第一篇:电池发展现状
电池行业新旧战场“交接”陷“困境
时间:2013-10-30 14:58来源:
铅蓄电池企业因产能过剩等因素已处微利甚至亏损时期,而备受看好的锂电行业,也因投资过热和需求滞后,多数企业面临盈利难的困境。中国电池网在2013年电池展会上与多家企业和权威人士交流后却发现电池行业存在这样的“乱象”:大多数铅酸蓄电池企业进军面临困境的锂电领域、国内最大的铅锌冶炼企业*ST株冶却仍在加码铅蓄电池领域、龙头铅蓄电池企业仍“热衷”扩张。
铅蓄电池企业微利生存,*ST株冶却进军超级蓄电池
富宝资讯铅分析师孙涛表示,目前铅蓄电池龙头企业可以实现小幅盈利,但仍有70%的中小型企业处于亏损状态,“产能过剩是主要原因之一”。圣阳股份内部人士基本同意上述看法,并表示现在铅酸蓄电池企业很难盈利,部分大企业进行价格战也是为了逼迫一些小企业退出市场。
不过,国内最大的铅锌冶炼企业*ST株冶超级蓄电池事业部内部人士透露,今年12月份将推出主要应用在低速电动汽车上的超级蓄电池(铅酸蓄电池),后期产值有望达到100亿元。
据公开资料显示,超级蓄电池是一种混合式储能装置,与传统铅酸蓄电池相比,具有寿命长、安全可靠、储能量大、适用温度宽、可大放快充和绿色环保等优点,市场前景良好。不过上述内部人士未透露该电池在成本和环保的独特的优势。
此外,铅酸蓄电池企业仍在扩张,天能动力和超威动力两家2012年产能分别扩张20%及60.7%,两家目前占据了电动车用铅酸蓄电池总量的五成左右。
据业内人士透露,天能动力与超威动力的高速扩大产能,两家拥有市场定价的话语权,为争市场份额,便进行激烈的“价格战”,中小企业发展将难以为继。铅蓄电池与锂电池相争,业内看法不一
受特斯拉效应提振,锂电池备受市场看好,认为其取代铅酸蓄电池是必然趋势,但业内人士看法存分歧。
真锂研究首席分析师墨柯表示,目前电池行业整体都不好,坚持做铅酸电池“难有出路”,而坚持做锂电池的话,熬过冬天或许可以迎来春天。他说:“锂电池产业目前的困境只是暂时的,两三年之后应该会好转。”
中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示,未来国内企业如果无法在锂电池技术和品质上取得突破,国内市场将被国外产品占领,“目前锂电池能不能快速推广还是因为价格的问题”。
据悉,在纯电动车成本中,电池占40%-60%,一般汽车是15年的使用寿命,纯电动车中锂电池的使用年限仅5年。一辆普通家用轿车的价格约10万元,如果购买相同配置的纯电动车,需要再支付10万元电池成本。电动自行车领域,铅酸电池的更换成本平均为450元左右,锂电池则为1000元左右。
但中国电池工业协会副秘书长曹国庆却认为,铅酸蓄电池后期应用会有所缩小,但在相当长的时期内还是会处于垄断地位,“锂电池是在局部市场可以置换铅酸蓄电池,但还不能完全替代”。
据公开资料显示,在电动自行车领域,锂电池电动车占比较小。2012年全国电动自行车的产量达3500万辆,锂离子电池电动自行车达150万辆,占电动自行车的5%。
第二篇:保定企业与高校电池发展现状调研报告
保定企业与高校电池发展现状调研报告
引言:
据调查研究显示:目前,我国的电池产业已经具有相当的规模。首先,在一次性电池领域,我国的产量已经超过了美国和日本,居全球首位。中国电源行业协会的有关资料显示,我国一次性单电池的年产量为190亿只,锂电池,镍氢电池和镍镉电池的产量分别为4亿多,10亿和5亿只左右。我国是电池生产大国,电池产量占世界产量的三分之一。但我国生产的电池大部分是低档的糊状和纸板电池,高科技的电池很少。近几年来,通过调整产业结构,我国电池工业一次电池向碱性锌锰电池方向发展,二次电池向镍氢电池和锂离子电池方向发展,并以此为基础向汽车动力电池和助动车动力电池方向发展。
本报告通过对保定高校(河北大学、华北电力大学)以及保定电池企业(保定风帆新能源有限公司、保定中硕蓄电池有限公司)进行调研,从而对保定地区的电池发展现状以及以后的发展趋势有了深入的了解。
调查概况:
(一)调研背景和目的:
本实验小组主要研究如何提高电池的寿命。通过研究发现金属氢化物/ 镍(Ni/ MH)电池是以贮氢合金作为负极材料的新型二次电池,具有能量密度高、耐过充/ 放电性能好、对环境无污染等优点,因而特别适用于轻质、小型、便携式电子设备。但是目前市场上流通的AB5型合金负极材料的电化学容量只有320~330 mAh/g,已经接近于其理论容量,进一步提高的潜力有限,在一定程度上限制了Ni/ MH电池的发展,因此开发高容量的贮氢合金已经成为目前极具发展前景的热点课题之一。近年来,通过查阅文献以及前期的研究发现,一类具有PuNi3 结构的La-Mg-Ni基贮氢合金(即AB3型贮氢合金)具有较高的电化学容量,可以达到410 mAh/g,但是此类合金也具有其自身的缺陷,寿命较短即循环稳定性较差,不能满足实际需要。因此我们旨在通过对其他企业以及高校进行调研了解目前电池的发展现状以及以后的发展趋势从而有目的的改善电池的寿命。
(二)调研企业以及高校概况:(1)保定风帆新能源有限公司
保定风帆新能源有限公司是风帆股份旗下的全资子公司。其生产和主营高能量,高功率圆柱型锂电池、聚合物锂电池和各种型号的高功率电池组。产品适用于笔记本电脑,数码相机,电动工具,电动车,无线通讯类电源,医疗器材电源等一些数码器材上,具有高电量,高放电的产品特性。该公司总投资约3亿元,生产上引进了国外先进的生产和检测设备,并根据客户和市场的要求不断改进和完善自身的工艺,使产品性能得到了充分的保障。(2)
保定中硕蓄电池有限公司
保定中硕蓄电池有限公司是以生产各种型号铅酸蓄电池和铅酸蓄电池极板为主,集科研、开发、生产、销售于一体的大型现代化专业企业。占地面积约50000平方米,固定资产2000多万元,日产各种规格型号干荷启动型极板、免维护极板200000片,年产300000只干荷启动型免维护蓄电池。公司产品的各项技术、性能指标均达到或超过国家GB、JB/T及日本JIS标准。几年来,公司陆续引进世界先进的生产及检测设备,建立形成了基础设施一流、生产管理严格、产品工艺及配方独特的企业竞争优势。公司内部管理完善,产品质量长期稳定可靠,顺利通过了ISO9002国际质量体系认证。独特的经营理念和经营风格,使公司在竞争中脱颖而出,成为行业中的代表性企业之一。
(3)河北大学
河北大学是河北省唯一一所重点综合性大学,是河北省人民政府与教育部共同建设的省部共建大学。学校的前身是1921年法国耶稣会士于天津创办的天津工商大学,其后数易校名,先后历经天津工商学院、津沽大学、天津师范学院、天津师范大学等时期,1960年改建为综合大学并定名河北大学,1970年由天津迁至国家历史文化名城——河北保定。2005年,河北省职工医学院及其附属医院并入河北大学。(4)华北电力大学
