除了電池本身的瓶頸外還有哪些因素呢?三元鋰電池和鐵鋰電池電解液的價格分析
來源：未知
2019-04-07 00:27
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新能源汽車產業(yè)的發(fā)展也刺激動力電池的市場需求，那么限制動力電池的充電速度的因素有哪些，除了電池本身的瓶頸外還有哪些因素呢?下面是小編帶來關于動力電池的內容，希望能讓大家有所收獲!
以當下主流的鋰電池為例，雖然種類五花八門，但是大體的構造無外乎包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液等，充電的過程，基本上就是鋰離子從負極脫出，穿過隔膜和電解質，擴散到達正極的過程——擴散速度自然就成了充電速度的關鍵。
在討論充電速度的時候，電池本身的承受能力絕對是最無法繞過的一個因素。無論外圍的充電設備有多牛、功率有多大、充電能力有多強，如果電池本身在能夠接受的充電能力方面有短板，那么充電速度肯定就快不起來。加上電池容量又比較大的話，自然充電時間就長了。
如果學過電化學方面的知識的話，就會了解電池充放電的過程，本質就是電池內部通過一系列的氧化還原反應，來實現(xiàn)電子在正極和負極之間定向轉移。以當下主流的鋰電池為例，雖然種類五花八門，但是大體的構造無外乎包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液等，充電的過程，基本上就是鋰離子從負極脫出，穿過隔膜和電解質，擴散到達正極的過程——擴散速度自然就成了充電速度的關鍵。
理論上，的確可以通過加大電流來提升充電速度。但是電流太大的話，電池內部鋰離子的擴散速度跟不上電子擴散速度，就會導致電子-離子運脫節(jié)，影響電池性能，能夠達到的充電容量也相應減少，電池的壽命就更是慘不忍睹了，甚至會有起火爆炸的危險。
所以一般來說，在不趕時間的情況下我們建議盡量用慢充，有利于延長電池的壽命。
而鋰離子的擴散速度，和溫度、正極的材料和結構密切相關。
首先是溫度，一般來說溫度越高自然是擴散速度越快，但是溫度過高的話也會導致電池壽命降低、充電安全性下降等問題。
溫度過低的話同樣不行，氣溫過低的情況下，電池中的金屬鋰會發(fā)生沉積，從而造成電池內部短路，尤其是磷酸鐵鋰電池。
一般0℃時磷酸鐵鋰電池的容量大概只剩下60～70%左右，到了-20℃時就只剩下可憐的20～40%了。所以在氣候寒冷的北方冬季，電動車必須要有給電池模組加熱的功能，由此耗電自然也更快。
其次是材料，不同的材料擴散能力差距非常大，像鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、NCM、NCA等都是性能很不錯的正極材料，而后兩者也是當下性能最好、應用普及度比較高的兩種材料了。這也是如今的鋰電池以正極材料命名的一個重要原因。
在電池行業(yè)的領域，通常會用充放電倍率來描述充電速度和電流大小的關系，譬如1小時充滿電池時的速率稱為1C，只需30分鐘的速率則稱之為2C，如此類推，超過1C就可以稱為快充。
如今鋰離子電池的充電速率普遍可以做到1C-3C，最高大概可以去到5C，但是相比起動輒10C的放電速率自然還是要差很遠。
除了最大充電速率有瓶頸之外，不同SOC(StateofCharge，即荷電狀態(tài)，也就是剩余電量)下電池能夠承受的充電速率也是有差別的。
一般來說，電池在充電過程的特性大致和上面這張圖類似，充電的速率會遵循慢——快——慢這樣的節(jié)奏。一般當SOC達到90%以上的時候，電池的內阻就會明顯上升，使得充電速率放慢。
如果你有留意當下在售的大部分電動車，都會發(fā)現(xiàn)它們會宣傳自己在特定的快充狀態(tài)下，能夠在一個相對比較短的時間——例如1小時乃至30分鐘的時間里，充滿一個大比例的電量，一般在80%-90%左右，就是這個意思。
所以如果你是一個電動車用戶，想要盡可能節(jié)約充電耗時的話，盡量不要動輒把電量用到10%以下，充電的時候也不一定非要充滿，達到90%以上，或者能夠滿足你下一次出行需要的里程數(shù)就足夠了。
充電設備的充電速度受什么限制?
