東旭光電表示,叉車通常兩班倒運行,需要配備2到3塊鉛酸電池,目前網上國產鉛酸電瓶的價格約600~800元/千瓦時,進口的鉛酸電池價格約900~1300元/千瓦時。石墨烯基鋰離子電池的售價(包括BMS)只要低于1800元/千瓦時,企業(yè)就有動力換用石墨烯基鋰離子電池。

石墨烯基鋰電池

9月16日,東旭光電(000413)在與投資者交流互動時透露,公司生產正極材料的原料為磷酸鐵鋰石墨烯復合物,和目前其他采用石墨烯作為導電劑的廠商完全不同。正極材料顆粒內部電阻是無法改變的,但外阻是可以改變的。石墨烯包覆正極材料顆粒后,可以在顆粒之間形成三維結構,降低外阻,增加電池倍率。

東旭光電介紹說,叉車分為內燃和電動兩種,2018年電動叉車銷量突破17萬臺,市場占比47%,預計2021年電動叉車將達到30萬臺。2021年叉車鋰離子電池銷量可以達到21萬塊,大約2.4萬元/塊,2021年市場規(guī)模有望達到50億元。另外,叉車租賃市場有望從目前的10.56萬臺增長到2021年的23.5萬臺。與此同時,叉車技術也在進步,從內燃式到電動式到未來智能AGV等。電動式和智能AGV替代內燃式叉車,鋰離子電池替代鉛酸電池的趨勢正在延續(xù)。

在價格方面,叉車通常兩班倒運行,需要配備2到3塊鉛酸電池,目前網上國產鉛酸電瓶的價格約600~800元/千瓦時,進口的鉛酸電池價格約900~1300元/千瓦時。石墨烯基鋰離子電池的售價(包括BMS)只要低于1800元/千瓦時,企業(yè)就有動力換用石墨烯基鋰離子電池。

目前普通磷酸鐵鋰電池的電芯價格已經接近600元/千瓦時,石墨烯作為增強項在整體復合材料中占比不高,石墨烯基鋰離子電池成本不會比普通磷酸鐵鋰電池高很多,預計會有較好的毛利。2020年有望是磷酸鐵鋰全面替代鉛酸之年,當磷酸鐵鋰電芯價格跌破600元/千瓦時,初期購置成本有可能低于進口鉛酸電池。公司的石墨烯基鋰離子電池在叉車上應用已經試跑了8個月,叉車領域有望成為石墨烯基鋰離子電池放量的最重要環(huán)節(jié),如果叉車電池可以順利切換為石墨烯鋰離子電池,能夠為公司石墨烯基鋰離子電池銷售打開良好的市場空間。

以下為詳細交流情況:

1、問:目前石墨烯的發(fā)展是否存在困局?

答:石墨烯本身是一個泛用性的改性材料,可應用的傳統(tǒng)工業(yè)領域比較廣泛,會與原有供應鏈上的材料形成競爭。因此,只有在石墨烯綜合應用成本低于原有材料時,即石墨烯材料的性價比足夠高時,其下游應用市場才會打開。

石墨烯的成本與生產工藝相關,其中物理法成本較低,可以生產多層石墨烯(不定層數(shù)),目前已經在導電劑領域大規(guī)模使用。氧化還原法可以制造功能化和符合最終復合材料的定制化石墨烯,通過調整其化學過程從而控制石墨烯的化學特性和結構組成,更好的形成石墨烯在基體材料的分布,進而充分發(fā)揮納米材料的優(yōu)異性能,應用領域眾多。CVD氣相沉積法可以制造較大面積的單層石墨烯,但轉移步驟是工業(yè)化的難點,生產成本雖在大幅下降但依然沒有找到合適的應用場景來消化其產品對應的性價比。懸浮石墨烯是在CVD法的基礎上通過優(yōu)化其轉移步驟和創(chuàng)造性地改變單層碳原子最終的分布結構進而提升性價比的創(chuàng)新方法,這種方法單位面積性價比極高,從應用場景的角度有效實現(xiàn)了CVD單層石墨烯的成功應用。

2、問:東旭光電如何解決困局?