华北电力大学是教育部直属的国家“211工程”重点建设高校,是教育部与国家电网公司等七家特大型电力企业集团组成的校理事会共同建设的全国重点大学。学校创建于1958年,原名北京电力学院,1969年迁至河北,后更名为华北电力学院,同时在北京原校址设立研究生部。1978年经国务院批准为全国重点大学。1995年5月,经原国家教委批准,华北电力学院和北京动力经济学院(原华北电力学院北京研究生部)合并组建华北电力大学。学校校本部设在北京,分设保定校区,两地实行一体化管理。
调查主体内容:
(一)保定风帆新能源有限公司
该公司主要对锂电池进行开发和研究,目前最新的产品为锂离子电芯和锂离子聚合物。其中锂离子电芯的额定容量为2300mah,标准电压为3.7V,价格合理,适合各类充电设备。锂离子聚合物额定容量为250mah,标准电压为3.7V,适合小型供电器。它们的共同特点是高电量,高放电。
(二)保定中硕蓄电池有限公司
保定中硕蓄电池有限公司推出了以“中硕”为主的系列产品――干荷式铅酸启动型蓄电池,全密闭免维护、UPS不间断电源电池等。该公司生产的“中硕牌”、系列铅酸蓄电池,严格按国家铅酸电池标准和国外先进标准进行生产。其产品容量大、少维护、寿命长,是国内外各种车辆理想的启动电源。
(三)河北大学
河北大学近期对铅酸蓄电池PE隔板生产工艺及产品性能进行了研究。研究发现PE隔板相对于传统隔板有很大的优点,并且通过实验得出了PE隔板生产的最佳工艺条件以及改进方向。而且河北大学的老师还对极板盒式镍-镉蓄电池充电过程中析出气体进行了研究,从而对蓄电池的充电过程有了更深入的了解。
(四)华北电力大学
华北电力大学基于天然气部分氧化法制乙炔的产物中含有约54%的H2,提出了一个天然气制乙炔与燃料电池的集成系统。新系统采用天然气生产乙炔副产合成气,合成气经水气转化提高H2含量,H2经燃料电池高效转化,以及余热锅炉系统回收燃料电池的余热和排气。利用Aspen Plus模拟结果表明:基于584.3 kg.h-1进料的天然气,在POC反应温度1 773 K,吸收压力1.013 MPa,解析压力0.103 MPa的条件下,系统生产乙炔1.9 MW,向外输出电1.7 MW,系统净发电效率为26.8%,火用效率为43.4%。研究表明,新系统提高了乙炔生产的能量转换率。从而为燃料电池的开发点明了新的思路。
调研的总结和体会:
经过对保定高校和电池企业进行为期一周的调研,我们发现虽然各大企业不断创新,不断探索,但目前市场上流通的电池仍然不能较大程度的满足市场的需求。寿命较短,高倍率放电性能较差,低温放电性能也不好。因此高校必须继续加快对电池改进的研究,电池企业也要继续组织科研团队不断开发新产品,投入市场,改善电池发展现状。我们组成的研究小组更要继续努力,加紧实验,尽最大能力改善电池性能。
第三篇:镁电池项目发展商业计划书
镁电池项目发展商业计划书
一、市场前景广阔:镁电池是以镁材为主要原料的新型高性能环保电池,最早由以色列开发研制生产,目前又由中国所掌握。我公司投资控股的山西和唐山镁电池企业所掌握的新技术已申请国家专利,拥有生产技术的自主知识产权,同时使生产效率大幅度提高。公司主打产品是镁系列电池。由于镁电池的性能价格比,优于以往的任何一款电池,并且更安全、更环保,因此可以替代现有市面上的所有电池产品,并将成为市场主流产品。本项目可以生产各种规格型号的军用镁电池和各种规格型号的民用镁电池(1#、2#、5#、7#家用电池;矿工用矿灯电池;电动自行车电池;电动汽车电池;手机电池;笔记本电脑电池;摄像机、照相机、游戏机、mp3、mp4随身听播放机电池等)。中国电池 180多亿只的年产量占到世界电池总产量的30%以上,年销费量达到70至80亿只,市场非常巨大。
二、原材料优势:我国是世界上最大的原镁产量国,占全球市场的70%。作为全球原镁最主要的产地,中国原镁产能充足,竞争充分,价格低与国际市场。我国原镁产地主要分布在山西、宁夏、辽宁等地。
三、产品成本优势:镁电池是同等体积锂电池成本的三分之二。
四、生产技术优势:经相关技术部门的鉴定,其生产技术指标优于以色列和德国。
五、产品性能优势:镁电池具有能量高(是同等体积锂电池的三倍、是铅酸电池的十倍、是镍电池的十倍以上)、体积小、重量轻、容量大、贮存寿命长、工作温度范围宽、应用领域广、性价比优势大、环保无污染、可二次回收的特点。
六、自主知识产权:镁电池的发明者系国内该领域的著名专家,其知识产权已经申报专利,审查已通过,目前正处在确认流程的两年等待期。其专利技术可以马上应用于商业化进程。
七、产品成熟度:产品性能优势、成本优势、生产技术优势是取得国营重要单位用户的试用认可和订单的根本原因。
八、国家鼓励政策:普通废旧电池严重污染环境,如何解决这个问题已日益突出地摆在人们面前。为此,国家出台了很多政策意图解决这些问题,但收效甚微。镁电池具有环保、新能源的特点是国家政策鼓励的根本原因。
九、企业发展目标:项目符合资本市场的上市条件,力争用三年左右时间发展为新能源行业的优质上市公司。
十、投资回报:公司上市后,市盈率将会高于市场平均市盈率。
十一、项目风险控制:对项目公司进行控股60%、控制董事会、加强管理和内部监督。已有可靠用户的订单,公司运营风险小。投资成本回收周期短,风险低。
十二、经济效益预期:基于市场潜在需求和目前获得订单的情况,公司达成投资目标,形成稳定的经营状况和赢利状况后,每年利润可达3—8亿元人民币。
十三、上市时间安排:2012年下半年。
十四、投资金额:山西金源天荣镁电池有限公司投资1亿元;唐山金源鸿基镁电池有限公司一期投资1亿元,二期投资2亿元。
十五、投资收益率:三年后,预期股权升值5—10倍。
十六、项目状况:该项目在河北省唐山市和山西省太原市进行产业化生产。唐山厂建成后每年可生产加工镁电池24个品种19075 万只,年产值189950 万元。
十七、投资方式:直接创业投资(直接持有项目公司股权)。
十八、股份比例:我公司占新组建的镁电池公司60%股份,技术发明人占40%股份。
十九、投资分配红利比例:公司每年企业所得税后净利润的60%用于红利分配。
二十、资本流动性强:三年期满后,在投资人同意的条件下,按投资额160%的股权转让价格优先回购投资人的全部股权。
第四篇:新能源汽车、动力电池及电池材料国内外发展现状和趋势――201(精)
