全球新能源材料發展概覽 電池材料

2022-09-03 08:24:02 字數 2206 閱讀 2663

istis,《2023年世界重點工業發展動態》寫作組

由於技術進入門檻高,投資收益高、持續時間長,電池新材料領域成為企業尤其是上市公司擴大利潤**、提公升業績的重點產品之一。電池正極、負極材料、電解液市場已相對成熟,而鋰電池隔膜的國產化過程蘊含著較大的市場機會;太陽能電池市場發展迅速,技術不斷進步,有機材料將是太陽能電池材料的首選,市場潛力巨大;燃料電池材料市場資金投入不足,材料製備和技術工藝有待突破。

全球市場現狀

(1)電池市場增長迅速,帶動電池新材料市場成長

隨著全球經濟發展對能源材料需求增加,以及手機、膝上型電腦、數位相機、攝像機、汽車等產品對新型、高效、環保能源材料的強勁需求,全球鋰電池、太陽能電池、燃料電池發展迅速,從而帶動了相關材料產業的發展,電池新材料市場穩步成長。從市場規模看,2023年全球電池新材料市場規模為13.8億美元,2023年達到24.

4億美元,2000~2023年復合增長率為15.3%。

(2)鋰電池材料市場規模受**變動略有波動,市場份額基本穩定

在鋰電池市場增長的拉動下,鋰電池材料整體市場呈上公升趨勢。2023年銷售額為4.7億美元,但由於**的波動,2023年降為3.

9億美元,之後有所上公升,2023年達到5.8億美元,2000~2023年復合增長率為5.4%。

在鋰電池材料細分市場,**的下降造成鋰電池部分材料銷售額的下降。從鋰電池材料細分市場份額看,正極材料、負極材料、電解液、隔離膜用材料所佔市場份額基本穩定。

(3)太陽能電池市場規模上公升,對矽材料需求增長

在太陽能電池中,矽太陽能電池轉換效率最高,技術也最為成熟,在大規模應用和工業生產中仍佔據主導地位。隨著全球太陽能電池的廣泛應用,太陽能電池矽材料需求增加。在太陽能電池重要原材料矽片市場,全球市場繼續保持上公升趨勢,2023年達到16.

4億美元,2000~2023年復合增長率為18.6%。

(4)燃料電池發展潛力受關注,關鍵材料和工藝有待突破

燃料電池因具有能量密度高、無須充電、長時間使用、低雜訊、低汙染等特點,目前受到極大的重視。由美國發起建立的氫能經濟國際合作組織(iphe),經過巴西、加拿大、中國、日本、南韓、英國等國加盟之後,成為協調氫燃料研究及技術開發的國際機制。2023年全球有超過1000家企業及研究機構參與燃料電池材料、元件及系統技術研發。

2023年全球燃料電池材料市場規模達到2.2億美元。

在材料方面,催化劑、導電膜和雙極板的**、材質是影響未來燃料電池市場成長的因素。以質子交換膜材料為例,全球主要燃料電池開發國家均投入相當大的人力和物力研究開發質子交換膜,但大多侷限在幾種過去已知的質子交換膜材料種類上。由於現階段這些質子交換膜特性無法完全滿足實際應用的要求,目前技術的進展離大規模應用尚有一段距離。

未來產品趨勢

(1)鋰鈷鎳氧化物、奈米化碳材、有機電解液混合使用、薄型化隔離膜是未來鋰電池材料的發展方向

在鋰電池正極材料方面,可供選擇的材料有鈷酸鋰(licoo2)、鎳酸鋰(linio2)、錳酸鋰(limno4)及上述復合氧化物等,未來鋰鈷鎳氧化物有可能取代目前鋰鈷氧化物的正極材料。

目前常用的負極材料是中間相碳微球,具有球狀結構、堆積密度大、具有層狀分子平行排列結構,是鋰電池負極代表性材料,未來可能採用奈米化碳材(nano-sized carbon materia1)。

電解液方面,近年來主要發展趨勢是將多種不同性質的有機電解液加以混合使用,例如低黏度的二甲基乙烷(dme)、二甲基碳酸鹽(dmc)及二甲基亞碸(dmso)等。

隔離膜材料一般採用聚乙烯、聚丙烯或其它樹脂多孔膜,技術趨勢在於薄型化。

(2)矽太陽能電池暫居市場主導,薄膜太陽能電池成為未來市場主流

由於光電能轉換效率較其它種類的太陽電池高,矽太陽能電池現在仍然是太陽能市場的主流。非晶矽太陽能電池長期使用時穩定性有問題;cds/cdte效率和非晶矽太陽能電池差不多,但有環保問題:另外cis(copper indium selenide)經濟效益不高,短期內實現商品化有困難,化學太陽能電池使用期限及穩定性都有問題。

由於薄膜太陽能電池具有低生產成本的特性,且具有適於大面積製造的優勢,故長期而言,薄膜太陽能電池可能成為市場主流。

(3)燃料電池觸媒材料:多孔結構、高效、高活性、高分散性

燃料電池的電極是燃料發生氧化反應與還原劑發生還原反應的電化學反應場所,其效能的好壞關鍵在於觸媒的效能、電極的材料與電極的製造等。燃料電池觸媒材料的多孔結構能提高燃料電池的實際工作電流密度與降低極化作用,增加參與反應的電極表面積。以dmfc觸媒為例。

現階段dmfc觸媒主要是採用***基觸媒,而***基觸媒的成本高、催化活性不理想。因此,高效、高活性、高分散性是燃料電池觸媒材料的發展方向。

新能源材料複習

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