锂离子电池及其电极材料大规模应用的瓶颈.doc

锂离子电池及其电极材料大规模应用的瓶颈1、 锂离子电池产业亟待突破技术瓶颈中国电池工业协会曹先生表示，用电低谷时进行储能，峰值时释放电能，智能电网和锂电池的有效衔接，是资源利用最高效的模式 国家质检总局的数据显示，目前，中国是世界最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国，锂电产品已经占到全球40的市场份额。仅2009年，国内出口可充电锂电池3269亿只、出口总额1081亿美元，出口一次性锂电池07598亿只、出口总额508亿美元。不仅如此，这组数字从2006年至今，每年都在以20%30%的速度增加着。 中国消费者对锂电池的认知始于手机，就是因为有了它，“大哥大”才能从手里拿着到兜里揣着，体积缩小的同时，还拥有了更长的待机时间。其实，锂电池还有更为辉煌的成就，比如，心脏起搏器就是因为运用了锂亚原电池，才拥有了自放电率低、放电电压平缓的特点，使得起搏器植入人体长期使用成为可能。 今天，伴随微电子技术的发展，小型化设备日益增多，手机、笔记本电脑、电动工具、路灯备用电源、航灯、家用小电器上等等，无处不见锂电池的身影。锂电池凭着储量大、轻巧、可反复充电、无污染（不含重金属镉）等优势，迅速淘汰了镍镉、镍氢等电池技术，独占市场鳌头。 锂电池发展瓶颈 和过去粗放型经济中很多产业一样，中国锂电池能够迅速占领国际市场的法宝也是低成本。对此无可奈何的美国政府甚至编出些“锂电池需按危险品进行包装”的花招，想法设法给中国锂电池出口增加成本和门槛。暂且不去理会外人如何捣乱，中国锂电池在短短十余年地快速发展中，自己也存在着或多或少的硬伤。撇开锂电池的材料和生产设备不谈，我们国家锂电池的技术水平和国际上是同步的，我们才十几年的发展，因此这点是值得宣传的。但同时也说明，在技术水平和生产设备等方面，我们还是被其他国家牵着鼻子走。据了解，如果问题存在于生产设备和工艺流程方面，我国还可以仰仗进口和半人工的方式来解决，即便是高额的进口设备费用，仍可以依*低廉的人工成本进行摊薄。而在生产锂电池的材料方面，如隔膜、电池外表钢壳冲压材料等还依*进口的话，不但成本陡然而生、并受制于其他国家，更给一些质量低劣的进口材料打开口子，最终反过来影响中国锂电池的品牌形象。 此外，由于微电子产品的自主品牌少，锂电池企业多服务于海外客户，因此客户产品的每一次调整，我国的锂电池生产企业就必须更改生产线的相关标准，而且在很多方面海外公司的要求都非常苛刻。保定风帆新能源公司（风帆蓄电池唯一全资子公司）市场部副经理潘晶告诉证券日报记者，“客户的要求肯定是要遵守的，我们公司几乎通过了所有国际通行的认证标准。”即便如此，综合国际标准、进口材料、技术水平等多方面的因素，中国的锂电池还是给人低端、廉价的第一印象。潘晶给记者算了一笔账，“笔记本电脑锂电池18650型号中的一根电芯，三星可以卖到3.65美元，而我国企业仅卖到1.8美元，中国企业生产这样一个电芯的利润最多只能达到7%10%，相比之下，三星的利润就可想而知了。” 在锂电池自身发展的瓶颈方面，曹先生举例说，“风电、光伏对锂电池的材料要求很高，如沙漠环境下的耐高温性能，再比如海上风电的耐低温性能。”潘晶也告诉记者，“锂电池的适应环境为零下20度60度，具体到我国南方北方的温差，都会对产品本身性能起到一些影响。”与此同时，更为广阔的市场对锂电池容积、反复充电能力、快速充电能力都提出了更严格的标准，而刚刚才适应了微电子产品对体积、容积的要求后的锂电池，马上就得顺应市场需求的发展，快速提升一系列的技术指标，这本身就是一大难题。 2. 浅析我国锂离子电池产业的发展瓶颈锂电池属于高成长行业，生产线需要经常变动，没有一定的资金、规模和科技实力的公司是难以立足的。短期内若无国家的倾斜扶持，无法培养一些具有国际竞争力的重点企业，弯道超车的理想有可能会成为梦想。锂离子电池是电动汽车的核心部件，其价格在很大程度上决定着新能源汽车的普及程度。近日，日本新能源产业技术开发机构(NEDO)发布预测，2015年车载锂电池成本将下降到3万日元/kWh(约2502人民币/kWh)，只有目前价格的1/3.而据中国科学院物理研究所研究员黄学杰在某行业论坛上表示，目前我国锂电池成本几近5000元人民币/kWh，2015年的目标是达到3000元人民币/kWh，与日本还存在一定差距。据业内人士表示，锂电池的成本问题始终披着一层神秘的面纱，不为外界所知。其居高不下的价格，给新能源汽车发展前景也蒙上了阴影。