新能源汽车、动力电池及电池材料的国内外现状和发展趋势
(1)、国内外现状
1)、新能源汽车发展现状
根据国家转变经济增长方式、实行低碳经济政策的总体要求,新能源汽车由于其节能减排的显著特征,已经被确定作为战略新兴产业予以优先发展。发展新能源汽车更大的优势是进一步统一能源消费方式,提升电力占终端能源消费的比重,间接的支持以风电、光伏为主的清洁能源发展。根据国家电网的清洁发展规划,到2020年,以国网公司为主要推动力的二氧化碳减排可以超过16亿吨/年。其中最大的贡献来自提升清洁能源装机比重,发展电动汽车可以直接减排。当前,以混合动力(HEV)、插电式混合动力(PHEV)、纯电动(EV)汽车为主要动力方式的新能源汽车发展战略已经成为行业共识。各个国家、各大企业、相关配套系统都在为抢占行业的制高点而努力,相关的投资政策、消费补贴、税收优惠开始陆续到位。我国的新能源汽车发展被寄以厚望,各个层面都非常重视新能源汽车产业的发展,也非常看好我国新能源汽车的未来,看好其“弯道超车”的前景,占领全球产业的制高点。
就世界各主要经济体都在积极发展新能源汽车。
美国于2009年以来,在其能源部的主导下,美国出台了一系列的新能源汽车发展政策,主要涵盖了企业贷款、研发支持、消费补贴等几个方面。美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目,用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。到2015年美国要有100万辆充电式混合动力车上路。同时,为鼓励消费,购买充电式混合动力车的车主,可以享受7500美元的税收抵扣;同时政府还投入4 亿美元支持充电站等基础设施建设。
欧洲作为传统汽车生产的重要地区,在新能源汽车领域也不甘落后。欧洲技术平台(European Technology Platform,ETP)制定出了乘用车的EV化蓝图。计划分3个阶段导入EV行驶距离达到50km 以上的EV和PHEV,2012年将导入极小一部分,争取2016年累计导入100万辆,2020年累计导入500万辆。德国政府已经宣布了2020年之前在德国国内累计普及100万辆EV和PHEV 的计划,整个欧盟推进EV普及的机会越来越成熟。
日本是汽车生产大国,在混合动力汽车方面,以丰田Prius 为代表的车型已经取得了巨大的成功。在当前时点,日本的企业也在积极准
备调整战略,开发PHEV 和EV,并且成绩显著。三菱汽车的电动汽车i-MiEV已从2010年4 月1 日开始面向个人用户销售。日产汽车的纯电动汽车Leaf于2010年12月上市,订单势头良好,预约后3周内日本的订单量就达到了3754辆,已超过预定年销售6000辆的一半。在美国,预约后3天内就有6635人订购该车,订单量相当于年产量5万辆的10%以上。
我国的新能源汽车发展被寄以厚望,行业的领军企业比亚迪受到了巴菲特的青睐。目前情况来看,各个层面都非常重视新能源汽车产业的发展,也非常看好我国新能源汽车的未来。从09年以来,我国相关的动态情况为:2009年1月国家出台《汽车产业振兴计划》提出系能源汽车战略,安排100亿元支持新能源汽车及关键零部件产业化;同时在《节能与新能源汽车示范推广通知》中推出“十城千辆”计划,对13个城市公共领域购买新能源汽车给予补贴,首次明确新能源汽车的补贴标准;2009年3月出台《汽车产业调整与振兴规划》,提出未来形成3年50万辆新能源汽车产能,使其占乘用车总销量5%左右,并形成10亿安时动力电池产能的目标;同年12月,研究完善促进消费的若干措施,提出将新能源汽车试点城市由13个扩大到20个,选择5
个城市对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。在中国汽车产业的“十二五”规划中,新能源汽车被列为中国汽车行业今后5年发展的重中之重,并提出到2015年,中国新能源汽车的年销量要达到百万辆的目标。近日获悉,国家《新能源汽车产业发展规划》已进入会签阶段,审议一经通过将及时组织实施。草案中提到,在未来10年之内,国家将持续投入近1000亿元资金进入新能源汽车行业。这将是史上政府扶持新能源汽车最大的手笔,它也意味着新能源汽车发展的新阶段已经到来。
国内各地方为促进当地新能源汽车产业的发展,采取了一系列的行动。上海市建立并完善集研发、制造、检测、试验、示范运行为一体的嘉定新能源汽车及关键零部件产业基地;金桥、临港基地,以及金山区域重点发展成为新能源乘用车产业基地;闵行、松江、浦东新区等区域则重点发展成为新能源商用车产业基地。深圳市政府投入超过5000万元,规划3条公交线路、每条线投放10辆混合动力客车,并在特区内投放20辆电动小汽车,建立相应的充电与测试设施,制定管理规范和评价方法,完成其商业运营的政策环境评估等;政府每年从市财政安排2.5亿元,连续五年共12.5亿元支持新能源汽车的研发,并
从2008年开始连续五年市财政对公交公司采购新能源汽车给予每台15万元的财政补贴;以深圳市政府名义向科技部申报“十城千辆”电动汽车大规模示范运行的国家“863”计划,深圳市财政拿出2亿资金配套支持,并责成发改、交通、财政、环保、科技等十多个政府部门参与推动此项工作;同时计划出台针对私人购买新能源汽车的补贴政策。广州市发改委已经起草了《广州市新能源汽车发展行动方案》,已经向各部门征求意见,方案暂定在2010~2015年期间,对购买符合规定的新能源汽车给予补贴,单辆补贴金额按节能率和减排量具体确定,补助总量预设上限。重庆市则是由长安汽车领衔的重庆市节能与新能源汽车产业联盟6月2日正式成立,该联盟整合了30多家汽车整车、零部件企业及科研院所,致力于打造中西部最大的新能源汽车研发、制造、示范运行基地;重庆市政府将拨付10亿元财政资金,为进入基地的企业提供资本金补助,并在土地、税收、物流配送、新能源汽车示范运行方面给予一系列政策支持;对个人用户进行购车补贴:购车环节弱混享受国家4000元的补贴,油电中混享受国家3.6万元的补贴,每车免除三年路桥费共计6900元。武汉市对本区域生产新能源汽车免征车辆路桥通行费;对于一次性购买新能源轿车超过3辆的企业和单位给予节能减排奖励。北京新能源汽车设计制造产业工程基地以福田
汽车为依托成立,占地1000亩,总投资50亿元,具有年产各类替代能源和新能源客车5000辆、高效节能发动机40万台的生产能力。长春计划首批建立两个、总规模不少于200辆的混合动力客车示范车队。