除了電池本身的瓶頸之外，外圍的充電設備也有自身的限制。簡單來講，充電樁輸出功率越大，充電時間越短。但是充電樁也不是可以無限提高充電功率的。先來說下電動汽車的充電大體是一個什么樣的過程。
一說到汽車充電，大家首先想到的自然就是充電樁。簡單來講，充電樁輸出功率越大、電池容量越小，充電時間自然越短。這就和要把一個水池放滿水，放水管越大、水池越小自然耗時越短是一個道理。
不過作為電動車用戶，當然希望自己的電池容量也足夠大，所以提升充電樁功率自然是更應該做的。車用的充電樁一般分為交流充電樁、直流充電樁兩種。我們分開兩種情況來講。
先講普適性比較強的交流充電樁。它多采用和家用電壓大小一樣的220V交流充電，一般電流只有16A或者32A，充電速度相對比較慢，在電池容量20kwh左右的情況下，要大概6-8個小時才能夠充滿電。三元鋰電池和鐵鋰電池電解液占鋰電池成本為5-15%，產品毛利率在25-30%。電解質鋰鹽主要是六氟磷酸鋰，占電解液的成本40%。5000噸的電解液產能投資在1個億左右，門檻不高，核心競爭力在于以添加劑為核心的電解液配方。隨著動力電池和儲能領域的應用打開，鐵鋰電池電解液的需求將得到快速提升。
鐵鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。
三元鋰電池和鐵鋰電池電解液的價格趨勢
近期，由于電解液主要原材料之一溶劑碳酸酯價格有所上漲，在此形勢下，三元鋰電池電解液和鐵鋰電池電解液價格也會有一定幅度上漲趨勢。三元鋰電池和鐵鋰電池電解液價格受到六氟磷酸鋰的影響變化非常大，09年把六氟磷酸鋰開發(fā)出來，在此之前的價格為40萬元/噸，開發(fā)之后的價格一直在下降，到2014年底價格降到7、8萬元左右。但是在2015年新能源汽車發(fā)展起來之后，六氟磷酸鋰的價格又上去了，最高的時候達到45萬元/噸，所以電解液的價格起伏非常大。今年后半年一直到明年，隨著新型鋰鹽放到市場上，市場逐漸開放，電解液整個價格將會下降。
目前，六氟磷酸鋰已遠遠滿足市場的需求，隨著以后的市場開發(fā)，六氟磷酸鋰的價格會逐步下降。添加劑整體上滿足現(xiàn)有的需求，包括溶劑，但是還需要進一步提高。目前電解液已經涵蓋了所有的材料，包括電壓的需求、應用環(huán)境的需求，但是中間還是存在很多問題，這些問題還是有待逐步解決。
三元鋰電池電解液和鐵鋰電池電解液產能釋放迅猛，中國廠商迅速崛起。電解液國際廠商主要是三菱化學、宇部興產、富山藥品、韓國旭成和LG化學等，國內主要是江蘇國泰、東莞杉杉、新宙邦、天津金牛和廣州天賜等。相對于六氟磷酸鋰，電解液門檻相對較低，投產5000噸電解液僅需要1個億。隨著關鍵電解質六氟磷酸鋰國產化進程的加快，2011和2012兩年是電解液行業(yè)產能釋放高峰期，這些產能在2013年陸續(xù)放量。2013年上半年國內電解液銷量1.72萬噸，同比增長23.21%；產值僅8.11億，同比下降11.22%。