(1) 电池成本是瓶颈据业内人士透露，电池是新能源汽车产业链中最重要的一环。目前业内电池成本所占整车价格比例一般为25%30%，有些车型甚至达到50%.电池成本的高低基本决定了整车在市场中的价格竞争力强弱。中国电池工业协会官网公开数据查询表明，目前锂电池的生产可拆分为五个部分，分别是隔膜部分、电解液部分、正极材料部分、负极材料部分及铜箔、铝箔、添加液等电池制造与封装的附属配件组成部分。目前隔膜、电解液、正极材料、负极材料这四个部分总共占到锂电池成本的85%，分别约为25%、15%、30%、15%.锂离子电池价格的居高不下，很大程度上是该行业还没有形成产业化，批量少、生产线不足、装备科技含量低、低端产品重复建设等均制约了其发展。另外，附属配件、负极材料目前国内企业已经实现批量生产，拥有自主知识产权。但是占电池成本约70%的电解液、隔膜与正极材料依然依靠进口，特别是在高端市场尤其突出。隔膜是锂电材料中技术含量最高的高附加值材料，隔膜的性能优劣，直接影响电池的容量、循环及安全性能等特性。国内只有三家公司星源科技、金辉高科、格瑞恩，像比亚迪、力神等知名企业依然依靠进口国际产品。目前隔膜材料市场前景看似很好，但是在国际上拥有发言权的基本上只有日本Asahi(旭化成工业株式会社、Tonen(东燃化学株式会社)，韩国的SK公司、WIDE公司、Finepol公司，美国Celgard公司以及英国N-Tech公司等国际巨头，这些企业基本垄断全球市场。而目前在国内大量使用的磷酸铁锂电池领域，其材料使用中所涉及的三大核心技术专利牢牢掌握在加拿大Phostech公司和美国威能公司手中。(2) 老伤疤：不掌握核心技术目前锂离子电池的核心技术基本上处于卖方市场，核心的东西是买不来的。电解液号称锂电池的血液，而六氟磷酸锂是生产电解液的最主要原材料，其占电解液成本的50%左右。目前全球范围内只有中国、日本实现了六氟磷酸锂产业化。可是我国主要依赖进口，由于生产技术难度非常高，在国际上主要由关东电化学工业、森田化学等几家日本企业垄断。国内只有金光高科有限公司、天津化工设计研究院、天津金牛等少数企业能生产，但产能较少,品质与国外也存在很大差距。目前，国产隔离膜相比国外优秀隔离膜的主要区别在国产的一致性差，使用国产隔离膜会导致电池质量不稳定。虽然有少数企业称专利没有问题，但里面有很多复杂的问题有待解决。美国威能公司已开始在国内布局，现已在苏州成立了两家公司，只生产电池成品，业内未见技术输出计划，且其产品基本是用于对国外高端客户的出口，很难对国内技术水平带来较大提升。自2009年初国家将新能源汽车发展定位产业发展后，国内锂电池工厂如雨后春笋般在全国遍地开花。目前国内做锂电池的厂家表面上有数百家，可真正具备整套动力电池生产能力的只有2030家。据国海证券锂电池材料行业研究报告公开分析数据显示，目前锂电池材料行业瓶颈较高，国内目前正极、负极处于供需平衡状态，电解液、隔膜为技术含量最高的环节，产品供不应求。(3) 亟待政策导向目前新能源汽车补贴均为面向整车企业，电池供应商被排除国家补助之外。在影响消费者购买需求的因素中，锂离子电池的高成本已然成为新能源汽车普及的瓶颈。目前国家财政的补贴资金铺的面太广，尽管培养了新能源汽车市场，但是由于资金投入分散，新能源汽车锂离子电池厂家处境比较困难。由于难以享受到国家的政策补贴，对于核心技术的掌握仍然受制于人。而国内数目众多的锂离子电池厂家，更是在国际舞台上难觅踪影。某证券汽车行业分析师指出，国内从事锂电池的公司由前年150家激增到目前600多家，真正有投资价值的企业并不多。锂电池属于高成长行业，生产线需要经常变动，没有一定的资金、规模和科技实力的公司是难以立足的。短期内若无国家的倾斜扶持，无法培养一些具有国际竞争力的重点企业，弯道超车的理想有可能会成为梦想。3. 锂电池发展遇瓶颈 谈锂电池在电动自行车行业的应用“锂动”时代的到来，给我们电动自行车行业带来什么?是机遇?仍是挑战?“锂动”时代是电动自行车工业产品转型进级的标志之一，电动自行车工业在中国崛起的十几年里，一方面取得了高速的发展和长足的提高，但是作为铅酸电池企业在一定范围内伴随而来的铅酸电池污染及其引发的的血铅超标事件时有发生，在一定程度上影响了铅酸电池在电动自行车上的运用远景。(1) 远景看好锂电池出产企业，风起云涌，技术进级，产能扩张，驱动量利齐升，运用领域日益广泛，针对电动自行车和电动摩托车的开发运用远景非常看好。