非常新能源铝电池项目的产业化展开的分析报告v1.1

Posted 2020-10-08

非常新能源铝电池项目的产业化展开的分析报告v1.1

 

负责人：魏伟

合伙人：王春光

签约员工：史晓乐、史海清、陈正旺

 

 

摘要：

本小组针对福建台州非常新能源铝电池项目的产业化展开的分析报告，并对产业进行分析研究，我们要判断此行业的前景和公司实力是否匹配，来决定我们投资就业的研究价值。

 

进度看板

ü  魏伟     ---   铝离子关键技术的资料收集和整理

ü  王春光   ---   太阳能储能的资料收集

ü  史晓乐   ---   铝空气电池前景分析

ü  史海清   ---   收集储能资料并分析初步结论

ü  陈正旺   ---   太阳能储能的资料整理

 

项目分析目标：

1、         项目目标：该公司能否提供非常具有前景的就业及风险评估，目前认为该公司非常有前景,大规模快速量产需要排除哪些障碍做哪些工作？关注技术线路竞争对手的动态优势。

2、         关键技术的详细分析：其中包括资料收集、整理和初步结论、讨论及评价等。

3、         公司拥有的重要资源调查：①当地政府支持?

②技术迭代能力?

③上游合作程度?

④当前如何逐步养活自己?

⑤风险控制和转嫁能力分析

⑥成本控制能力和企业经营能力分析

4、         重要岗位技能分析报告,目标是让其HR自愧不如

5、         考虑产品代理的可行性

 

目录

一、公司简介... 3

二、新能源常用资料... 3

三、多国给出禁售燃油汽车时间表... 5

四、新技术突破 太阳能大规模储能将成为现实吗？... 5

五、铝离子技术现状... 6

六、国内外铝空气电池产业化现状... 8

六、铝空气电池前景... 9

七、铝空气电池不足之处... 9

八、铝空气电池产业化的难点... 10

九、铝空气电池工作原理... 11

十、铝电池技术取得大幅突破后会颠覆哪些行业？... 12

 

 

一、公司简介

台州非常新能源科技有限公司（简称：非常新能源）位于浙江省台州市椒江区体育场路东段488号，始建于2012年6月，是一家集金属空气燃料电池关键材料和电池系统的研发、生产与销售于一体的高新技术企业，电池系统主要包括铝空气电池和镁空气电池。

非常新能源占地面积广阔，包括实验室、生产车间以及办公区。其中实验室对材料的电化学性能表征和电池性能进行测试，生产车间进行空气电极、金属阳极的生产。我们生成的空气电极单位面积放电密度由120mA/cm2提高到280mA/cm2，已达到国外同类产品水平。目前我们已经建成国内第一条连续化空气电极生产线，全部采用国产原材料，突破了杜邦公司Teflon膜专利的限制。在金属阳极的配比、电解液配比以及电池结构的设计上，均有独到的设计专利为依托，形成了从催化剂制备、空气电极生产到电池系统生产的完整产业链。目前空气电极的日生产能力达到100平米，电池年生产能力达到2千万Ah。

非常新能源现有员工近40人，有一支以博士、硕士为主的高素质科研队伍，在金属空气电池制造领域有十多年的从业经历，具有丰富的理论知识和实践经验，对于氧 气还原催化剂、金属阳极以及空气电极的性能、生产工艺有非常深入的研究，并取得了一系列重要的研究成果，其中包括数项国内和国际专利授权，形成了具有自主 知识产权的核心技术体系。本公司求才若渴，注重员工的成长与提升，并给予员工多方面的技能培养和充分的发展空间。在这里，员工能感受到和谐积极的工作氛围 以及企业对人才的人文关怀。

二、新能源常用资料

全球电动化的时代已经开启，中国作为一个能源生产和消费大国，新能源、新动能无疑是中国经济的新希望所在。中国电池新能源行业是我们共同的事业，值得我们这一代人用一生去奋斗！