從價格趨勢看，模擬了六氟磷酸鋰配套下游電解液的產能擴充曲線，以及實際的電解液產能擴充曲線。我們發(fā)現(xiàn)兩者并沒有出現(xiàn)較大偏差。目前看，國內六氟磷酸需求增速在30%以上，我們認為下游3C和動力電池領域的穩(wěn)步增長，六氟磷酸鋰在2015年產能釋放完畢后價格企穩(wěn)。按照完全成本年均降幅在5%的假設推算，非產業(yè)鏈一體化企業(yè)毛利率在20%，已經回到通用產品盈利水平，這種盈利水平下日韓企業(yè)產品出貨量將進一步緊縮，此時對應的產品價格在9萬元/噸。
儲能鐵鋰電池電解液2017年產量約為0.6萬噸，同比增長20%;其增長主要源自鋰電池價格下降并逐漸為客戶所接受。同時分布式和微電網(wǎng)市場快速發(fā)展，電網(wǎng)儲能技術提升，推動鋰電池在電網(wǎng)儲能應用增多以及通信后備電源領域量需求增長。從產值來看，2017年國內電解液產值59.5億，同比下降0.92%，產值出現(xiàn)負增長，企業(yè)毛利下滑嚴重。
六氟磷酸鋰的降價并沒有緩解鐵鋰電池電解液企業(yè)的成本壓力。一方面，受國家補貼政策調整影響，新能源汽車產業(yè)鏈整體承壓。鋰電池作為新能源汽車的核心部件，間接倒逼六氟磷酸鋰價格下降。另一方面，六氟磷酸鋰價格雖然有下降，上游原材料價格卻一直在漲。據(jù)了解，碳酸鋰是生產六氟磷酸鋰的原材料之一，生產1噸六氟磷酸鋰大約需要0．3噸碳酸鋰。
而由于環(huán)保停產、鋰資源壟斷、新能源市場回暖等因素影響，目前下游中小廠家一貨難求。碳酸鋰價格也從年初均價12萬元上漲至目前的18萬元左右，上漲幅度超40％。
國內電解液價格下降的原因
1.隨著終端降成本壓力增加，上游化工添加劑原料價格上漲、產品價格下滑，電解液企業(yè)盈利能力下降;
2.高能量密度電池的發(fā)展趨勢下，鐵鋰電池電解液企業(yè)研發(fā)和固定資產的投入加大;
3.隨著環(huán)保監(jiān)管持續(xù)深入，高?；瘜W品制劑生產企業(yè)在環(huán)保方面投入不斷增加；
4.六氟磷酸鋰價格從今年年初最高40萬元/噸一路下滑至年底的15萬元/噸，導致電解液價格跟隨一路下降。
隨著新能源汽車電池以及儲能行業(yè)鋰電池需求不斷增加，六氟磷酸鋰階段性產能過程將回歸供需平衡，六氟磷酸鋰價格回歸必將帶動電解液價格上漲。同時高電壓、高鎳化及硅碳電解液價格有望走高。
從價格趨勢看，進入頂尖廠商的供應鏈意味著相對穩(wěn)定的盈利能力，我們預計國內一線廠商的電解液產品毛利率有望穩(wěn)定在25%，按照原材料六氟磷酸鋰價格在9萬元/噸（不含稅）企穩(wěn)，電解液產品毛利率25%測算，電解液價格在3.5萬元/噸（不含稅）左右。
鐵鋰電池和三元鋰電池電解液的重要性能參數(shù)在于高安全性、高比能、長壽命和寬溫程，這些都需要在添加劑配方上下功夫。針對下游客戶不同的需求，電解液企業(yè)協(xié)同客戶聯(lián)合開發(fā)產品，通過強大的技術開拓能力和客戶服務能力獲得客戶認可，才有機會進入頂尖電池廠商的供應鏈體系。通過協(xié)同合作進一步提升自身實力，達到一種良性循環(huán)。
由于電解液是配方性產品，其與下游客戶的適配性很重要，因此電解液產品的一個重要特點就是定制化，需要根據(jù)鋰電池的正極材料種類、電池形狀、電池性能（比如溫度范圍等）才能最終決定電解液的配方。三元鋰電池和鐵鋰電池電解液的研發(fā)也要緊緊跟隨電池技術發(fā)展趨勢。
