北京当升材料科技股份公司陈彦彬演讲

1、北京当升材料科技股份公司陈彦彬演讲图为北京当升材料科技股份有限公司陈彦彬博士在做演讲10 月 23 日消息，第五届华南锂电（ 国际 ） 高层论坛于2010 年 10 月 22 日图为北京当升材料科技股份有限公司陈彦彬博士在做演讲10 月 23 日消息， 第五届华南锂电（国际 ） 高层论坛于2010 年 10 月 22日至 23日在深圳市民中心大礼堂举行，本次论坛主题为“中国锂电，从制造走向创造 ! 2010 对话储能和动力”。来自中国、美国、英国、德国、澳大利亚、日本、韩国等全球各国政要、商会领袖、锂电专家、能源专家、投行机构、金融机构高管汇聚深圳“剑”指新能源。“华南锂电高层论坛”自 200

2、6 年起迄今已成功举办四届。“第五届华南锂电 （ 国际 ） 高层技术论坛”包含国内外新能源巨头演讲及对话、行业优秀技术论文演讲、优秀获奖论文评选、年度十大风云人物评比、中国最具价值的新能源企业评选等。以下为北京当升材料科技股份有限公司陈彦彬演讲演讲的文字实录：非常感谢高总的介绍，我汇报的题目是新型锂电正极材料的研究进展，我为什么要讲这个课题呢，主要是这样的一个考虑，就是说我们过去那些年因为是一个很小的公司我们把主要的精力投在了钴酸锂方面，目前我们已经达到在产销量方面处于全球第三的位置。所以有很多的同行业在有一些疑惑，包括投资者包括我们的合作伙伴也有一些疑惑，说当升科技未来在新的能源领域、新型材

3、料的领域能不能占领一个重要的地位，能不能配合我们的客户实现他们的战略，承担我们在这个行业中的一份责任。实际上我们在近三年内我们已经在这种新型的正极材料方面已经投入了大量的精力，今天这个报告也是想介绍一下我们在这个领域的一些信息、一些感受，当然还有我们的进展。报告主要分四个部分，第一部分还是介绍一下总体的进展，首先讲一下在小型锂电领域这两年主要的发展趋势有两个，一个是 Capacity up增加容量，另外一个是Cost down，Capacity up 通过提高材料的压实密度，这国内主要的手段，采用更高的电压。这里面我想讲一下我们国内对压实的密度非常高现在用到了4.0，我们再努力做到4.2 左右

4、，这个上升的空间也就是5%，换领用一种做法如果是采用高电压的体系我们的容量可以增加15 20%甚至更高，这里面我想引用我前一段时间到韩国一个知名的家电公司去学习他们的创新管理的时候他们有这样的一句口号“5%不可能，30%有可能”。如果按照我们的常规做法这种改善的幅度是非常小的，如果换一种思路、换一种途径来解决问题的话可能会获得一个更大的收获。 Cost down 这一块中国的圆柱电池今年受到了非常大的冲击，主要的原因是汇率的变化，韩元的贬值、人民币的升值、日元也在升值，日本和中国的出口价格竞争力受到很大的损失， 另外是国外的企业日本韩国企业的采购化的升级和向中国化的转移，他原来的成本会大幅降低

5、，技术方面有他的杀手锏，一种是替代材料，用NMC他的成本和钴酸锂相比，这个成本可以降低20%。如果采用高电压的体系容量可以提高15%或者是20%，也就相当他的材料成本降低20%，成本的差价日韩的电池尤其是韩国大量使用NMC，他的成本可能比中国的电池更有优势，这样的话比中国的电池更有有时还要便宜，这是新型的材料和高电压的技术是他们在这一轮圆柱形的电池市场竞争中占据了一定的上风。这是钴酸锂的材料，这4.3V的全电压的循环下还是有不错的循环性能。动力的电池方面我们也统计了各个家的电池体系，现在有一个趋势，一个是锰系的以蒙为主要材料的成为主流，也有看到NMC三元材料单独使用的趋势，关于技术路线我们有自

6、己的一点点的看法，现在在中国和美国用的磷酸铁锂昨天大家讨论比较多，昨天的张博士讲的韩国和日本讲的IMO+XYZ， 这个XYZ里面除了有LMO还有NMC， 还有单独使用NMC的，像丰田的和昨天的公司讲的宝马都要用NMC的，未来的更高的材料还有富锂的材料。我们讨论的更多的是讲的安全性和这方面的东西讨论比较多。我们客户真正体验的是你能够跑多远，这与能量有关，或者是提速有多快，尤其是中国或者是亚洲这些国家更讲究排量、速度3 秒钟或者是5 秒钟提高到100 公里的时速感觉到很有飙车的感觉。可靠性只是一个必要的条件。能量密度的话，能量必读的高低代表了你电池技术的先进与落后，我想我们国内的同行我觉得开这个会

