鋰動力電池市場分析及公司簡介

2021-03-04 07:13:15 字數 4887 閱讀 1314

鋰市場分析及上市公司介紹

一、鋰及鋰產品

1、鋰的特點

鋰是一種金屬化學元素鋰是一種金屬化學元素,首次發現於1817 年,元素符號為li,原子編號為3。鋰是世界上最輕的金屬,密度為0.53 克/cm3,在同族金屬中,鋰最輕,能浮於水面。

熔點184.54℃,沸點1,347℃,硬度為0.6,電導性11.

2,在同族金屬中均屬最高。鋰是電位最負的金屬,為-3.043v,也是電化當量最大的金屬,為2.

98a·h/g,因此由鋰組成的電池的比能最高。鋰非常活潑,是惟一在常溫下能與氮氣反應的鹼金屬元素。鋰的化學性質十分活潑,在固體鋰礦、鹽湖滷水礦中均以化合物的形式存在,無天然鋰。

由於以上優異的特性,鋰不僅在原子能、宇航及國防尖端工業使用,而且在冶金、電子、玻璃陶瓷、石油化工、電池、橡膠、鋼鐵、機械及醫療等高科技領域及傳統工業領域中日益獲得廣泛的應用。

(1)鋰是「二十一世紀的能源金屬」

由於具有密度小、高比能量等特殊的化學特性,鋰是電池的理想電極材料,能源領域已成為鋰產品最主要的消費市場之一。隨著世界能源的緊張,石油**不斷**,替代能源的尋找已成為全球性的課題,鋰具有重要的戰略地位,被譽為「二十一世紀的能源金屬」,同時由於其突出的環保特性,鋰亦被列為「二十一世紀的清潔能源」。

(2)鋰是「工業味精」

鋰的化合物品種多,已得到實際應用的各種鋰產品有100 多種,在工業中雖然其用量不多,但作用很大。例如,高效能的潤滑劑都需加入鋰元素,以提高其使用效能,特別是低於-60℃或高於150℃時,一般潤滑油已失去潤滑作用,加入鋰後可使其效能不變;橡膠輪胎加入丁基鋰可使壽命提高4 倍以上。此外,鋰及其化合物用於核反應堆的冷卻劑、化學工業催化劑、空調製冷劑、玻璃陶瓷工業的新增劑,以及鋰的碳酸鹽可用於電解鋁提高導電效率,降低成本等,因此鋰化合物被稱為「工業味精」。

(3)鋰是「明天的宇航合金」

用金屬鋰生產鋁鋰及鎂鋰合金,由於其抗疲勞、強度高、韌性好、重量輕,在發達國家被廣泛用於航空工業中,以替代鋁鎂合金;飛機如將其做為主要結構材料,可在消耗等量燃料的情況下,提高運輸能力20%以上。鋰鎂合金更是飛彈外殼不可替代的材料,由於強度高、質量輕、用料少、耐高溫,被譽為「明天的宇航合金」。

2、鋰礦資源與儲量

鋰在自然界中不以純元素的形式存在,而是含在穩定的礦物或鹽中,如一些特殊的岩石、鹽湖和海水中。這些礦物或鹽的鋰濃度通常較低,僅有幾種有限的資源能夠以較低的成本提取出鋰來,這就是富含鋰的鹽湖和固體礦石。鋰礦分為固體礦和液體礦兩大類,業界通常所稱的鋰礦是指固體鋰礦。

(1)世界鋰礦資源分布

固體鋰礦為花崗偉晶巖礦床,主要分為鋰輝石和鋰雲母兩大類,其中鋰輝石是最富含鋰和有利於工業利用的原料,也是目前全球主要開發和工業應用的固體鋰礦。全球鋰輝石礦主要分布於澳大利亞、加拿大、辛巴威、薩伊、巴西和中國;鋰雲母礦主要分布於辛巴威、加拿大、美國、墨西哥和中國。我國的鋰輝石礦主要分布於四川,鋰雲母礦主要分布於江西。

澳大利亞的格林布希礦山是目前全球已實現開採的規模最大的高品位鋰輝石礦山,其鋰輝石資源儲量折合金屬鋰超過45 萬噸。

液體鋰礦是指含鋰量高的鹽湖滷水,資源主要集中在智利、美國、玻利維亞、阿根廷、俄羅斯和中國。目前已探明重要的含鋰鹽湖有智利的阿塔卡瑪、玻利維亞的烏尤尼、阿根廷的翁布雷穆爾託、中東的死海、中國**扎布耶和青海鹽湖等。全球已探明的鋰資源約90%儲存於鹽湖滷水中。

