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台湾锂电池供应链厂商(2)

时间:2014-12-23 9:30:55来源:本站原创浏览次数:

  对台湾锂电池产业的影响

  近日所发生的全球电动车锂电池产业变局,对台湾相关产业造成深远影响。
  众所周知,电动车成本最高的核心部件就是动力电池,通常占整车成本的35%到40%。由于电动车车辆重达1500至1700公斤,且需要瞬间加速,动力电池必须具备高充放电效率、长期使用寿命等特性。镍氢电池因重量重,又有记忆效应的缺点,不适用于需要大容量电能的插电式油电混合车或纯电动车。
  目前车用锂电池主要有锂铁(磷酸铁锂,简称LFP)、锂钴(钴酸锂,简称LCO)、锂锰(锰酸锂,简称LMO)、锂镍(镍酸锂,简称LNO)和三元性(镍钴锰酸锂,简称NMC)几大技术路线,其各自优缺点。见表1
  其中,大陆车厂主要采用安全、耐用、技术较成熟、价格相对较便宜的锂铁电池,俗称“铁电池”。与铅酸或镍氢电池相比,锂铁电池可减少28%到40% 的体积与重量,而且由于不含钴等贵重金属,原料价格低,且磷、锂、铁在地球的资源含量丰富,不会有原料枯竭问题,再加上耐用(部分厂商可使用到5000次以上),未来克服一系列量产技术问题以后,成本可望降低到和铅酸电池差不多。过去锂铁电池存在能量密度较低、循环寿命低、效能不佳等问题,经过近年的改善后,能量密度提升2倍以上,循环寿命次数增加6倍,效能提高18倍,已重获市场青睐。但锂铁电池有工作温度高的缺点,电动车失事时可能会发生火灾。
12V 60ah磷酸铁锂电池
  工作温度相对较低、且能量密度高的锂锰电池虽获得日本车厂力挺,也是目前日产(NISSAN)Leaf电动轿车及丰田和本田油电混合动力车所使用的电池,但因有超过摄氏50度,循环寿命将衰减20%,且永远无法回复的缺点,今后有可能被弃用。
  特斯拉所使用的三元性锂电池过去主要用于电动工具和无轨电车上,其被外界诟病的最大问题就是安全性,不过马斯克声称已通过电控软件技术加以解决。加上奔驰、丰田等车厂已取得特斯拉技术授权,未来将有多款电动车使用“Tesla Inside”的锂电池解决方案,让三元性电池发展令市场期待。
  至于锂钴、锂镍电池,也都有各自的优点和缺点。最早出现的锂电池即采用钴酸锂材料,特斯拉首款车型RoadSter也是采用锂钴电池,虽然技术成熟度及安全性上都比三元性锂电池高(且能量密度相同),但由于钴等稀有金属价格较高,现在主要应用在智能手机和可穿戴装置上,苹果iPad则采用钴酸锂与镍钴锰混合材料。
  目前全球锂电池产业基本被日、韩、大陆所垄断,合计占全球市场的95%,但大陆所占的都是低端市场。全球前七大电池生产厂商由4家亚洲公司、两家美国公司和一家德韩合资公司占据,大陆企业榜上无名。
  这4家亚洲公司分别是韩国的LG化学公司LG Chem,简称LGC)、日本松下集团旗下专责生产车用镍氢电池的厂商Panasonic EV Energy(PEVE)、由日产与NEC合资成立的AESC公司(Automative Energy Supply Company)、三星SDI公司,瓜分了全球主要车厂的大部分锂电池市场占有率。
  韩国LGC是LG集团的母公司,以石油化学、资讯电子材料、锂电池三个事业为中心,计划2014年投资1万亿韩元,将电动车电池打造成为其支柱产业,并占领全球市场的20%以上。美国江森自控(Johnson Controls)在北美、欧洲和亚太地区混合动力车和电动汽车的锂电池方面,市场占有率为全球第二,仅次于LGC。AESC最近也投资1000亿日元,用来开发锂电池;而松下在用4038亿日元收购三洋股份后,成为日本最大的锂电池生产商。此外,日本汤浅电池公司(GS Yuasa)最近也投资450亿日元在锂电池的开发应用上。
  根据台湾工研院产经研究中心(IEK)资料显示,在美、日及大陆竞相发展电动车下,今年上半年全球锂电池材料产量增长29%;其中,又以锂钴及三元性电池占大宗,合计达80%左右,主要因素在于动力电池为了增加行车续航力,因此采用能量密度较高的锂钴及三元性电池。另外,单就增长性来说,高能量密度的锂镍及锂钴电池,预估今年需求分别增长91%及45%,大陆厂商力挺的锂磷电池今年预估增长率同样达47%。
  目前,台湾厂商主要参与的是锂铁、锂钴和三元性三种锂电池的上游相关材料生产,但真正拥有专利的仅有锂铁电池原料一种。(参见表2)不过,台湾厂商的锂电池研发制造能力备受国际大厂青睐,一些日本国际级电池大厂积极来台寻找合作对象,布局动力锂电池领域。