2017年，许多国家公布了全面禁售燃油汽车的时间表，预计今年全球电动汽车销量将首次突破百万辆。2017年，中国的新能源汽车产业也从“导入期”走向“发展初期”，新能源汽车产销也逐步走强，成为全球新能源汽车最大的增量市场。中汽协发布的最新数据显示，1-7月，我国新能源汽车产销分别完成27.2万辆和25.1万辆。

新能源汽车发展的核心在于动力电池，电池材料则是动力电池的根本，正极材料则是锂电池最核心和占比成本最高的部分。中国有色金属工业协会锂业分会发布的数据显示，2016年，正极材料的市场规模达到了194亿元，同比增长44.5%，正极材料的增长主要受到新能源汽车增长带动，产量也同比增加了30%，其中磷酸铁锂7.4万吨，钴酸锂5.1万吨，镍钴锰酸锂6.5万吨，锰酸锂2.6万吨，我们预计，2017年正极材料产量预计可达27万吨左右，增长率在25%左右。

我们也应该看到，随着新能源汽车补贴新政的出台，2017年补贴比例减少了40%以上，动力电池企业的降成本压力激增。虽然目前电池厂的电池路线向三元转型的趋势越来越明显，但原材料价格上涨以及生产时必须的酸碱材料价格上涨，也导致了三元电池原材料——钴的价格易涨难跌。

磷酸铁锂电池原料丰富、价格相比其他材料来比较低廉、对环境友好，加上较好的循环性能和高安全性，在新能源汽车和储能领域，仍有较好的市场应用前景。

最新数据显示，7月份磷酸铁锂电池装机1.28GWh，占比53.32%,今年首次超过三元电池而成为月用量最大的一类电池，磷酸铁锂电池主要用在纯电动客车市场，7月份该市场827.8MWh中，磷酸铁锂电池占比高达96%；此外，磷酸铁锂电池在纯电动乘用车市场还有较大规模的应用，占据了该市场电池装机量的36%。

另外，锂电池的主流应用市场已从3C消费类小型电池转向动力电池以及储能电池领域。未来几年，锂电池市场规模增长的最大动力确定无疑将来自电动汽车市场。相比动力电池市场，储能锂电池发展处于市场导入阶段，但可以预见，储能市场容量极大。相关数据显示，近5年，全球储能行业的年复合增长率达到193％，预计未来10年，我国储能市场的容量将达到1000亿美元。未来随着技术成熟和政策放开，锂电池有望逐渐抢占铅酸、铅炭、钒钛液流电池等储能电池的市场份额。

在正极材料领域，我国已经在产能上占据明显优势，但也存在中低端正极材料产能过剩、缺乏技术水平较高的龙头公司等劣势。

 

三、多国给出禁售燃油汽车时间表

　目前，已经有包括荷兰、德国、法国和英国等多个国家公布禁售燃油车时间表。

　2015年8月，美国加州空气资源委员会主席Mary Nichols称，加州可能将在2030年禁止传统燃油车上市销售。

　2016年4月，荷兰劳工党（LabourPVdA）公开提案，要求从2025年开始禁止在荷兰本国销售传统的汽油和柴油汽车，从而确保在2025年之后所有新车都是新能源汽车。

　2016年5月，根据挪威报纸《DagensN?ringsliv》报道，挪威的四个主要政党一致同意从2025年起禁止燃油汽车销售，但这还不是最终的决定。

　2016年10月，据德国《明镜周刊》报道，德国联邦参议院以多票通过了2030年后禁售传统内燃机汽车的提案。参议院建议德国立法者敦促其它欧盟成员国接受这一建议，2030年后只允许零排放汽车上路。