在国内主要汽车企业行动方面,比亚迪汽车第一款不依赖充电站的商业化双模电动车F3DM于2008年12月15日正式上市,2009年推出纯电动轿车E6,2010年3月F3DM低碳版面向个人发售,作为新能源汽车的先行者,比亚迪计划以新能源汽车进军国际市场,成为全球领先企业;上汽集团计划到2012年,荣威550插电式强混轿车将上市,实现节油50%以上;其自主品牌纯电动轿车也将于2012年推向市场;广汽集团推出的新能源VIP-Lounge概念车将于今年进行量产,广汽丰田混合动力版凯美瑞目前已处于前期准备阶段;重庆长安的杰勋混合动力轿车已于2009年6月11日正式上市,该车是长安打造的国内第一款拥有完全自主研发技术的混合动力轿车,2009年底推出纯电动mini奔奔,已在重庆建设新能源产业基地,长安汽车在2011年将推广1100辆长安新能源汽车,其中700辆长安志翔气电弱混出租车,300辆长安杰勋和长安志翔油电中度混合动力公务用车,100辆油电混合动
力私家车,2014年长安汽车将实现产销新能源汽车15万辆,2020年达到新能源汽车产销50万辆以上;东风汽车计划动投入330亿,用10年的时间来发展一系列环保车辆,东风日产日前表示已经基本将在2011年从日产导入电动车项目;一汽集团已确定以混合动力为主导的新能源发展战略。2008年已推出混合动力版B70,2012年将建成年产1.1万台混合动力轿车生产基地;奇瑞多种新能源技术齐头并进,涉及混合动力、纯电动、生物柴油多个领域。2008年已推出轻混、中混版A5,2009年推出QQ、S18、瑞虎等多款纯电动轿车。
目前国内外已经有不少量产和即将量产的新能源汽车,最成功的车型是丰田prius,累计销量超过200万辆,基本上暂时还找不出竞争对手。但Prius 是混合动力技术,采用镍氢电池,容量仅1.3KWH,不能外部充电,主要节能来自能量回收和混合动力,在运行里程和使用便利性方面有明显的局限性。
2)、动力电池及电池材料发展现状
目前,动力电池是影响新能源汽车产业发展的最关键因素之一,国际国内众多厂商和研究机构正在全力开发各型高性能动力电池及电池材料。其中,就动力电池正极材料而言,各个国家各有侧重,日本以
锰酸锂为主,日产Leaf、三菱I-MIEV都使用;美国则同时发展锰酸锂和磷酸铁锂,通用的volt就采用LG提供的锰酸锂电池,而fisker公司的产品使用A123 的高性能磷酸铁锂电池;我国目前以比亚迪为首的企业主推磷酸铁锂电池,应用车型包括F3低碳版、E6 等。
现在,美国还少有能够在全球市场上一争高下的大的锂离子动力充电电池厂商。美国政府对这种状况拥有较强的危机感,美国奥巴马政府的经济刺激政策“美国复苏和再投资法案(ARRA:American Recovery and Reinvestment Act)”中拨款14亿9190万美元用于电动车辆用充电电池生产。该ARRA投资的条件是,接受投资的企业必须另行出资与政府投资金额大致相同的资金,因此在美国,将有总额约30亿美元的资金用于车载充电电池生产。接受 ARRA 资金提供的锂离子充电电池厂商包括以下6 家:江森自控(Johnson Controls)、A123 Systems、KD ABG MI、Compact Power、EnerDel、Saft America。其中,江森自控和Saft 在车载锂离子充电电池业务方面为合作关系。
在日本,新能源汽车配套用锂电池生产也已经拉开大幕,GS 汤浅、三菱商事以及三菱汽车的合资公司Lithium Energy Japan(LEJ)抢占了先机。该公司从2009年6月开始量产面向三菱汽车的电动汽车
“i-MiEV”的锂离子充电电池。目前,1 号生产线的产能为年均20万个单元(相当于2300辆i-MiEV 的电池用量),该公司计划从2010年6月开始启动2号生产线,将产能增加至年均40万个单元。此外,还计划向位于GS 汤浅京都事业所内的京都工厂进行设备投资,除了预定从2010年12 月起以年均100万个单元(相当于1万1000辆i-MiEV 的电池用量)的规模开始供货外,还将在滋賀县栗东市内建设新工厂,到2012初期实现年均生产440万个单元(相当于5万辆i-MiEV 的电池用量)的规模。日产汽车和NEC 集团的合资公司Automotive Energy Supply(AESC)负责生产Leaf 配备的锂离子充电电池,日产汽车除了在日本建设年产5 万辆的生产体制外,还计划2012年开始在美国生产,实现日美合计年产20 万辆的规模。一辆Leaf将配备由196个单元组成的锂离子充电电池,因此需要确立年产5 万辆时生产980 万个单元、年产20万辆时生产3920万个单元的量产体制。以2012年的规模进行比较,AESC 制定了生产LEJ 的6倍以上单元的强大计划。
欧洲新能源汽车用动力电池在全球范围内订购,欧洲汽车厂商多采用联合电池企业方式共同开发新能源汽车。如戴姆勒—奔驰公司就联合比亚迪(中国款EV电池)、江森自控-Saft(高级电源解决方案、S400Hybrid)、三洋电机(HEV、EV电池)、东芝(EV电池);大众集团联合比亚迪、江森自控;宝马联合SB Limotive、能元科技等。
国内,一方面,我国小功率锂离子电池早已产业化,形成上下游结合相对完整产业链,正极材料应用于小型电池的产品产能渐渐趋于饱和,电池产品超过世界市场的1/3,中日韩三国已成三足鼎立之势。主要用于做手机、笔记本电脑、MP3、摄象机、照相机等小型电器上使用的小功率锂离子电池;小型锂离子电池正极材料以钴酸锂LiCoO2为主,占正极材料生产总量的80%左右;还有少量尖晶石锰酸锂LiMn2O4,三元材料Li(Ni、Co、MnO2和磷酸铁锂LiFePO4刚刚进入市场。我国正极材料产品质量已达到国际水平,产品除满足国内需要外,还出口到韩国、日本、美国等国。国内的产能约3万吨。我国正极材料主要生产企业及其产品和产量见表1所示。
表2 国内锂离子电池正极材料主要生产企业及其产品产量表
序号
企业名称
产
产 品
量(吨/年 2 3 1000 4 500 100 5 LiFePO4 6 200 北京当升科技 湖南杉杉新材料 湖南瑞翔新材料 LiFePO4
中信国安盟固利 LiMn2O4
LiNiO2
深圳比亚迪 北大先行
Li(Ni,Co,MnO2
4000 LiCoO2
4000 LiCoO2
2000 LiCoO2
1800 LiCoO2
2000
LiCoO2
1500 LiCoO2
500 100 7 8 9 10 Li(Ni,Co,MnO2 LiMn2O4 11 12 13
LiFePO4
LiMn2O4
宁波金和(余姚金和)常州博杰新能源 天津斯特兰 广州鸿森
西安荣华 深圳天骄 石家庄百斯特
