量变与质变-《电池行业专题报告》之《技术篇》(.doc

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1、新能源策略研究团队王稹韩若冰王成桑永亮张赟本报告导读：主要内容包括：电池的历史发展，工作机理，参数对比，性能对比，应用领域，工艺流程，中日美在技术和制造上的差距，中国电池企业的发展。投资要点：    究竟是什么力量推动了电池产业的发展？我们认为，每次新材料的应用让电池性能有了质的飞跃，每次正负极材料或电解液的改进也促使电池质量会有一定幅度的提升。z电池的发展史，正是一部材料科技的进步史。工艺的改进使电池量变，新材料的发明促使电池质变。可以预见的是，采用含有锂元素的导体材料（离子化合物、聚合物）作为电极材料是高能电池的最佳选择，只是，多元素锂离子化合物的发现需要材料技术的继续进步。z提

2、升储能潜力，提高能量密度，这始终是电池技术不断发展的最直接的理念之一。但是，十全十美者尚不存在，特别是高功率与高能量是难以兼得的。而且，我们也会发现，不同产品对电池具有多样化需求。因而，电池材料的开发也是多样化的。z对比各项表象性能，安全、价格、寿命都是必须要考虑的指标，这决定了某类电池能否广泛应用。由于，锂离子电池的性能优越，不同正极材料的锂离子电池的性价比差异满足不同应用的市场需求，因而，锂离子电池形成了对其他各类电池的几乎全面替代趋势。z尽管，我们对电池制造的印象是劳动密集，但是，从电池产业链来看，同样是技术密集的，特别是资源开采加工与电池材料制备更多地涉及材料学科。通过图示铅

3、酸电池、镍氢电池、锂离子电池制造的主要工艺流程环节，我们指出了国内电池产业的发展方向与技术瓶颈。z在电池的产业化方面，中国与日本、美国存在相当大的差距，而这些归根结底都可以体现在材料技术产业化的国内外差距上。我们认为，依靠电池材料进口，小型单体电池的制造是成熟的；但是，即便解决了电池材料问题，大容量大功率的电池组的设计和制造仍然面临诸多问题，这也正是电动车用动力电池技术需要突破的关键技术难点。z从中国电池企业转型发展来看，锂离子电池行业的市场竞争力很大程度依赖于长期发展的技术积累，而非单纯的资金投资，同样，锂电池电池材料具有较高的技术壁垒，各细分行业领先企业大多为较早进入行业者。但是

4、，小型锂离子电池业务的技术门槛是很低的，大量中小参与者的涌入导致行业利润率迅速下降。1.材料技术的进步，电池工业的发展 12/12    电池的历史可以追溯到1799年，两百多年来，始终朝着高容量、高功率、低污染、长寿命、高可靠性的方向发展，应用范围也随之扩大。我们在思考，究竟是什么力量推动了电池产业的发展？ 图1：电池发展史大事回顾                    资料来源：国泰君安证券研究所   电池是能量的物质载体，这个载体的基础实质便是制备所需材料和相关工艺技术。工艺的改进使电池量变，新材料的发明促使电池质变。 从铅酸电池的发明，到镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池的依次出

5、现，新材料的应用让电池性能有了质的飞跃。就单看某一类电池，每次正负极材料或电解液的改进也促使电池质量会有一定幅度的提升。图2：电池的发展史，正是一部材料技术的进步史，电池的储能密度与化石能源相比，仍有巨大差距12/12    是否存在下一代X离子电池超越锂离子电池的性能呢？很难！锂元素是最轻的一种金属元素，在金属元素中化学性能最活泼，电位最负。可以预见的是，采用含有锂元素的导体材料（离子化合物、聚合物）作为电极材料是高能电池的最佳选择，只是，多元素锂离子化合物的发现需要材料技术的继续进步。 图3：由化学元素周期表来看，似乎再难以找到超越锂离子化合物/聚合物的正极材料了2.不同的工作机

6、理，不同的电池特性，不同的应用市场    这里，我们将从各类电池的工作机理谈起，这会涉及一些电化学的常识。我们认为，表1的内容可以关注几点：z电极反应的效率、密度与温度特性；z电极反应是否有水（H2O）或者氢氧基（OH-）参与；z电极反应是否存在产生气体的可能性；z电池材料是否存在污染、腐蚀的可能性；z电解液中电解质、隔膜的温度特性。表1：铅酸电池、镍氢电池、锂电池的工作机理12/12   人们对于“宝葫芦”的畅想源自对移动能源的神秘力量的憧憬。作为储能能源，人们最为关注的电池参数指标是“能量密度”（能量比体积）。二十年前，人们不可能想象可以手里拿着卡片一样的电话机行走全球，这正是电

7、池能量密度提高给人带来的便利。二十年后，我们可能依然感慨笔记本待机时间的尴尬，这还是电池能量密度造成的瓶颈。   提升储能潜力，提高能量密度，这始终是电池技术不断发展的最直接的理念之一。但是，十全十美者尚不存在，特别是高功率与高能量是难以兼得的。而且，不同产品对电池具有多样化需求。智能手机关注高能量，电动工具关注高功率，混合动力汽车更在意高功率，纯电动汽车更关注高能量，但是，如果都换成“山寨版”呢？因而，电池材料的开发也是多样化的。图4：锂离子电池的各项参