　2017年6月，印度能源部门在一篇博文中表示，计划在2030年禁售燃油汽车，并且至2020年印度每年销售600至700万辆电动汽车。

　2017年7月，法国能源部长尼古拉斯·霍洛（Nicolas Hulot）表示，为实现《巴黎协定》目标，法国计划从2040年开始，全面停止出售汽油车和柴油车。

　2017年7月，英国政府宣布将于2040年起全面禁售汽油和柴油汽车，届时市场上只允许电动汽车等新能源环保车辆销售。英国环境、食品和农村事务部公布的解决道路污染计划显示，英国政府将确保2050年道路上不再有汽油和柴油车行驶

 

四、新技术突破 太阳能大规模储能将成为现实吗？

斯坦福大学研究人员在不同温度条件下测试三种金属氧化物，分别是钒酸铋、氧化钛和氧化铁，所获结果超出预想：温度升高时，电子通过这三种氧化物的速率加快，所产生的氢气和氧气量相应增加。而以阳光加热金属氧化物，所产生的氢气可以增加一倍。

三种金属氧化物中，加热钒酸铋取得的效果最为明显。研究人员推测加热其他金属氧化物可能同样有效，后续研究将测试更多材料。

　斯坦福大学材料科学和工程系助理教授阙宗仰主持这项研究。他与同事们相信，这一研究突破或许可以让太阳能电池大规模储存能量成为现实，改变人类生产、储存和消耗能源的方式。

　阙宗仰专家说：“综合利用热量和阳光，以金属氧化物为转换材料，借助对水分子的分解，高效储存太阳取之不尽的能量，可以按需供应能源。”

　金属氧化物之所以现阶段没有被用于制作太阳能电池，是因为光电转换效率低于硅，尤其在可见光和紫外线范围内。但是，阙宗仰介绍，硅太阳能电池只能利用阳光所携能量中相当小的一部分。

　此前，研究者普遍认为金属氧化物太阳能电池与硅太阳能电池一样，温度升高时转换效率会降低。这项研究不仅消除这一“误解”，而且得出完全相反结论。金属氧化物成本远低于硅，且来源丰富、加工简单，应用前景值得期待。

 

五、铝离子技术现状

以铝离子为基础材料的二次电池，提供了低成本、低易燃性，且具有three-electron-redox 使之有较高能量密度。

在此研究中，铝离子电池的负极材料为铝 、正极材料为石墨，工作原理是藉由电池内部负极铝离子往返正极石墨材料之间的反应产生电能，电解液使用具不可燃性质的离子液体。放电电压可达 2V、能量密度 70 mAh╱g、库伦效率 (Coulombic Efficiency，CE，电池放电量与同循环过程中的充电量比) 为 98%、在电流密度为 4,000 mA╱g 的条件下，充电速度可快达一分钟以内，且循环寿命高达 7,500次。

在此研究的设计上，正极材料为 3D 的石墨泡沫 (graphitic-foam) 型态，且厚度很薄 (~17 μm) 能维持整体的可挠性，此结构具有足够且均匀的孔隙利于离子通过，并加快铝离子在正负极之间往来的速度，提升反应速率、降低电池内阻，此正极材料正是使铝离子电池能追上锂离子电池的重要因素。且负极材料用的是可挠式的铝箔 (~15-250 μm)，能使铝离子电池的实际应用范围更广泛。

铝离子电池的规格相较过往有大幅的进展，并具备锂离子电池没有的优点：铝离子电池的循环寿命 7,500 次远高于锂离子电池的 1,000 次、每个铝离子携带电荷是锂离子的三倍、铝材料较锂材料便宜、铝箔可挠等。然而，铝离子电池提供的电压离日常多数电子产品所使用的 5V 还有一段距离，电池容量也尚未达到锂离子标准 (约为锂离子电池的三分之一)。

反观，Zhang 等 (2016) 发表「A Novel Aluminum–Graphite Dual-Ion Battery」(Advanced
Energy Materials | doi: 10.1002/aenm.201502588 View) 报道一种新型的低成本铝石墨双离子电池。电池表现出约 100 mAh╱g 的可逆容量和 200 次充放电循环后的 88％ 的容量保持率。铝-石墨电池包估计在功率密度 1,200 W╱kg 可达 150 Wh╱kg 的能量密度，这比大多数商业锂离子电池高约 50％。