答:公司的石墨烯原材料制備遵循納米材料發(fā)展規(guī)則,即從應用場景出發(fā)充分發(fā)揮原材料的結構和性能特點,真正做到“料有所用”。例如氧化還原法,公司在Hummers法的基礎上進行了改進,可以根據(jù)最終的應用產品的物理和化學特性在含氧量以及層數(shù)上進行精準控制,從而生產出具備工業(yè)化可行性和較高性價比的石墨烯以及石墨烯衍生物,公司目前在該方法上的成本約每公斤千元以下,未來有望通過擴大產能把成本降低到百元以下。再如硅晶圓懸浮石墨烯傳感芯片的制備和生產,也是通過分析在傳感器領域的材料需求特點,比如微型化和陣列化,從而反向倒逼和挖掘CVD石墨烯在結構上的可能和相應解決方案,形成了目前具有鮮明石墨烯特色的懸浮石墨烯傳感芯片技術。因此,公司針對石墨烯粉體+薄膜兩大石墨烯形態(tài)的本身性能和結構特點,已經找到了適合石墨烯產品批量化生產和應用的賽道,有望突破石墨烯發(fā)展的瓶頸。

合同能源管理(EMC)將石墨烯LED燈的優(yōu)點發(fā)揮到最佳

公司2018年實現(xiàn)石墨烯銷售1.8億元,主要來自石墨烯LED照明產品。LED燈與傳統(tǒng)的燈具相比散熱問題比較突出,但LED燈特別是LED路燈又屬于市場發(fā)展的大趨勢。公司在原散熱器上涂敷一層石墨烯,同樣大小的散熱器功率可提升一倍。公司石墨烯LED路燈可以降低路燈體積四分之三,減重三分之二。在北京、杭州等試點地區(qū)使用的石墨烯散熱的LED路燈替代納燈,節(jié)能效果都在70%以上,比傳統(tǒng)LED燈節(jié)能20%左右,同時比傳統(tǒng)的LED燈成本高10%左右。在全生命周期中,成本低于傳統(tǒng)LED燈,但購置成本高可能成為制約產品放量的問題。因此針對購置成本高的問題,公司采用合同能源管理(EMC)的方式與政府簽訂協(xié)議。在鈉燈改造路段,產品初期購置成本由公司承擔,后期根據(jù)協(xié)議與政府分享節(jié)能電費,這樣不僅解決購置成本高的問題,而且還促進了LED產品的銷售,全生命周期節(jié)能的效果也會逐步體現(xiàn)在利潤中。目前公司這部分訂單量已經超過5億元,因為是通過合同能源管理(EMC)的方式做的,收入需分周期確認。

叉車電池應用將石墨烯基鋰離子電池引入動力電池新軌道

公司生產正極材料的原料為磷酸鐵鋰石墨烯復合物,和目前其他采用石墨烯作為導電劑的廠商完全不同。正極材料顆粒內部電阻是無法改變的,但外阻是可以改變的。石墨烯包覆正極材料顆粒后,可以在顆粒之間形成三維結構,降低外阻,增加電池倍率。根據(jù)熱量公式Q=0.24I^2RT,在同等條件下,電阻越低產生的熱量越少,安全性也就更好。在充放電過程中電池材料顆粒結構發(fā)生破壞,中間有一部分是熱引起的,通過石墨烯包覆降低電阻后,循環(huán)壽命可以增加,所以石墨烯電池的功率密度高,倍率性能好,充放電時間短,但成本也會略高于普通磷酸鐵鋰電池。正是基于上述特性,公司找到了新的切入點——電動叉車用鋰離子電池。