全球鋰資源基礎儲量及分布(折合金屬鋰)

國家或地區儲量(噸) 國家或地區儲量(噸)

智利 6,900,000 俄羅斯 1,000,000

美國 5,936,000 澳大利亞 455,900

玻利維亞 5,500,000 加拿大 255,600

中國 3,350,000 歐洲其他 114,000

阿根廷 2,710,000 巴西 85,000

薩伊 2,300,000 辛巴威 56,700

全球合計 28,663,200

注:(1)本表中的儲量為折算成金屬鋰的值;(2)本表未計入未探明儲量的資源。

(資料**:《an abundance of lithium》2008;塔力森公司2023年招股說明書。)

鹽湖為包含多組分的複雜體系,全球絕大多數鹽湖都是高鎂低鋰型,而從高鎂低鋰滷水中分離提取鋰的工藝技術難度很大。從全球範圍來看,雖然鋰含量高的鹽湖較多,但目前實現大規模工業化開採的含鋰鹽湖只有開發條件較好、鎂鋰比較低的智利阿塔卡瑪鹽湖、阿根廷翁布雷穆爾託鹽湖和美國銀峰鹽湖,並且由於長期開發,其開採深度不斷增加,開採難度和環保壓力增大,開採成本不斷提高。

(2)我國鋰礦資源分布

我國鋰資源豐富,儲量居世界前列,其中約80%為鹽湖滷水鋰礦,主要分布於青海和**的鹽湖中。目前已開始進入鹽湖滷水提鋰開發領域的有**扎布耶鹽湖和青海東、西臺吉乃爾鹽湖。**扎布耶鹽湖是世界上三個鋰資源超百萬噸的超大型鹽湖之一,其特點是鎂鋰比例很低,容易分離提取碳酸鋰,但自然環境惡劣,海拔高,基礎設施極差,開採難度很大。

其他鹽湖則普遍存在鎂鋰比例高,分離難度大,開採條件較為惡劣的問題。到目前為止,我國鹽湖滷水鋰礦的開發還處於初級階段。

我國固體鋰礦資源較為豐富,主要分布在四川、新疆和江西。四川甘孜州甲基卡礦山是世界第

二、亞洲最大的鋰輝石礦山,探明氧化鋰儲量92萬噸,折合金屬鋰39萬噸。該礦由於地處高原,交通不便,目前開採規模很小。新疆可可托海鋰礦經過近50年的開發,資源已基本開採殆盡,礦山已於2023年關閉。

江西宜春是重要的鋰雲母礦產地,已開發多年,開採規模較小,礦石品質較低。

3、鋰產品的用途及型別

4、鋰電池

(1)鋰電池與其他電池的比較

可充電電池在工業中用途十分廣闊,目前在市場上比較普遍被應用的可充電電池主要有鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。在歐洲,由於環保的原因,鎳鎘電池已被禁止生產和使用。鋰離子電池作為新型綠色環保產品,其具備不含汞、鎘等汙染物質,使用壽命長、能量充足等優勢。

與傳統電池相比,鋰電池的優點十分明顯:①工作電壓高,鋰電池的工作電壓可達3.6v,是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍;②能量比高,鋰電池能量比目前已達140wh/kg,是鎳鎘電池的3 倍,鎳氫電池的1.

5 倍;③迴圈壽命長,目前鋰電池迴圈壽命已達1,000 次以上,在低放電深度下可達幾萬次,大大優於其他二次電池;④自放電小,鋰電池月自放電率僅為6-8%,遠低於鎳鎘電池(25-30%)及鎳氫電池(30-40%);⑤無記憶效應,可以根據要求隨時充電,而不會降低電池效能;⑥對環境無汙染,鋰電池中不存在有害物質,是名副其實的「綠色電池」。

電池技術之間的比較有許多引數可循,在汽車用電池領域,較為關鍵的引數為比能密度和比功率密度。比能密度是電池可儲存能量對比其重量的引數;比功率密度是電池能量釋放速度對比其重量的引數,該引數與汽車的加速和最高速度有關,能量釋放越快,汽車達到最高速度的時間就越短。用於汽車的三種主要電池型別即鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池及它們之間的引數比較如下圖所示。