1600 LiCoO2
1400 LiCoO2
1000 LiFePO4
1200
LiCoO2
1000 LiCoO2
500 Li(Ni,Co,MnO2
600 LiMn2O4
云南汇龙 500 LiMn2O4 15
天津巴莫 500 LiCoO2 16
苏州恒正 500 LiFePO4 17
深圳贝特勒 300 LiFePO4 18
中国宝安 1500 LiFePO4 19
河南新乡 200 LiFePO4 20
其它 1500 / 合计 30000
另一方面,在国家科技项目的重点支持和良好产业前景的推动下,大功率动力锂电池关键技术、关键材料和产品研究取得了重大进展。投资额超过10亿元人民币的锰酸锂动力锂电池研发企业——中信国安锰固利,已经成为领军国内外大功率锰酸锂动力电池的龙头企业。中
国航空集团所属的中国空空导研究院计划投资17元亿的磷酸铁锂动力锂电池研发企业,已经完成第一、二期投资,投资完成后,有望形成年产值逾100亿元的大容量磷酸铁锂龙头企业。深圳比亚迪、北大先行、深圳比克、天津力神、万向电动汽车、苏州星恒、北京神州巨电、深圳雷天、辽源锂源新能源、咸阳威力克、东莞新能源(ATL)寰宇、海霸等一批动力锂电池企业正在崛起。在系统集成技术方面,具有二十余年动力电池成组应用技术和设备研究经验的机械科学研究总院在动力电池系统集成关键技术、关键零部件和产品研究方面也取得重大进展。单体锰酸锂和磷酸铁锂动力电池已经具备推广应用的条件,也已具备动力锂电池系统集成的技术能力。虽然在小容量高倍率功率型动力锂电池方面,与国外先进水平比,还存在一定差距,但我国大容量动力锂电池产业发展和产业化发展,已经处于国际先进水平。
开发新能源汽车是全球汽车工业发展的大趋势,从国内外现状来看,着力发展新能源汽车的态势已经如火如荼,新能源汽车产业在5年内实现爆发式发展已经确定无疑,这一时期对于公司来说是必须紧紧抓住的战略机遇期。但同时公司面临的市场竞争将会十分激烈,在
动力电池材料领域已经存在了众多先行先试的具有很强实力的知名企业,对公司的发展具有明显的竞争性威胁。目前,新能源汽车发展存在着技术瓶颈,受制于电池性能的不佳,影响电池性能的主要因素又在于电池材料和成组技术。因此,公司要想作为电池正极材料的知名供应商在市场竞争中立足并发展,当前乃至后续的几年中必须集中各方面资源全力进行技术攻关,力争全面解决工艺的可行性、产品性能的领先性和稳定性问题,培育出企业强大的技术核心竞争力,参与市场竞争而不败,实现发展壮大。
(2)、发展趋势
在市场需求方面,国际油价上涨到70美元后,新能源汽车的优势开始显现。世界原油供应紧张,而且价格持续上涨,是政府、研究机构和企业加速开发与推广新能源汽车的直接动因。同时,国际能源环境的变化,也为新能源汽车(目前主要是混合动力汽车)登场,创造了市场条件。在发展新能源汽车上,镍氢电池技术最成熟,未来2年内仍将是新能源车的主流,之后镍氢电池技术将和磷酸铁锂、氢燃料电池三分天下,5年后将逐渐被锂电池及燃料电池所取代。电池巨头松下和三洋也均认为,锂离子动力电池不可能在2年内取代镍氢动力电池,主要原因是镍氢动力电池便宜安全,已经达到规模化生产。锂电池还有技术课题需要继续攻关,因此商业化尚需时日。据日本富士经济分析,镍氢电池的主流地位将可延续至2012年,之后锂电池将逐渐侵蚀镍氢电池的市场份额。
至于各种正极材料的发展趋势,据“锂电中国”分析,总体方向是:一是钴酸锂材料的使用量会持续减少,让出市场首位只是时间问题;二是锰酸锂材料和三元材料在未来几年会成为主流;三是磷酸铁锂材料的规模化应用可能要到2015 年之后;四是其他新型正极材料短期内实现产业化的可能性不大。在增速上,2011 年仍会受到全球经济不景气的影响,年增长率可能会在10%左右;2012 ~2013 年全球经济将走上复苏轨道,年增长率可能会达到15%左右;2014 ~2015 年全球经济会迎来一个上涨空间,那时电动汽车以及车用动力锂电池的技术积累也到了开始释放的阶段,这个时期的正极材料产业发展会较快,年增长率可能会达到20%以上。到2015年,全球HEV、PHEV和EV销量将占到整体的13%左右,达到千万辆产销量级别,到2020年这一数字将达到26%。相应的正极材料年需求超过45万吨。再考虑到新能源大巴、观光车、游艇等方面的需求,动力锂电池会再造一个巨大市场,行业机会显著,对正极材料的需求将会迅猛增加。在国内正极材料的需求量方面,估计到2015年将达15万吨以上,按目前普通质量的磷酸铁锂的市场售价18万元/吨计算,市场规模将达到270亿元。与目前3万吨左右的正极材料产销相比,动力锂离子电池用正极材料产业将迎来兴旺期。
在技术研发方面,目前国内亟待解决动力电池组电源管理系统、动力电池隔膜技术、以及锂电池电解液最为关键的电解质成分六氟磷酸锂(LiPF6)的生产合成等问题。后续将围绕提高电池比容率、快速充放电、安全性、封装和成组、降低成本等方向展开大量的研究,不断提升电池材料和电池的性能。期间可能出现较为成熟的超级电容器等高性能电池材料和装置。
3、主业和主导产品国内外市场状况
(1)、主业和主导产品
根据公司设立时确定的经营范围,公司的主业是:锂电池材料研发、生产、销售及相关技术服务。
公司进行锂电池材料研发、生产、销售及相关技术服务初期主要围绕和依托磷酸铁锂离子正极材料展开。因此,公司发展初期的主导产品是磷酸铁锂离子正极材料。后续可根据市场需求和产业发展情况开发新的锂电或电池材料,并逐步将其培育成新的主导产品,丰富主导产品的类别。
(2)、国内外市场状况
由于锂电池运作良劣以及质量与其所用材料息息相关。正极材料、负极材料、电解液和隔膜等通常被称为关键材料。而其中,正极材料不管是从成本,还是从性能方面考虑,都是关键材料中的核心材料。自锂电池商业化以来,投入研发力量最大、竞争最激烈的也是正极材料。表3是日本IIT公司拟出的锂电池成本构成表。
表3 锂电池成本构成
组成材料分类 所在成本比例(%)
正极材料
40~46
负极材料
5~15 电解液
5~11 隔膜
10~14 其他
18~36
从下游新能源汽车产业发展情况讲,尽管2009年《汽车产业调整和振兴规划》中提出启动节能和新能源汽车示范工程,并规划到2011年形成50万辆电动汽车生产能力,但是这一令人鼓舞的规划并未改变本土主要汽车企业对新能源汽车的观望态度。开发电动汽车不仅使企业面临技术风险、大规模业务重整和巨大的建设投资,更让企业困惑的是,价格昂贵的电动汽车销路在哪里?基础设施能不能跟进?电源是否有保障?在生产者和消费者缺乏应有的预期的情况下,奥运会试运营的成功,似乎已经“完成了任务”。在传统燃油汽车产销两旺的情况下,谁也不愿贸然改变技术路线。各个企业尽管都跃跃欲试,但实际行动却比较迟缓。特别是本土主力汽车及零部件企业,总体上呈现