本文的负极采用了 Al 代替石墨，这样在电解液上的选择上可以不使用 EC，而显然 EMC 电解液对高压的性能肯定是优于 EMC 的。其次，CV 图可以看到电压平台约从 4-5V，其本质并非一种铝离子电池，而更应归类为「双离子电池」。铝离子电池可以理解为以 AlCl4- 进行扩散和输运，而这里的 dual-ion battery 应该是 Li+ 和 PF6-，而电解液中的离子也是活性物质的一部分。有别于锂离子电池中电解质层主要充当电子传输的介质，双离子电池中电解液可以看作活性物质的一部分，需要提供充足的离子以供反应。

从 70 mAh╱g 提升到 100 mAh╱g，且可以从 2V 提升到 3.8-4.6V 是个亮点。但库伦效率及循环寿命都变差了，这表示距离商品化还有很长的道路要走。三十年来，对于铝离子电池的研究常遭遇到以下问题：
1) 使用一段时间后正极材料碎裂、电池放电电压过低 (0.55V)；
2) 电容行为不稳定 (1.1~0.2V或1.8-0.8V)；
3) 电容寿命过低，在 100 个循环 (cycle) 内下降程度广为 26-85%；以及
4) 其循环寿命 (cycle life) 小于 100 周期等。

铝电池的优点：
1) 快速：充电只要一分钟；
2) 耐久：可充放电一万次，远超过锂电池的一千次；
3) 安全：可凹折，稳定，将铝电池钻透，不但未着火，还能运作。

而铝电池的缺点：
1) 电压：铝电池电压约 2 伏特，比智能手机锂电池普遍电压为 3.7 伏特或 4 伏特低；
2) 体积：电池体积尚无法比锂电池小，目前无法取代手机电池。

六、国内外铝空气电池产业化现状

　　2015年，美国铝业公司与以色列Phinergy公司在位于蒙特利尔的维伦纽夫赛车场展示了装配有100公斤重铝空气电池的赛车可行驶1600公里的世界纪录，许多媒体都做出“铝空气电池是传统电池秒杀者”的报道。

　　目前国内涉及到铝空气电池的企业主要有三家，分别是空天科技、云铝股份和中国动力。

　　空天科技有限公司是一家专业从事铝空气电池的研发高科技企业。据悉，空天科技联合天津大学，研究攻克了铝阳极放电中途钝化与自放电大、空气电极催化剂催化效率低与价格高三大核心技术难题，以及空气电极防水膜“冒汗”漏液等技术难题，掌握了具有自主知识产权的电池制造核心技术。其开发的铝空气电池具有功率密度高、比能量高、寿命长、对环境无污染、安全、成本低等特点，研制出了100W、200W、500W、1kW、3kW、5kW等不同功率等级的铝空气电池模块，并初步形成了产业化格局。

　　2016年10月22日，云铝股份与创能公司合资成立云南云铝慧创绿能电池有限公司，新公司将投资建设20MW（兆瓦）铝空气电池生产线，具备20万台/年电源产品的生产能力。

　　中国动力与PHINERGY成立合资公司，计划在大巴、旅游车、物流汽车及运动型多用途汽车等电动车型推广铝空气电池。

　　另外，北京大学-台州金属燃料电池研究中心在铝空气电池研发方面已走在全国前列，并开始实现产业化生产。该公司已与吉利汽车研究院合作，并在吉利熊猫车上进行了路试，目前为止，该公司是国内唯一一家可以使用铝空气电池驱动电动车而续航里程远大于采用锂电池的公司。

2016年11月8日，德阳东深新能源科技有限公司1000台铝空气金属燃料UPS（不间断电源）正式下线，这些铝空气电池将被用于德阳铁塔基站备用电源，代替原来的柴油发电机和铅酸电池。据悉，这是全国首次铝空气电池的商业化推广。