叉車有望帶來超過50億的叉車鋰離子電池市場

叉車市場趨勢:全球叉車銷量從過去9年的74萬臺增長到153萬臺,增長率達到9.5%;中國從19萬臺到43萬臺占全球28%,增長率為10.5%。叉車分為內燃和電動兩種,2018年電動叉車銷量突破17萬臺,市場占比47%,預計2021年電動叉車將達到30萬臺。2021年叉車鋰離子電池銷量可以達到21萬塊,大約2.4萬元/塊,2021年市場規(guī)模有望達到50億元。另外,叉車租賃市場有望從目前的10.56萬臺增長到2021年的23.5萬臺。與此同時,叉車技術也在進步,從內燃式到電動式到未來智能AGV等。電動式和智能AGV替代內燃式叉車,鋰離子電池替代鉛酸電池的趨勢正在延續(xù)。燃油叉車一天的工作需要使用柴油約50升,柴油7元/升,一天需要燃油費350元。改用電動叉車后,電的成本不到30元。一年下來可以節(jié)省9萬元以上。如果采用鉛酸電池,叉車通常兩班倒運行,需要配備2到3塊鉛酸電池,目前網上國產鉛酸電瓶的價格約600~800元/千瓦時,進口的鉛酸電池價格約900~1300元/千瓦時。石墨烯基鋰離子電池的售價(包括BMS)只要低于1800元/千瓦時,企業(yè)就有動力換用石墨烯基鋰離子電池。

目前普通磷酸鐵鋰電池的電芯價格已經接近600元/千瓦時,石墨烯作為增強項在整體復合材料中占比不高,石墨烯基鋰離子電池成本不會比普通磷酸鐵鋰電池高很多,預計會有較好的毛利。2020年有望是磷酸鐵鋰全面替代鉛酸之年,當磷酸鐵鋰電芯價格跌破600元/千瓦時,初期購置成本有可能低于進口鉛酸電池。公司的石墨烯基鋰離子電池在叉車上應用已經試跑了8個月,叉車領域有望成為石墨烯基鋰離子電池放量的最重要環(huán)節(jié),如果叉車電池可以順利切換為石墨烯鋰離子電池,能夠為公司石墨烯基鋰離子電池銷售打開良好的市場空間。也能促使石墨烯的制備正式進入工業(yè)化階段,降低石墨烯的制備成本,為石墨烯其他應用場景打開大門。

3、問:公司為什么做石墨烯基叉車鋰離子電池?

答:公司做石墨烯基叉車鋰離子電池主要是從市場需求角度出發(fā),解決客戶痛點。公司生產的正極材料以通用磷酸鐵鋰為原材料,采用石墨烯包覆處理,然后生產制作成石墨烯基鋰離子電池。電池的功率密度高,倍率性能好,能量密度沒有顯著提升。叉車一般來說一個班8小時,其中平均開車時間5小時,休息3小時,在抬升,載重時需要功率大。因此,需要大功率、充電快的電池作為其動力電池,但對電池能量密度要求不高,恰與石墨烯作為導電劑的磷酸鐵鋰電池特性完美匹配。

4、問:叉車鋰離子電池市場發(fā)展趨勢如何,是否會與比亞迪形成競爭?

答:叉車鋰離子電池市場發(fā)展趨勢前面我們已經談到了市場空間很大。叉車技術在進步,從電動式和智能AGV替代內燃式,鋰離子電池替代鉛酸電池的趨勢還在延續(xù)。比亞迪已經開始大舉進入叉車市場,其自己生產叉車鋰電池,但不外供。今后我們作為一家獨立的叉車鋰電池供應商,會跟其他的電動叉車主機廠合作,配套提供電池,供他們生產出鋰電池叉車。目前來看,我們不會與比亞迪產生競爭關系。

5、問:叉車鋰離子電池的應用有哪些障礙,公司如何應對?

