阻礙動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸是什么你知道嗎
來源:寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-03 12:07
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一、鋰離子電池發(fā)展受限的瓶頸是成本
目前令鋰離子電池發(fā)展受限的瓶頸還是成本。成本是兩方面的,一方面是電池本身的成本,另一方面是為鋰電池電動(dòng)車配套的充電設(shè)施成本。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,配備一臺(tái)電動(dòng)自行車的36V、10A·h鉛酸電池價(jià)格約400元,而36V、10A·h動(dòng)力鋰離子電池則需要花約1200元,整整是鉛酸電池的3倍,尤其重要的是,一臺(tái)配備鉛酸電池的電動(dòng)自行車才1800元,而配備鋰離子電池的相同電動(dòng)自行車則需要2600元,鋰離子電池在其中占了46%。相比較而言,動(dòng)力鋰離子電池在混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車等裝置上應(yīng)用的成本比重更大,因?yàn)檫€需要相配套的充電站網(wǎng)絡(luò)提供方便快捷的充電。因此,降低成本成為動(dòng)力鋰離子電池應(yīng)用的重中之重,目前可以從以下途徑來降低成本。
1、降低鋰離子電池的主要材料成本,尤其是隔膜和電解液成本,目前的隔膜和電解液中的六氟磷酸鋰基本靠進(jìn)口,如果實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化則可大大降低制造成本,目前國內(nèi)已經(jīng)有兩三家企業(yè)突破了隔膜制造技術(shù),開始批量生產(chǎn),但還不能完全替代進(jìn)口隔膜。
2、擴(kuò)大動(dòng)力鋰離子電池的生產(chǎn)規(guī)模化,提升自動(dòng)化水平,降低成本,這些需要資金的大量介入,另外需要配套的充電站設(shè)施的大量先期投入,提供方便電動(dòng)車應(yīng)用的大環(huán)境。動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸是系統(tǒng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化。產(chǎn)業(yè)需要推動(dòng)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)從導(dǎo)入期走進(jìn)成長期。中國物理化學(xué)電源協(xié)會(huì)和凹凸科技發(fā)起的 “電池管理系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用聯(lián)盟”將成為聯(lián)系電池行業(yè)和系統(tǒng)應(yīng)用不同行業(yè)廠商的一個(gè)紐帶,為推動(dòng)電池管理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化貢獻(xiàn)力量。
二、標(biāo)準(zhǔn)化是制約動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸
系統(tǒng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化也是制約動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸?;谖覈焖侔l(fā)展的電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)跨越式發(fā)展的重大機(jī)遇,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)也迎來了前所未有的機(jī)遇,目前,制約我國的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要在部分關(guān)鍵材料、制造工藝和裝備等方面,唯有研究單位、材料企業(yè)、電池企業(yè)一起聯(lián)合攻關(guān),才能取得突破,需要統(tǒng)籌安排,特別是行業(yè)共性技術(shù),如能形成有效的聯(lián)合攻關(guān)和技術(shù)轉(zhuǎn)移機(jī)制,將有利于行業(yè)技術(shù)水平的快速提升。
聯(lián)盟的戰(zhàn)略目標(biāo)是:用2到時(shí)候年的時(shí)間,發(fā)展成為具有行業(yè)影響力的綠色電池產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織;建設(shè)以中國企業(yè)為起點(diǎn),面向世界電池產(chǎn)業(yè),以世界一流電池管理技術(shù)為平臺(tái)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟;協(xié)助電池行業(yè)組織制定統(tǒng)一的電子接口和機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),為全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作貢獻(xiàn)。
動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)工程,受到多方面因素的影響,而且很多因素相互制約,一起影響動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展,如原材料的價(jià)格直接影響著電池的價(jià)格,而電池的價(jià)格又直接影響著市場(chǎng)的認(rèn)可。此外消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣也對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展帶來不可忽視的影響。對(duì)于這些影響因素,一方面需要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)一步降低成本,包電池原材料的生產(chǎn)和電池的制造。對(duì)于市場(chǎng)方面的問題則需要一個(gè)逐漸認(rèn)識(shí)和成熟的過程,有時(shí)需要克服一些消費(fèi)習(xí)慣方面的問題。
三、動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸在于能量密度及安全性提高
動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸在于能量密度的提高、安全性提高、成本控制三個(gè)方面。能量密度的提高與電池安全性的提高具有一定的矛盾,因此必須在二者之間尋找平衡點(diǎn),在保證安全性的基礎(chǔ)上不斷提高電池的能量密度,可以通過正極材料體系及電解液的不斷改進(jìn)來達(dá)到目標(biāo)。電池成本降低的瓶頸又在于進(jìn)口隔膜等材料的成本較高,而且目前銅等金屬的價(jià)格一直上漲,對(duì)電池的成本降低帶來一定的困難,不過隨著科技部等政府機(jī)構(gòu)對(duì)隔膜國產(chǎn)化的不斷支持,加之電池生產(chǎn)廠的自動(dòng)化程度的不斷提高,電池的材料利用率及電池合格率也不斷提高,相信電池的成本還會(huì)不斷降低。