出一种“雷声大雨点小”,“多观望、慎行动”的态势。消费者则是期待、观望和等待。2009年的中国电动汽车在快速预热后,却转而陷入产业化困境。人们早有共识,电动汽车的发展应双轮驱动,一方面要依靠技术突破和成本下降,特别是锂电池的成本;另一方面要依靠政府强有力的政策支持。虽然电动汽车在短期内不可能取得规模化发展,但电动汽车是“政策车”,有国家能源战略的强力引导和政府的“第一推动力”,电动汽车的发展已上升到实质性的国家战略层面,支持研发、生产、需求端的政策会更加系统和有力。因此,今后5年将是电动汽车发展的关键期。
在这种看起来不利的现实状况下,中国正极材料产业的发展还是取得了令人瞩目的成绩。钴酸锂材料2001年左右开始实现国产化,到了2003 年就基本能够实现自给,现在,中国钴酸锂材料的供应量占到了全球的38%,产品的出口量呈逐年上升态势。三元材料的生产和供应这两年以每年翻一番的速度增长着,目前已占到了全球供应量的30%左右。锰酸锂材料的供应已处于全球垄断地位,用于电动工具等方面的锰酸锂材料已经开始大量出口。磷酸铁锂材料产业这两年的发展也非常快,产量和应用的增长都很明显。造就这种“中国速度”的最大原
因,主要在精神方面,中国企业的斗志普遍要比西方企业强得多,在未知新兴领域更敢于先闯先试。
从销售收入方面看,根据锂电中国的调研统计,2000~2009年,全球锂电池用正极材料的销售收入由4.7 亿美元增长至10.34 亿美元,年均复合增长率达到了8.21%,发展迅速。但同时仍与使用量的增长不成比例,主要原因是市场和技术的成熟导致价格和利润率的下降速度较快,另外,价格便宜的锰酸锂正极材料的研究开发和应用也较大影响了正极材料的整体销售收入。
进入到新的千年以来,锂电池用正极材料产业的发展大致经历了三个阶段。第一个阶段是在2001 年之前,由于以中信国安盟固利为代表的中国企业实现了钴酸锂材料的国产化,几乎都是钴酸锂的全球正极材料市场因中国企业的强势介入,明显感受到了一个阵痛期,钴酸锂的销售价格短时间内呈现快速下降态势。在销售量进一步上升的同时,整体销售收入却由2000 年的4.7 亿美元下降到2001年的3.9 亿美元,降幅达到了17%以上。这个阶段之后,全球的正极材料和锂电池产业均开始了一轮洗牌过程,产业重心开始向中国转移。第二个阶段是2002年-2007年,市场适应了新的游戏规则后,进入了一个迅速发
展的新阶段。钴酸锂材料的国产化,推动了中国锂电池产业高速发展,迅速涌现出比亚迪、比克等一批优秀的中国电池企业,迫使日本电池企业步步后退,东芝甚至卖掉了整个锂电事业部,欧美的一些小型锂电池企业纷纷倒闭。为降低成本,同中国企业竞争,日本主要锂电池企业开始陆续在中国设立生产基地,向中国转移产能。以美国Valence(威能)等公司为代表的欧美企业也开始了战略转变,或把生产基地移至中国,或找中国企业代工生产,自己不再直接从事电池的生产和制造。中国逐渐发展成为全球锂电产业的重心。目前,锂电池用正极材料产业的发展进入第三阶段,呈现出以下几个主要特点:一是钴酸锂材料市场份额快速下降到50%以下,三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂将会迎来高速发展时期;二是全球钴酸锂材料产业进一步向中国大陆地区转移,过程有反复,但趋势明显;三是正极材料市场(特别是在动力锂电池领域)会逐渐形成一个以美国的磷酸铁锂,日本以三元材料及锰酸锂,中国兼具磷酸铁锂、三元材料及锰酸锂为主的产业发展新格局;四是资源的价格战会频繁爆发,对关键资源的控制与争夺会越来越激烈。
具体到磷酸铁锂正极材料,国内方面,磷酸铁锂作为动力电池的主流正极材料已经是绝大多数动力锂电池生产者的共识。深圳市比亚迪电池股份有限公司正大批量采购国内生产的磷酸铁锂,凡是能批量生产的,比亚迪公司都成吨采购,据称目前磷酸铁锂月需求是40吨;此外,ATL广东新能源目前每月对磷酸铁锂的需求是10吨;天津力神在经过长时间的为Valence OEM后,每月也有固定的磷酸铁锂需求。河南环宇集团和青岛澳柯玛都希望能寻找到供应磷酸铁锂材料的国内生产厂家。还有一些锂离子电池生产厂家都已经对磷酸铁锂系列的电池进行了较长的研究,已经获得了使用经验。欧美、台湾、日本方面对磷酸铁锂材料也有很大的需求量,目前磷酸铁锂材料在国内和国际市场上都处于供不应求状态,苏州恒正科技制备的磷酸铁锂材料售价高达30多万/吨。另外,台湾必翔愿意独家包销湖南瑞翔的磷酸铁锂材料5年,足见国际市场磷酸铁锂的需求之旺盛。据某公司的一份磷酸铁锂生产可行性分析报告估计,2010年,锂离子动力电池总需求量已达到50.69亿Ah(单体电池工作电压3.6伏,折算为正极材料其消耗量为36200吨。而以上数据仅仅只包含了国内市场,考虑到国外市场的拓展及电动轿车的潜在发展,对动力型锂离子电池正极材料的需求量要远远超出36200吨。磷酸铁锂作为新型高能锂离子电池的正极活性材料
及电子材料产品,随着电池工业及电子工业的发展,在未来的两三年内,磷酸铁锂的市场需求量将达8万吨以上。尤其是在动力型电池应用方面对磷酸铁锂的需求将大幅增加。
但目前磷酸铁锂还没有达到像钴酸锂这样的应用广度,主要原因是锂离子电池生产厂家没有稳定的货源供应情况下,也不能进行电池生产线的扩产,问题解决的关键还是在于磷酸铁锂材料产量的提高和产品质量稳定性的解决。解决产品的技术难题也正是我公司的优势所在。正是由于部分技术问题尚未得到完美解决,磷酸铁锂材料目前主要用在高尔夫球场推车用电源、矿灯、电动摩托、电动自行车、动力工具、以及电动汽车等方面,具有类型众多、用量巨大的潜在客户。这些潜在客户主要来源于以下领域:一是储能设备制造,包括太阳能、风力发电系统之储能设备,不断电系统UPS,配合太阳能电池使用作为储能设备(比亚迪已经在生产此类电池;二是在IT领域的应用,仅国内数码产品每年所需电池容量为 5亿Ah,如全部使用磷酸铁锂正极材料,需要3.5万吨;三是电动工具制造领域,涵盖高功率电动工具(无线、电钻、除草机等;四是轻型电动车辆领域,主要是电动机车、电动自行车、休闲车、高尔夫球车、电动推高机、清洁车;五是小型