7、主要是技术交流不是唱赞歌，我们的国内美国同行用磷酸铁锂，我们不要一边倒的声音都觉得这个好，我们现在没有采用这种能量密度更高的体系，因为我们在电池技术当然我们的材料技术方面存在一定的差异，足以支撑我们采用这样的体系，用磷酸铁锂我们做出储能电池，如果用那个体系可能我们的差距会更大。昨天张博士一直讲LMO+XYZ要大于2 或者是大于3 或者是大于4，我们知道LMO是尖晶石他的充电过程当中他的间隔体积是缩小的，他的成长体积数是膨胀的，整个充电和放电的过程当中整个极片的完整性和体积方面有一定的损失。大家讲的高温循环或者是常温循环， 氟化氢的腐蚀的问题，如果采用三元材料或者是NCA对氟化氢有一定的抑制作用

8、，大家抱怨这个碱性材料太高没办法，就像我们江浙人爱吃河豚一样，搞不好会吃死人，但是做好了卫道会很好。NMC的应用一个是宝马，一个是丰田的普锐斯的20公里的这个，因为他用了镍合的钴，价格会不会有问题，我们接触了国际上的大镍和钴的供应商他的说法，我们没有求证，他对这个行业做市场也有一定的权威性，他说由于铜的大量生产，钴会大量的富 产，今后相当长的一段时间内供应量和价格都是处于可接受的程度，从另外一个方面来讲，就像我们现在用铅酸作为电动车来讲，这个镍锰钴电池的回收一定是一个比较健全的体系，的电池，换块电池还要100 块钱回收的费用，这个应该是这方面的矛盾不会那么突出。我们国家把重点放在纯电动上，要做

9、大巴的纯电动，我觉得技术由易到难由简到繁是一个客观的规律， 我们要进行改进由低速车做起，我们中国有非常天然的得天独厚的资源的优势。还有一个锂枝晶的问题，昨天讲的两个问题一个是内部的短路，内部的短路是锂的析出的问题，这个锂不能及时被负极所接收和消耗，由于这两个案例，一个是在大城市尤其是北京，大家都说的首都，戏称“首堵”怎么样去疏散这个交通， 他的路口设计上有几个特点，这个就是大家尽量采用直行不要拐弯，比如长安街上很多即使右转很多的路口不允许，左转更不用说了， 如果你是平行的电极或者是持续性的电极他的内阻是不一样的，他的充放电的能力可能有差异。他有左弯待转区，这个绿灯我可以走得更快。另外的道路设计

10、一个直行的车道出这个车道是一个车道，但是入这个车道是两个车道，我让他的接受能力更强，这样道路会更通常。这是我自己的看法可能不成熟。比如说硬碳石他有很强的快速的充电的能力，我们可不可以和石墨采用掺混的体系让他发挥更大的体系，或者是表面更多的采用硬碳，使他的接受能力更强。昨天大家讲到锂的析出不可避免的，但是要均匀地析出，不要形成颗粒或者是支晶，这个危险性不会更大，我们都学过电镀，电镀里面有两个比较常见的问题，一个是像我们在做干电池的钢壳里面是一个盲口，经常出现底兜不上，有一个高电镀的电镀体系怎么样让他在孔里面进行沉积，我们做一些怎么样提高沉积的速度和分散性，包括光亮的电镀，像我们的镀铬和铜一样怎么

11、样让他沉积，怎么样在他的添加剂里面怎么样做一些更有利与他均匀沉积的做法。NMC的一个进展，NMC主要是这种镍钴锰的设计以及搀杂其他的元素，更多的是基于容量对于安全性和成本的考虑和一种平衡。目前在韩国的市场有很大的运用，可能和钴酸锂的应用比例差不多，接近1 ： 1 的这样一个水平，近期在动力电池方面也有一些，NMC有两种比较关键的技术一个是基础的容量做到前驱体，另外是前驱体做到正极的材料。前驱体的技术方面在日本方面比较有优势，比如田中化学，三元材料的技术方面韩国的有一些公司他从日本去进口前驱体在韩国进口正极材料，他在正极材料的这一步研究比较领先的。这两项技术非常关键，比如钴酸锂里面氧化物的技术和

12、钴酸锂的技术这两段可能是4： 6 或者是3： 7 的这样一个关系，在多元的时候可能是5： 5 的关系，前驱体是很重要的一个技术，我们当升在前驱体方面也有自己的一个技术也有自己的工厂。整个产业链来讲，镍钴锰方面，中国在镍和锰全球排名前十位的，我们现有的技术积累也好、资源优势也好也是非常看好的一种应用，但是实际上我们在国内对于这个产品的定位还不是太好，效果不是太理想，原来用三元的可能这些材料用在中低端的市场，现在由于今年钴酸锂的价格非常便宜大家都要高压实，所以转向了钴酸锂，实际上可能有一点点实际上是市场的需要有一点点走偏的问题。当然多元材料有他的问题，做电极的时候可能有一些故泡，存储和高温的性能比