有关厂家做过试验在同样体积和容量的情况下，锂电池与铅酸电池价格相差为2.5倍(均价)，重量却是铅酸电池的五分之一，使用寿命是铅酸电池的四倍，因此从综合(长期)使用本钱来看，锂电池是占优的。另外，海内市场“锂电”正处起步阶段，整个行业要改变两个97.5%(即锂电车占整个电动自行车的产量为2.5%，出口量占整个电动自行车产量为2.5%)的局面，还正需要“锂动”来作推动，电动自行车新尺度后时代的即将来临，将会给更多的规范企业，通过配套运用来实现轻型化进步整车的整体科技含量，从而晋升企业产品的出口竞争力。所有这一切引起了政府相关部分、行业协会以及社会各界的广泛关注。在不久前召开的“锂电自行车工业化与市场化推广高峰论坛”上，传导出一个信号：锂电池作为新型清洁能源，将在国家政策的鼎力支持下，迎来一波向上发展的突破性行情。而这个行情，无疑将会助推电动自行车工业走上一个新的台阶。根占有关权势巨子部分统计，国家科技部科技中小型立异基金2011年度第1批支持项目3827项，支持金额240208万元，其中锂电领域共29个公司的29个项目，共获无偿资助1620万元，贷款贴息130万元。锂电自行车的推广将不断丰硕重现新能源的使用。各项配套政策会有力推动锂电池自行车的贸易化进程，从而改变个别城市治理部分的电动自行车持有的“禁放两难”的无奈想法主意。从市场贸易化运作的情况来看，近年来铅价大幅波动和经济复苏带来的原材料价格不断攀升，加上铅酸电动自行车的利润空间日益压缩，大大地刺激了经销商和消费者对锂型自行车的销售的愿望和销量需求。(2) 发展瓶颈技术层面：从总体上说，锂电池工业对于中国仍是一个非常年青的工业，枢纽技术及枢纽部件的国产化之路仍很漫长，技术立异的课题仍旧良多。以隔膜为例，市场供给量严峻不足，90%需要依赖入口，市场主要被美国Celgard及日本旭化成、东燃化学等企业把持，属于严峻的典型的卖方市场。而隔膜出产具有典型的“高技术、高资本”特点，项目周期长，海内企业投资热情不高，不愿为此冒风险。此外，磷酸铁锂技术由美国、加拿大已在中国注册，尽管中国电池产业协会年前在中国政法大学的匡助下向有关部分提出了“无效申请”，但结果恐仍是遥遥无期。号称电池保护神的电源治理系统(也称保护板)，目前仍有很多技术挫折需要攻克，目前一般锂电出产厂与之配套的保护系统大多为非主动平衡型，需要开发为主动平衡型，实现智能化的“劫富济贫”和深度治理。政策层面：电动自行车和电动客用汽车同样作为民用产品，同样作用绿色环保产品，但系列政策的支持力度不一样，消费者在一次购买电动自行车中并没有得到相应的优惠补贴，这多少削弱锂电自行车的销售。另一方面，大多数锂电出产企业所承诺2+3服务模式(即前二年换新后三年包维护)并没有进入到实质性实施阶段，因此不要说消费者，就是经销商都会持怀疑立场。操纵层面：需要说明的是，锂电池工业相对铅酸电池百年历史来说还属比较年青的工业来说，将锂电池作动力电池用于电动自行车的研发和攻关，虽不算太晚，已经积累了一些经验，但在工业化、规模化贸易运作推广过程中，还碰到诸多瓶颈。锂电池出产企业与其它零部件企业之间缺乏协调配套机制及沟通，当整车企业选用锂电(包含保护板及充电器)时，对电机及控制器的选用，很难实现匹配性、一致性，因而整体上技术质量要求不能如意。同样，锂电动自行车零部件企业单个化，还没有进入模块化供货状态，导致零部件企业的核心竞争上风不显著。锂电池相关尺度、规范还未出台，本身的尺度(包括外型的尺寸、接口、与电池盒的配合)还需要完善划一。售后市场服务的模式和政策制订。还有良多灾点，此外，锂电池上游原材料的涨价波已经静静而来，物流本钱也在不断上升，这使得以上这些都可能成为锂电自行车市场推广受阻的原因。最后一个是锂电的广泛运用，拉响了资源再利用的警钟。2010年我国锂电池产量达13.5亿只，预计每年以15%的增长率持续增加，已经作为锂电池最大的出产、消费和出口国。仅以手机为例，每年会有2.86亿部手机被淘汰，以每部手机配2块电池为例，这意味着大约会有5.72亿块手机电池废弃。因此，实现废锂电池资源化回收已迫在眉睫。对废锂电池的回收处理，其技术路线也比较繁杂，目前这一项目由常州今创博凡能源新材料公司与有关高校合作，已建成一条年产8000T的废锂离子全封锁清洁出产线，将湿法回收技术进行规模化应用。四理念层：面相称一段时间里，多数电动自行车出产企业对锂电自行车的开发运用持观望立场，主要的顾忌是锂电的价位高影响到整车经营，以及锂电的电池质量能否过关持怀疑立场。另外，整车企业对锂电的相关配套系统的技术缺乏掌握，一位锂电池出产企业的人士直言不讳地说：“电动自