答:目前叉車鋰電池行業(yè)存在幾個問題:1)電芯專業(yè)化;2)BMS專業(yè)化;3)智能管理專業(yè)化。叉車的電池要求和普通汽車電池要求不一樣,叉車的電池電壓比普通汽車電池電壓低,電流大,能量密度需求低,倍率性能高,啟停頻率高,峰值電流對電池沖擊大。此外,工況惡劣,需要堆疊,經常拆換,供應鏈不全,沒有專業(yè)的BMS機構等。

我們的叉車鋰離子電池可以有效應對上述問題。我們自己生產電池支架和電池殼,支架可以自由組合,滿足不同的叉車企業(yè),同時根據(jù)模組大小并入不同的電芯。組合式支架設計,上部壓力通過電芯鋁殼向下傳遞,有效保護極耳,安全性好。模組可以通過螺母懸掛。石墨烯叉車鋰離子電池采用集成智能電池管理系統(tǒng)BMS,專門針對叉車工況進行優(yōu)化。

6、問:公司的石墨烯其他應用有哪些?

答:東旭光電與曼徹斯特大學合資成立RIPTRON,制造、發(fā)展和銷售懸浮石墨烯傳感芯片和相關傳感器。懸浮石墨烯結構相比非懸浮石墨烯結構,其電子遷移率提升在10倍以上,為傳感器的核心性能提升帶來了新的機遇,同時通過轉移而實現(xiàn)的陣列化結構,為物聯(lián)網傳感和電子鼻應用的實現(xiàn)提供了基礎。另外,石墨烯的高度化學可修飾性,可以在同一傳感器上進行多種氣體傳感的定向設計和制造,為基于該技術的傳感應用創(chuàng)造了豐富的應用場景,比如生物、健康、安防等等。未來,可進一步集成聲、光、電、熱等傳感功能。懸浮石墨烯技術的石墨烯傳感器體積遠小于普通傳感器,可以放進手機中使用,實現(xiàn)懸浮石墨烯傳感芯片的大傳感集成應用。此外,公司石墨烯電暖器正在推廣,目前大多取決于政府的推廣和選用。2018年公司旗下北京旭碳新材料已經在全國安裝了3萬8千多臺石墨烯新型采暖設備,涉及1萬1千多民戶。

7、問:薄膜石墨烯在傳感器方面有何應用?

答:懸浮石墨烯晶圓的方式做薄膜石墨烯,靈敏度比CVD高10倍以上。電子遷移率高,對各種傳感需求都能滿足,靈敏度高,石墨烯的可修飾性高,可以在同一傳感器上進行多種傳感,如聲、光、電、熱、氣體等,未來可做集成大傳感器。

8、問:公司叉車電池和充電寶電芯有何區(qū)別?

答:叉車用電芯是在充電寶用的電芯基礎上進行了優(yōu)化和改進,主要匹配動力電池對電芯的需求,例如叉車用石墨烯基鋰離子電芯是方形鋁殼電芯,單體容量大,這樣在開發(fā)大容量電池系統(tǒng)時,串并的電芯數(shù)量顯著降低,提高了產品的可靠性和穩(wěn)定性。而充電寶電芯采用了主流的18650電芯。但他們都具備充放電倍率快,循環(huán)壽命長的特點,這些全部是源于石墨烯包覆電池材料的優(yōu)良性能。

9、問:公司未來在石墨烯產業(yè)應用方面的推廣如何?

答:石墨烯未來具有廣闊的推廣應用前景,作為一種新材料,在短短幾年的時間取得了較快的發(fā)展。公司未來將以內生外延并合的方式加強石墨烯產品的研發(fā)、應用與推廣。公司將結合已有的高工藝智能制造和集成營銷的優(yōu)勢,推動石墨烯業(yè)務與其他業(yè)務形成產業(yè)協(xié)同。事實上,公司已經明確了“電燈熱芯”高附加值產業(yè)化應用發(fā)展的實現(xiàn)路徑?!半姛魺嵝尽狈謩e對應石墨烯基鋰離子電池、石墨烯節(jié)能照明、石墨烯熱管理和懸浮石墨烯傳感芯片四個重要產業(yè)方向,而懸浮石墨烯傳感芯片正是東旭光電與曼徹斯特大學合作的新“結晶”。

[責任編輯:張倩]

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