13、较差一些。我们当升做了这种多元锰之外做其他的三元的材料，我们有镍含量不同的30、 40、 50%都可以做。这一张图片是30%左右的含量的材料，我们可以看到常温的循环性能非常好，高温的循环性能虽然不如常温的循环性能，这是三元材料的一个特性，他有镍锰会有他的问题，但是他的循环性能300 转能够在85%以上，85%的镍更高的镍循环性能会更差，200 转也有80%以上。下面讲一下锰酸锂的研究，我们对高温循环也做了一些基本的研究，发现充放电有两个平台，随着充放电过程的进行会发现充电的过程是更多地在第二个平台上发生，容量向第二个平台上转移，容量更多向低电压的平台上存在充电和放电的滞后和转移的现象，我们把充

14、放电的电压和充放电进行差减，虽然次数的增加他的充电和放电的电源差有增长的一个趋势。这里面一个主要的原因大家提到很多的锰溶解，他基本上是TTM级的，如果按照这个方式来算这个容量的损失基本上可以忽略，更重要的是惰性成份的形成，包括对负极的SCM的破坏以及消耗大量的锂，这里面随着充放点的过程在负极的阻抗会有大目睹地增加，对于负极的SEM的破坏起到催化的作用。另外是电解液的氧化和钝化层的增厚会导致内轴的增加。 大家提到比较多的是江台的效应，我们得到的结果是高温循环性能更差，所以他不是一个最主要的原因。另外一个原因就是我们知道的金属杂质的问题，这两年有很多的案例出现低电压的现象，对于隔膜的孔洞与扫描发现

15、有铁或者是铜这样的金属杂质，锰也一样有这样的问题，锰的属性和铁的属性比较相像的，他也会溶解也会沉积，也会对负极带来这样一系列的变化，有可能也会形成支晶。铁含量的问题最主要的是氧化锰的原料来源的问题，干电池里面他对金属的要求并不是很高，我们可以看到他达到的和我们最终的锰酸锂的要求可能是 500 倍的关系，他原料里面的金属杂质和我们的原料的金属杂质是500 倍的关系，我们拿到的原料的金属杂质成份相当高，我们通过掺杂、包覆甚至改善表面减少他的化学活性，采用若腐蚀的电解液，控制一些金属杂质也可以采用LTO这样的一些系统。这是举一下我们实际得到的数据，比如说这是原材料的，这是国内的同类产品的水平，这是金

16、属杂质相对值可能是这个水平(PPT) ，现在的国际市场销售的钴酸锂的杂志是这个水平(PPT)，我们现在LMO也可以做到一个比较好的水平。我们在这个领域里面也有三款的产品，大家比较关系高温的性能，这次我们拿了日本的一个材料，这是国内的材料，这两个是我们T2 和 T4，可以看到两个的高温循环性能还是不错。在常温的循环性能方面这是日本的材料，这两个材料也是和他至少是一个相当的一个水平，我们测了一个最常的我们一个 T4 的，我们做到1800 周还有75%，这是基于我们电池线比较基本的初步的测试能力，我们对于中低端的客户还有对水份的控制不是太严格的遇到这个锰酸锂的析潮和鼓泡的问题。现在磷酸铁锂不是一边倒

17、的情况了，现在做磷酸铁锂的公司可能他未来是储能领域，我们知道除了循环和安全性能确实有他的优势，但是其他方面确实是有比较大的问题。这个技术路线是很多很多，我只是举到一个大的体系，在细分的话可能没有人能够统计出来他有几十种或者是上百种都有可能，技术路线不统一说明这个技术不成熟，好在我们在中国刚开始做钴酸锂的技术路线都是用氧化钴，只不过是氢氧化钴做还是碳酸钴做的，这有一个产能的分散，国内70、 80 家包括全球，钴酸锂包括现在的锰酸锂经历过20、 30 个厂家竞争的局面，但是钴酸锂和锰酸锂的厂家已经经过洗牌，现在已经慢慢趋于比较集中的状况，另外技术路线就是太多热钱也太多，投入这些技术中，这也是一个情况。目前做正极材料比较大的企业包括我们当升在内，在这一块还并没有进行大量的投资，我们知道这个可能不是说我们不掌握这个技术，是我觉得我们对这个市场可能有更多的理解，毕竟在这个行业里面已经做了这么多年，另外产业基础是比较薄弱，尤其是原材料。磷酸铁锂现在用的草酸铁也好，钢厂的废酸的洗液或者是肽白粉，不是精细化工来生产，所以讲磷酸铁锂的发展也是有问题的。我们现在克容量做到160mAh，我们拿到国内国外最好的数据是150mAh左右，这个原材料也是一个主要的瓶颈，也是重要的瓶颈之。我