鋰離子二次電池正極材料市場

根據日本CMC公司的獨家調查,鋰離子二次電池自從Sony公司於1991年首度投入市場之後,即從1995年開始快速地蓬勃發展。在開始量產的1993年當時,Sony主要是將之搭配在其主力商品之一的Video Camera上,之後才發展應用在個人電腦、行動電話、PHS方面。

目前日本鋰離子二次電池的製造廠商,包括有Sony、三洋電機、松下電池工業、日立Maxell、日本Moli EnergyGS-MelcotecTDK/DuracellA&T Battery等八家公司(表一)。其中日本電池於19977月開始將其小型鋰離子電池的事業移轉至與三菱電機共同出資成立的GS-Melcotec公司。

若以廠商別來分析市場佔有率,仍以Sony一直維持著40%的佔有率,但是其他的廠商都在快速提升產能之中。

正極材料

鋰離子二次電池正極材料使用的是鋰化合物,目前以鋰鈷氧化物(LiCoO2)為主(表二)。

為了能讓鋰離子在晶體結構中擴散,需要做二次或三次的擴散路徑處理,以分別以層狀構造與骨骼構造來應對。若能維持此種構造的穩定性,就能提高充放電循環壽命。若此種物質能儘可能維持單純結構與組成,將可使電池的容量增加。目前能滿足以上所有條件的正極材料,除了LiCoO2之外,諸如LiNiO2LiMn2O4都是實用化發展的對象。

原料動向

日本的鋰金屬主要由美國、智利以濃縮浸於鹹水中的方式進口。鈷金屬在鋰電池於1993年剛開始生產初期因供應不足致成本較高,且因產出國家政情動亂不安,而成為供應不穩定的材料,幸好1995年以後價格終趨於回穩,再加上一些新興的鈷金屬探採事業相繼出現,相信以後的供應會較為穩定。

LiCoO2市場

日本整體的LiCoO2市場約為一年1,650噸。製造廠商的佔有比率以本莊化學、日本化學、Semi-Chemical三家排名前三位而佔有大部分的市場。

199710LiCoO2 的價格每公斤約為8000日元(表三)。通常在一般鋰離子電池中,每一個電池所使用之LiCoO2的量為12克,所以每一個電池正極材料的成本,以LiCoO2而言為96日元。根據日本電池工業會的1996年度統計資料顯示,鋰二次電池的產量為15450萬個,相信其中約有九成使用了LiCoO2正極材料,所以今後的需求應會穩定成長。

其他正極材料

使用LiMn2O4作為正極材料的方型鋰二次電池,也開始邁入生產行列。在正極使用LiMn2O4的好處是可以降低電池的製造成本。另外,此種電池擁有強的過充電特性,這是因為即使將鋰離子從正極拉出,依然不會改變結晶構造的結果。這樣的結果得以省下以往視為必要的過充電保護電路。

今後,正極材料的穩定性日益提高,勢將會促使電池製造廠商充分使用到NiMn等低價的鋰氧化合物材料。

表一 電池製造廠商及其正極材料供應商

電池製造廠商

正極材料製造廠商

Sony

正同化學工業、日亞化學工業

日立Maxell

本莊化學、日本化學工業

GS-Melcotec

本莊化學、日本化學工業

三洋電機

日亞化學工業

松下電池工業

自家製品

TDK/Duracell

Semi-Chemical

日本Moli Energy

NEC、新神戶電機

A&T Battery

旭化成工業

資料來源:CMC公司調查

表二 代表性正極材料的容量與電壓

物質

容量

平均電壓

LiCoO2

140mAh/g

4.1V

LiNiO2

170-210mAh/g

3.9V

LiMn2O4

100-120mAh/g

4.2V

資料來源:CMC公司調查

表三 正極材料價格表

調查時間:199710

正極材料

價格(日元/公斤)

LiCoO2

8000

LiNiO2

5600

LiMn2O4

4000

資料來源:CMC公司調查 

1