设备领域,包括医疗设备(电动轮椅车,电动代步车)、玩具(遥控电玩);六是其它小型电器;此外还有矿灯制造;植入性的医疗器械(磷酸铁锂无毒性,锂电池仅铁锂可满足要求;以及替代铅酸、镍氢、镍镉、锂钴、锂锰类电池在小型电器上的应用。目前已经实现应用的有1.8Ah及以下的18650型圆柱电池(18650型是一种通用标准,可用于小型电器),全球需求为8亿个电池/年,折算为正极材料需求4000吨磷酸铁锂,磷酸铁锂市场价格目前比较高,国内售价为18万/吨。公司产磷酸铁锂正极材料在主要面向新能源汽车电池领域的同时,必须注重并积极开发以上市场领域,初期还可以将这些领域作为主要的营销市场。
从目前市场竞争情况看,主要竞争来自于美国valence、美国A123公司、天津斯特兰等企业。其中,美国Valence公司2003年开始LiFePO4的产业化,解决了其电池的倍率放电及低温性能等问题,并和中国的部分锂离子电池厂家进行合作,并以OEM(定牌生产和贴牌生产)方式生产4~10Ah的聚合物电池,同时在中国苏州拟建生产基地(威能和威泰),自己生产聚合物电池,但是由于Valence公司面对国内的客户并不出售电池材料。而与其合作的电池厂家利润空间和主动
性受到了限制,因此对能够提供稳定的正极材料的厂家非常渴望。预计近几年,Valence还不足以构成实质竞争,应定位为潜在的竞争者。美国A123公司主要从事掺杂金属离子的LiFePO4材料的商品化运作,部分产品已在台湾的部分厂家试用,但据称批次稳定性差,量产不大。A123公司与Valence公司类是,也是以OEM的方式和国内的一些电池厂家进行合作,A123公司在中国的常州建设生产基地高博,A123公司已经是现实的竞争者。国内的其它企业例如天津斯特兰、湖南瑞翔、北大先行和恒正纳米科技也都进行了中试实验,但是他们的生产工艺和产品各有不利的方面。湖南瑞翔和北大先行据称是较早地完成中试的厂家,但是他们目前尚不能解决产品批次间稳定性的问题,他们用的原料和技术路线都不是最具有竞争力,原料主要是运用铁的有机盐,工艺存在煅烧时间长,而生产的产品批次间不稳定,产品在做成品电池的时候粘着性差。恒正纳米科技目前在产量上还未形成规模,而且在最终产品中为了提高导电性,添加了价格昂贵的Ni、Co和Mn过渡金属层状材料,并且广泛采用进口设备和原材料,因此成本很高。因此他们的产品价格是目前商业价格的两倍还要多。天津斯特兰收购了北京中辉振宇,目前有20条网带式烧结炉,产品质量已经基本成熟,目前产品供不应求,已经是现实的竞争者。
总之,目前磷酸铁锂产品正处于行业的初期阶段,磷酸铁锂产品潜在市场巨大,而国内外的电池材料厂家要么不具备稳定的生产能力、要么生产的产品质量存在诸多问题或产量太小。因此,磷酸铁锂的生产在近两年间还不会发生争夺客户的竞争,目前的市场是卖方市场;但预计在5年后,随着相关竞争性企业制造技术的成熟,解决了产品的在使用过程中的性能问题并量产后,出现激烈的市场竞争是必然的。因此,公司必须加快步伐,早日量产,尽早抢占市场先机。
第五篇:离子电池材料发展历程现状及展望
离子电池材料发展历程现状及展望
——2012012174 化学李梦
能量比比较高。具有高储存能量密度,使用寿命长的锂离子电池已经渐渐占据了人们的视线,那么这一类的离子电池又是怎样发展起来的呢?在各种电池材料日益发展的今天它有如何的发展前景呢? 离子电池的发展历程与现状·20年坚持,从无到有
中国科学院物理所评价我国的锂离子电池发展是:从无到有,从小到大,发展很快。2000年我国的锂离子电池产量约2000万块,占全球份额的3.6%,与韩国相近,而当时日本已达年产5.12亿块,占93.9%。2002年我国锂离子电池产量跨过1亿块大关,2004年达到7.6亿块,占全球市场的37.1%,仅次于日本。
我国的锂离子电池研究开发项目一直是“863计划”的重点项目,从移动电子设备用小型电池开始,连续20年获得支持。目前,小型锂离子电池已形成年产2亿只以上的生产能力,日本索尼、三洋等公司也将生产厂建到中国。大部分材料实现了国产化,国内已自建和引进多条生产线,配套材料厂也有很多个,均已形成大规模生产、市场竞争激烈。小型电池及其相关材料目前技术工艺成熟,生产成规模,这主要得益于产业投资推动。
我国动力电池的研究相对较晚,但到目前为止也已取得了骄人的成绩。经过中国科学院物理所20年来的研究积累,我国在纳米储锂负极材料和磷酸盐正极材料的研究方面居国际一流水平。
我国的动力型锂离子电池“十五”期间在“863”电动汽车重大专项的支持下开始了研究开发,解决了高功率输出的问题,安全性也得到了极大的提高。依托于中科院物理所技术的苏州星恒电源有限公司创造性地实现了平板电池的机械化生产,2004年苏州星恒公司研发的10A·h高能量型和7.5A·h高功率型锰酸锂离子动力电池已通过美国UL安全测试,成为中国本土第一个通过UL认证的锂离子动力电池,目前产品已批量供应国内外市场。开发的15A·h高功率电池通过“863”电动汽车重大专项组织的统一测试,“十五”期间已成功应用于燃料电池混合电动轿车概念车“超越二号”和“超越三号”。7.5A·h高功率电池已成为“上海”牌燃料电池混合轿车的标配。车用锂离子动力电池等高端产品技术的开发,不仅仅是我国电动汽车产业发展的需 要,也必将带来我国锂离子电池产业的全面技术升级。
我国动力电池的发展是伴随着电动自行车的成长而兴起的,但在国内刚开始开展锂离子电池电动车研发时,锂离子电池曾发生过若干爆炸事故。
一般来说,电池安全性是和电池中储存的能量成反比的,即所能释放的能量越大,其安全性就越差,换句话说,就是和电池的重量成反比。当然,随着电池体积的增加,散热性能变差,爆炸的可能性更是大幅度增加,所以,将锂离子蓄电池做成动力电池,就必须提高其安全性能;用量愈大,要求达到的安全性指标也就愈高。
锂离子电池发生爆炸,一个很重要的原因是使用手机电池常用的钴酸锂作为锂离子电池的正极材料。钴酸锂材料的理论比能量超过每克270mA·h,但为保证其循环性,实际可使用比容量只有理论容量的一半,即140mA·h左右。在实际使用过程中,如果在某些意外的情况下,如管理系统损坏而导致电池充电电压过高,则剩余的一部分锂就会从正极经电解液在负极表面以金属锂的形式沉积。而金属锂的表面欠电位沉积极易形成“枝晶”,从而刺穿隔膜,将正负极短路,引起起火爆炸等安全事故。另外,金属锂非常活泼,熔点也低,在电池温度局部过高或者壳体破损接触空气的情况下也非常危险。因此,寻找替代钴酸锂的正极材料,解决安全问题是生产动力型锂离子电池最优先要考虑的问题。
“十五”期间,在“863计划”支持下,中科院物理所发展了氧空位磷酸铁锂和用于电动汽车用动力电池的锰酸锂正极材料,发展出了一种具有自主知识产权的表面修饰技术,应用于改进尖晶石锰酸锂材料;生产出可逆容量达到107mA·h/g,55℃循环200次,容量保持率大于90%的材料,优于国际同类产品水平,保障了电动汽车重大专项中高功率锂离子电池项目的顺利推进。在山东试验工厂的技术工艺基础上,在无锡建成了年产1000t的生产线。