六、铝空气电池前景

　　我组认为铝空气电池不一定很快就可以商业化，我们认为铝空电池目前要实现商业化，难度非常的大。

　　第一，关键技术未取得突破，空气电极极化和氢氧化铝沉降等问题是影响金属空气电池走向市场化的重要障碍，铝空气电池性能的提高遇到很大的瓶颈，目前尚处于实验室阶段。

　　第二，国内现在还不具备铝空气电池商业化的条件。现在国内做铝空气电池的企业比较少，这些企业根本支撑不起整个产业链。

　　当然铝空气电池的优势摆在那里，无论是那吓人的能量密度，还是安全性，环保性都具有无可比拟的优势，所以用一句话概括就是“前景是光明的，道路是曲折的”。

七、铝空气电池不足之处

l  虽然它含有高的比能量，但比功率较低，

l  充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大。

l  需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

l  空气电极开始一段时间性能很好，但是放电一段时间后性能会急剧下降。放电后段内阻增大。

l  铝空电池中阳极的自腐蚀（即阳极的析氢）。铝空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢，这不仅会导致阳极材料的过度消耗，而且还会增加电池内部的电学损耗，因而严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。以往解决以上问题的方法主要是将高纯度金属铝中掺杂特定的合金元素以提高金属铝阳极耐腐蚀性，或者在电解质中添加腐蚀抑制剂。Phinergy公司方面表示，已开发出一种金属铝阳极专有生产工艺，该工艺可以提高金属铝的能量利用，并降低不必要的化学反应能量消耗。

l  Phinergy铝空气电池的空气阴极配备有专用的银基催化剂，价格较高。

l  制造铝用 氧化铝融盐电解法，能量转化效率低，导致价格较高。电解铝的生产成本构成中，电力成本约占40%，生产一吨电解铝平均1.38万度电，电解铝的用电成本大约在0.4元左右。

八、铝空气电池产业化的难点

我认为铝空气电池的产业化难点在于结构设计，催化剂筛选和电解液筛选。

铝空气电池，快速换电可以解决电动车充电速度的问题。技术成熟后有可能应用在可换电 电动汽车上，应该比氢燃料电池便宜。
铝空气电池作为非充电电池，早在20世纪60年代便已问世，并具有非常高的能量密度。铝空气电池由催化空气阴极、电解质和金属铝阳极组成。
一个铝氧化成铝离子，释放3个电子，比锂强。按照电能/体积-重量计算，能量密度比锂电高。但是氧化成氧化铝后体积会膨胀，密度会降低。如果压实氧化铝，铝接触不到氧气，反应速率会下降。（理论比能量可达8100Wh/kg，仅次于锂-空气电池的13.0千瓦时/千克，2014年的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，仍然是锂电池的2倍。）
特斯拉的专利技术也在瞄准金属空气电池，该专利描述了此电池组由锂离子和金属空气电池（lithium-ion and metal-air）组成，充一次电可以让汽车行驶距离达400英里（约合650公里）。特斯拉的“增程混合动力电池组系统”包含标准的锂离子电池组、控制器和常规电动机，还另配有一个金属空气化学电池组。锂离子电池组直接给车供电，金属空气电池组为锂离子电池组提供电能。在特斯拉的专利设计中，金属空气电池组基本上取代了增程式内燃机。
以色列Phinergy公司开发出的铝-空气电池的空气阴极配备有专用的银基催化剂，其采用了独特的创新结构，该结构可以使氧气顺利通过，而可以将二氧化碳阻隔在外。通过该创新结构，Phinergy铝-空气电池的空气阴极可以有效避免碱在正极的碳化问题，其工作寿命也因此可以达到数千小时。铝的氧化反应在铝暴露在空气中时会自然发生，表面的氧化铝会阻止深层的铝继续发生反应，新电池采用的新技术则包含了电解质（KOH溶液？）可溶解表面氧化层，使反应持续进行。
Phinergy铝空气电池中共包含50块铝板，其中每一块铝板所产生的能量都可以单独驱动汽车行驶20英里，因此整个Phinergy铝空气电池的续航里程可以达到1000英里（约合1600千米）。另外，Phinergy铝空气电池也已经成功集成应用到汽车中。除应用在电动汽车行业中外，空气电池还可以应用于固定能源应用，如医院、数据中心用商业应急发电机，通用发电机以及可移动房屋、无人驾驶汽车等国防应用等。

