的一些小秘密，你認為有什么收獲嗎？

師：我們下課后可以結(jié)合今天的活動，繼續(xù)研究其他水果電池，通過上網(wǎng)查找資料，或閱讀書籍，來寫寫科技小日記，或者科技小論文。我想，這樣會很意義的。