圖中座標表示每一電動車種類根據其功能容量所需要的理**率和能量值。可以看到鋰離子電池有最高的比能密度,並且是唯一具備足夠能量儲存能力從而能夠達到傳統汽油燃料車輛效能、同時還不會過多增加車身重量降低車輛效能的電池技術。鎳氫電池由於容量小,續航能力差、自放電率高、低溫效能差等缺陷,目前只適用於普通混合動力(hev),難以滿足插電式混合動力(phev)和純電動(ev)對儲能電池的各項技術要求。

鋰電池廣泛應用於各類手機、數碼裝置、膝上型電腦等手持電子裝置中。近年來,全球主要汽車廠商已經廣泛開始研究以鋰電池為動力的混合動力汽車,其中鋰電池的應用效能將有著決定性影響。日本索尼公司、法國薩弗特公司、德國瓦爾塔公司、美國宇航局等都在加緊開發研製大容量鋰電池。

美國正在進行將大容量鋰電池用於行星著陸器、行星漫遊器、行星軌道站、地球高低軌道飛行器和宇航器的研究,並實現了一定的應用。此外,法國、德國等國家已經研究出以金屬鋰為原料的取代核電的環保且無幅射的非核電站,且其效率高於傳統核電站。

(2)電池級碳酸鋰是製作鋰電池的正極材料的關鍵原料

鋰電池因輕便、高能量密度等優點,市場應用正逐步擴大。鋰電池主要構成材料包括正極材料、負級材料、電解液、隔離膜等,其中正級材料佔據最重要的地位,正極材料的品質直接決定了鋰電池的效能指標,正級材料成本在鋰電池成本中所佔比重約40%左右。鋰電池正級材料主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等,其中磷酸鐵鋰是目前成本最低、安全效能、耐高溫效能最好的正級材料。

電池級碳酸鋰是製作鋰電池正極材料的關鍵原料。

電池級碳酸鋰與鋰電池的產業路徑圖

5、鋰產品的兩種生產工藝

碳酸鋰是鋰行業中用量最大的基礎產品,也是最重要的鋰產品,其他鋰產品基本上都是碳酸鋰的下游產品。碳酸鋰製取工藝因使用資源的不同而分為兩大類:礦石提鋰和鹽湖滷水提鋰。

國外公司生產碳酸鋰的主要原料是鹽湖滷水。近年來中國雖然也在積極開發鹽湖鋰資源,但受資源條件和技術等因素的制約,開發進展緩慢,中國生產碳酸鋰的主要原料仍以固體礦石為主。

(1)礦石提鋰

礦石提鋰,是指用鋰輝石、鋰雲母等固體鋰礦生產碳酸鋰和其他鋰鹽產品。礦石提鋰歷史悠久,技術較為成熟,其工藝主要有石灰石燒結法和硫酸法。目前最主要的方法是硫酸法,即將鋰輝石(一般含氧化鋰4-6%)進行焙燒轉型,與硫酸混合生成硫酸鋰,經浸出、淨化、蒸發、沉鋰、乾燥等工序,制得初級材料碳酸鋰成品。

礦石提鋰的產能主要集中在我國。我國鋰行業的主要企業均為礦石提鋰企業。由於國內已開採的鋰礦品質不穩定且生產規模較小,不能滿足企業生產需要,近年來我國鋰行業生產企業所需礦石基本上以進口為主。

形成目前這種格局的根本原因如下:

二戰後,由於發現了鋰在核反應方面的重要作用,鋰資源成為冷戰時期重要的戰略物資,我國鋰工業也是在此背景下開始建立。直到上世紀90年代上半期,世界鋰資源的開發都集中於固體鋰礦,即以鋰輝石和鋰雲母兩種偉晶巖鋰礦為原料進行開發利用,主要生產國為美國、俄羅斯、加拿大和我國。依託各地鋰礦資源,我國陸續建立了西北、西南和中南三個鋰產品生產基地。

進入二十世紀90年代中期,隨著鹽湖提鋰技術的突破,鹽湖鋰產品成本大幅度降低,迅速占領了全球主要的鋰產品市場份額。我國礦石提鋰企業也受到了重大衝擊,至上世紀90年代末我國鋰鹽生產廠家只剩下了新疆鋰鹽廠和天齊鋰業等個別幾家企業。

2023年以來,隨著鋰產品應用範圍日益擴大,特別是在手機、膝上型電腦、數位相機等手持電子裝置領域的廣泛使用,需求快速增長,而鋰產品**明顯不足,導致2023年開始鋰產品**持續**,我國各礦石提鋰企業紛紛恢復或擴大生產。

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