  拆解锂电池结构,正极材料成本在锂电池单一材料中占比最高,约达20%至30%,其次是正负极中的隔离膜,约占10%,负极材料则占7%至10%;另外,包括电解液、铝塑外装袋、铜箔等约占20%至25%,剩余为非材料成本。因此就规模来看,正极材料商机最大,加上正极是电池效能的关键,也是各家厂商极力争取的商机。另一方面,正极材料相较负极材料、电解液产业集中度相对分散,上述三大厂商仅占有一半市占率,更提供了台湾相关公司持续争取商机的机会。
深耕锂电池材料
  车用动力锂电池中的正极材料约占锂电池重量的40%,同时决定着电池的容量、大电流放电、高温寿命等参数和安全性能。目前,台湾参与研制和生产正极材料的厂商有台塑集团旗下的长园科技、大同集团旗下的尚志精化化学、台泥集团旗下的能元科技、中电转投资的锂电池厂冠硕、智融集团转投资的宏濑科技,以及最近新加入的立凯、美琪玛、康普、铁研、台塑、锂科等企业,大部分都已开始量产,并切入大陆汽车厂供应链。
  在台湾,素有“北尚志、南长园”的说法,即长园科技和尚志精化是台湾最早生产锂铁正极材料的厂商。长园科技的最大优势是开发出氧化锂铁磷,有别于一般磷酸铁锂,可以在空气中烧结制造,并且可以较低温度进行,甚至基本材料也可采用废铁(氧化铁)合成锂铁,不用纯铁制造,生产成本低,是少数拥有LFP专利的公司之一。其他厂商目前只能以纯铁作为原料,生产时必须使用昂贵的氩气,不但成本高出许多,而且铁容易氧化,不易提升品质。
  锂和铁合成需要耗费大量电力。台塑与长园科技2009年合资后,在台塑漳化炼钢厂区内建立台塑长园能源科技公司,可以利用炼钢厂的废铁作为原料,并可充分利用厂区内的汽电共生发电成本较便宜的优势,用电成本至少可节省50%,居全球之首,年产量5280万吨,是台湾第一大锂铁电池正极材料供应商。
  不过氧化锂铁磷也有缺点,能量密度仅140左右,较适合4G手机基地台或高尔夫球车电池等要求较低的需求。目前,该公司斥资10余亿元新台币,进行二期扩建计划;届时,锂铁电池正极材料总年产能可望倍增突破1万吨,成为全球锂铁电池正极材料龙头厂商。
  此外,长园科技还投资1.8亿元新台币,成立长泓能源科技公司,主攻生产电池芯。目前,长园科技正在以专利技术为核心,整合上游的正极材料、电池芯和下游的模组、系统,开始生产自有品牌的动力电池组控制及充电系统,目前手上已拥有大陆中移动、日本DoCoMo公司等大批4G相关备用电源订单。
  尚志精化研发生产的锂铁正极材料,由于采用亲水分散技术,粉末均匀度较佳,一般评价在电池容量、大电流放电和循环次数表现等性能方面比长园科技稍好,而且已争取到钾铁材料结构专利拥有者加拿大魁北克水电公司(Hydro Quebec)的专利授权,缺点是成本较高,量产技术问题有待克服。
  立凯电能公司是润泰集团旗下企业,成立于2005年,自2008年正式生产酸铁锂电池正极材料,即以品质稳定、易操作等特性(正极材料的能量密度可达155至160),连续6年保持全球出货产值第一,市占20%以上的地位。近3年,该公司磷酸铁锂电池正极材料出货量分别为540吨、911吨及1157吨,主要供车载电池及4G基地台、服务器机房的备用电源,或是电动工具等定置电池为主,总计2608吨,领先同业。
  台湾岛内的两大氧化催化剂厂——美琪玛及康普公司,由于过去生产氧化催化剂所需使用到钴、镍等原料,近年来也积极向锂钴、锂镍电池领域发展。
  其中,全球氧化催化剂市占率达四成的美琪玛公司,由于生产氧化催化剂必须使用钴等稀有金属,使得美琪玛累积相关丰厚的技术及经验,主要产品包括PTA(精对苯二甲酸)氧化催化剂和钴,共有16条生产线,全球市占率高达四成,尔后转为生产包括钴酸锂及镍钴锰锂在内的系列正极材料,品质在业界平均水平之上,目前正极材料占美琪玛营收比重达六成。
  另外,美琪玛的氧化催化剂客户以石化业者为主,为了服务不同客户类型,该公司与日本前五大正极材料厂商户田工业公司(全球电池材料市占率6%)合作,在2012年合资成立美户先进材料公司,专门生产钴酸锂电池原料硫酸钴,月产能为720吨,虽然成本较高,但温度差异上的表现及加工性能好,主要用于手机及笔记本电脑电池上。
  2013年以来,由于户田公司减少上游正极材料供应厂商数目,因而大量提升对于美户的采购量,去年营收已接近10亿元新台币。今年随着特斯拉电动车热销,造成钴金属今年来大涨二成,也带动三元性锂电池正极材料出货量提升。美户目前5条生产线已全数满载,已成功打进美国、日本电动车客户供应链,让美琪玛业绩大幅跳升,前8个月营收年增率达30.8%,上半年获利高达6900万元,已是去年同期的2.1倍,已决定明年扩产五成。
  康普公司所生产的硫酸镍,原本主要是出货给日本日亚公司(Nichia),应用于3C产品电池材料。今年开始,通过住友商社(Sumitomo),间接出货给日本松下公司(住友商社主要供应松下电池隔离膜),用于特斯拉电动车的电池关键材料,月产能从360吨提升至600吨。
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