在锂离子蓄电池的负极材料的研发上,我国也有重要进展。作为手机锂离子电池负极材料的首选中间相炭微球,我国已实现全面国产化。上海杉杉和天津铁成等公司生产的该类型负极材料,其可逆容量均在300~340mA·h/g,性能指标已经达到或部分超过国际先进水平,且价格只有进口产品的2/3。但石墨负极材料不能满足混合动力汽车的高功率和长寿命要求,在动力电池中,使用具有石墨结构的中间相炭微球存在一个致命的缺陷,即在大电流冲击的时候,由于体积变化,炭球表面的固体电解质层会破损,从而加速其寿命衰减。在“863’’纳米专项的支持下,北京星恒成功地开发出硬碳负极材料,位于八大处高科技园的试验线于2009年年中投产。
在比现有碳材料(372mA·h/g)容量更高的负极材料成为研究热点时,氧化锡首先被发现具有优异的储锂性能,这就引起人们开始研究一系列基于金属和氧化物的负极材料,然而锡、硅等作为锂离子电池负极材料的致命问题在于:充放电过程中,随着锂的反复嵌入脱出,体积变化高达300%~400%,导致电极的机械稳定性降低,材料也因发生粉化逐渐失效,因此循环性能很差。
纳米合金化可以克服锡基材料的这一弱点,并已在索尼的Nexlion中获得应用,中科院物理所在1998年即发表论文指出纳米化是提高此类材料循环性能的有效途径。中国钢研科技集团公司在“863”项目的支持下已初步开发出具有一定循环稳定性的锡基材料。在世界范围内,具有高比容量的非碳负极活性材料正处于大规模商业化应用的起步阶段,采用三维集流体材料提高锂离子电池负极材料的电化学性能,是目前国际锂离子电池领域的一个主要研究热点。与传统二维铜箔相比,三维集流体材料能够为活性物质提供更加良好的导电环境,缩短多孔电极内部平均电子的传输距离,从而降低极片内阻,减小大电流充放电产生的电极极化现象;更重要的是,三维基体还能在一定程度上缓解高比容量活性材料的“体积效应”,减少内应力对电极结构的破坏,从而改善电极的循环寿命与充放电效率。
苏州星恒电源有限公司锂离子动力电池的比功率已达到120W·h/kg,已占国内电动自行车锂离子动力电池市场的80%以上,部分产品已进入国际市场。
由中科院成都有机化学研究所与江苏远宇电子集团合作的聚合物锂电池项目,于2007年8月9日在常州签约。江苏远宇电子集团在电子元器件新产品开发制造上具有教强的独立创新设计能力。此次江苏远宇电子集团与中科院成都有机化学研究所的合作,加快了聚合物锂离子电池项目的产业化,双方将致力于在聚合物锂电池领域创立具有国际知名度的特色品牌。以隔膜为关键核心材料的聚合物锂离子电池制造技术是中科院成都有机化学研究所经过多年的努力,在化工新材料领域取得的创新威果。独创的新型微孔聚合物隔膜技术使制造的锂电池属于科技含量高、节能环保的绿色洁净新能源,不仅安全性能好,而且使用寿命长,并达到了国际先进水平。目前,该技术已经在成都有机化学研究所实验生产基地进行生产应用,结合锰酸锂等正极材料的电池制造工艺已基本成熟,并有包括电动汽车、电动工具、通信、矿灯、手机在内的10余种电池样品。
“十一五”期间,“863”计划继续对锂离子电池材料的研发给予了支持,针对车用动力电池和储能电池关键材料的研发,启动了一系列项目。动力型锂离子电池材料产业化进程的深入,必将大大促进动力电池产业的技术进步,无论从安全性、高温循环性、使用寿命,还是从制造成本上讲,都将把动力电池的产品推广和市场开发推向新的高度。另外,新的动力型锂离子电池正极材料的发展又对上游原材料生产企业提出了更高的要求,促进了上游产业在产品纯度和制造成本等方面的技术进步与发展。相信未来几年,锂离子动力蓄电池会逐渐占领电动车市场。
离子电池的发展展望·瞄准未来,成就产业
70年代人们发现了可以嵌入锂离子的TiS2金属化合物,特别是90年代SONY采用可以嵌锂的钴酸锂做阴极材料,石墨做阳极材料的锂离子电池以来,锂离子电池的负极材料一直是石墨类材料,锡类化合物和硅类化合物负极材料仍然没有获得大的进展;但是正极材料已经从钴酸锂材料一枝度秀,到钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷铁酸锂材料齐头并进的发展趋势。
现在的趋势可以做如下的判断:在通讯电池领域,最近的3年内,钴酸锂仍然是离子电池的主角,在以后5年内,可能是钴酸锂和镍钴锰三元材料共存的时代,5年后,可能是镍钴锰三元材料的时代。
近日,《自然》杂志发布的一篇文章中介绍了最新的电池技术,它可以使手机一分钟充满电。这项电池技术采用铝做正极,石墨做负极,此外它还可以随意弯曲,安全性能也有保证。近年来,随着锂电池技术研发一直少见起色,不少科学家将希望转移到其他电池技术领域,而上述铝离子电池随意弯曲与快速充电功能,既有可能被应用于手机与可穿戴设备领域。
这就使得锂电池的地位受到威胁。目前由于节能环保的特性,锂电池成为了当前电池中的主流,被广泛应用于手机、移动电源、储能电站、新能源汽车等领域。连最新的可穿戴设备产品,也都选择搭载锂电池,锂电池的地位可见一斑。但是锂电池容量受限于电池体积大小,在小型可穿戴设备产品中,锂电池供电能力有限,这就阻碍了前者的推广。
因此,铝离子电池研发并得到实际应用后,有望取代锂电池成为可穿戴设备产品的主流电池。
不过这并不意味着锂电池市场就此萎缩,虽然在3C领域市场有所挤压,但在动力电池领域,锂电池仍旧是当之无愧的佼佼者。且近年来,随着国家大力发展与推广新能源汽车,动力锂电池市场空间很大。
前瞻产业研究院提供的《2015-2020年中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》指出,2014年我国新能源汽车工销售7万余量,同比增长3倍以上;动力锂电池产业规模达120亿元,同比增长200%。随着新能源汽车的持续发展,预计2024年,动力锂电池产业规模将达1615亿元,我国将迎来锂电池的10年黄金发展时期。届时,锂电池产业链:锂矿资源、正负极材料、锂电芯与电池组装等都将获得利好。
在这个特殊的时代背景下,绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质,生产基本不消耗水的离子电池,正以他如此自然、纯洁的优势走红现代社会,无孔不入,相信我们即将迎来离子电池的又一个春天。
引用文献:
《中国锂离子电池行业发展监测分析与市场前景预测报告2015-2019》中国市场调研网 《我国锂电子发展历程》————陆地方舟