九、铝空气电池工作原理

铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al（含铝99.99%）为负极、氧为正极，以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在EV上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池。

比能量大--铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，2014年的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，但也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。采用铝空气电池后，车辆能够明显地提高续驶里程，国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。

质量轻--我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12%。由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。

铝没有毒性和危险性--铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

十、铝电池技术取得大幅突破后会颠覆哪些行业？

?  1、能优化能源结构，首先发电技术不突破的前提下，当前电能最大的问题就是输电问题，国家建那么多高压线为了啥？不就是为了能够把电从电厂运到用电的城市么。如果真搞定，假设上海1天需要个集装箱那么大，10吨重，那么也完全可以每天从资源丰富的雅鲁藏布江运到1个集装箱到上海了，只要需要用电的螺旋桨飞机来运就可以。另外完全可以在石油产地直接把油给发电了，空运到我国就可以。俄罗斯和美国加拿大和澳大利亚将可能成为世界能源大输出国，因为他们完全可以在国土偏远的海滨地区建设大规模的核电站集群（因为当前核电技术必须要在海边，如果内陆核电技术大范围普及，那么铀矿大国将立马成为能源大国），然后统一通过港口将电运输到世界各地。

?  2、太阳能的功率是非常低的，没必要去发展，而且多晶硅还污染环境。这个电池技术是标准的喝点之友，以后买车直接标配电池。买车的时候可以直接配1万公里，3万公里，10万公里配置等等。

?  3、会对全行业都造成冲击。当前的受限于输电技术，我们浪费了大量的资源去运输石油。有了方便的能源，完全可以在原料产地直接就地生产。以前山西煤要运到南方发电专门修了铁路，以后都没必要了，直接高速公路或者是飞机运过去就可以了。两三辆汽车解决一个上海市问题，还修铁路干啥。

?  4、农业将得到大幅度发展，因为电能变便宜了，完全可以在城市高楼里面种菜，无土栽培就可以。跟以色列人一样干。24小时都有电来照明。

?  5、其他行业成本都降大范围降低，当前的发电厂都是白天负荷不够，晚上没人用电。以后晚上的电可以直接存起来，白天用。抽水蓄能电站就不用修了。

?  6、中石化中石油基本倒闭，取而代之的是中电池，传统石油公司转型为石油深加工，从石油中提取各种其他玩意。

?  7、房地产也会被冲击，直接破产不足为过，任何一个做房产的人都明白，房子之所以之前是因为地段。地段之所以之前的因素只有一个：交通。明白这个道理大家就能明白北上广房子为啥那么值钱了，因为他们修了四通八达的地铁网络，人们可以很方便的在城区里面流动（只要不想开车装逼），而不是像杭州那样只有一条破地铁，还绕着走。所以杭州边缘地区的房价涨不动是有他原因的，如果杭州能够做到从滨江，萧山，余杭几个地区都能1小时以内到达，那行了，所有城区房子立马都到4万。但是有了足够的电以后，这一点很容易办到，首先地铁便宜了。其次修地铁也便宜了。再次修路的成本也会降低很多，当前修高架只修一层，不能修双层甚至三层高架的主要原因是：修双层高架材料成本太高。但是有了足够的电以后，就可以大幅度降低这个成本。有人会说你竟瞎扯淡，修路最大的成本是拆迁费。但是有足够的电以后，和解决地皮费问题以后，以前10个亿可以修三公里的单层高架可能修成双层的呀。因为水泥钢筋等成本大都是能源费的。