發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)還需要從材料、技術(shù)方面努力:
①需要解決快充快放電能力方面的不足。
②需要解決鋰離子電池電解液溶劑體系易燃易爆的不足。
③使電池隔膜早日國產(chǎn)化。
④材料方面,正負(fù)極材料和電解液國內(nèi)企業(yè)逐漸形成競(jìng)爭(zhēng)力,主要是技術(shù)指標(biāo)的提升,隔膜的國產(chǎn)化也在實(shí)現(xiàn)中。電池制造工藝和裝備方面的問題比較大。國家應(yīng)在產(chǎn)業(yè)政策、關(guān)稅政策等方面鼓勵(lì)自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面也需要在戰(zhàn)略和策略方面統(tǒng)籌考慮,行業(yè)協(xié)會(huì)可以發(fā)揮更重要的作用。
動(dòng)力鋰離子電池還處在初期發(fā)展階段,還需要繼續(xù)完善提升技術(shù)水平。產(chǎn)業(yè)界在政策上最需要的則是政府在新能源產(chǎn)業(yè)方面繼續(xù)加大產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的經(jīng)費(fèi)和投資支持,需要政府在稅收政策、基礎(chǔ)設(shè)施配套以及促成產(chǎn)業(yè)界之間的投資等方面進(jìn)行支持。
目前動(dòng)力電池的電芯已經(jīng)開始量產(chǎn),經(jīng)過多年的努力,在電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車和電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車中已經(jīng)開始應(yīng)用。隨著各個(gè)電池生產(chǎn)商大規(guī)模動(dòng)力電池生產(chǎn)線量產(chǎn)條件的不斷成熟,2008年底,中國的動(dòng)力電池的生產(chǎn)將邁上一個(gè)新的臺(tái)階。目前,電池管理系統(tǒng)開發(fā)還是薄弱環(huán)節(jié)。政府在新能源技術(shù)的投入,在電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車方面的政策支持,甚至稅收的支持,都將推動(dòng)目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展受各個(gè)環(huán)節(jié)的影響,首先離不開政策的支持,有政策的積極扶持和引導(dǎo),創(chuàng)造一個(gè)合適的發(fā)展環(huán)境會(huì)對(duì)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用,如采取適當(dāng)?shù)恼a(bǔ)貼必然會(huì)刺激動(dòng)力鋰離子電池的迅速發(fā)展。從電池制造環(huán)節(jié)來看,在生產(chǎn)技術(shù)上已經(jīng)不存在大的障礙,但是生產(chǎn)電池所需要的原材料情況各不相同,如正負(fù)極材料及五金配件國內(nèi)均可生產(chǎn),工藝技術(shù)上正在逐步提高和完善;而電池隔膜主要還是依賴進(jìn)口,因此需要從生產(chǎn)和研發(fā)上積極研究和探索生產(chǎn)工藝,使電池隔膜早日國產(chǎn)化。
發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)主要是從材料和技術(shù)方面進(jìn)行大量研究,提高電池的安全性能和能量密度及功率密度,解決單體電池使用一致性的問題。動(dòng)力鋰離子電池的材料方面,正極磷酸鐵鋰材料盡管可以滿足電動(dòng)汽車對(duì)鋰電池的要求,但仍然存在一些缺陷。
1、需要解決快充快放電能力方面的不足。因此,需要對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行研究,進(jìn)行納米化,對(duì)導(dǎo)電劑進(jìn)行優(yōu)化,從而使電池能夠滿足這些要求,可喜的是,電池及材料專家們?cè)谶@方面已取得了突破性進(jìn)展。
2、需要解決鋰離子電池電解液溶劑體系易燃易爆的不足。目前動(dòng)力鋰離子電池電解液溶劑體系仍然存在著易燃易爆的缺點(diǎn),因?yàn)槭褂昧肆姿徼F鋰和錳酸鋰等較安全的正極材料,再加上使用軟包裝或塑料包裝,從而使電池的安全性大大提高。但其本身的可燃性仍然存在,仍是一個(gè)安全隱患。因此,有針對(duì)性研究一些阻燃添加劑或使用離子液體,可以從根本上解決電解液易燃易爆的問題。
如何巧妙解決單體電池使用一致性的問題仍是發(fā)展動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的努力方向,研究的單位不少,取得成績的也不少。比如凹凸科技的動(dòng)力電池管理系統(tǒng),在動(dòng)力電池行業(yè)取得了巨大成功。但仍需要繼續(xù)努力,使電池真正達(dá)到一致使用。
目前政策上對(duì)電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車的支持力度還是很大的,對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的支持力度就較差,進(jìn)一步到相關(guān)材料產(chǎn)業(yè)的支持就很微弱了。
政策上應(yīng)對(duì)動(dòng)力鋰離子電池正負(fù)極材料、電解液及相關(guān)阻燃劑、離子液體、新型鋰離子電解質(zhì)等產(chǎn)業(yè)提供適當(dāng)?shù)闹С?。尤其是?duì)電解液及相關(guān)阻燃劑、離子液體、新型鋰離子電解質(zhì)的研究方面的支持明顯不足。有些關(guān)鍵材料質(zhì)量明顯不能滿足目前研發(fā)的需要,更不用說滿足未來發(fā)展的需要了。
動(dòng)力鋰離子電池要想得到更快更好的發(fā)展,材料的改進(jìn)是根本,正極材料、電解液、負(fù)極材料以及新材料開發(fā)出來后相匹配的電極技術(shù)、電池體系匹配研究等都有大量的工作需要完成。隨著材料技術(shù)的不斷改進(jìn),電池的性能也將不斷提高。
目前國內(nèi)在材料以及電池機(jī)理方面的研究比國外差一些,尤其是動(dòng)力電池以及電動(dòng)汽車這樣一個(gè)新興的領(lǐng)域,在很多電池制作過程或電動(dòng)汽車應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題無法找到合理的原因,缺乏完善的檢測(cè)及分析手段,希望政府能夠在電池的基礎(chǔ)分析及研究方面給予支持;另外,動(dòng)力鋰離子電池的生產(chǎn)過程中對(duì)廠房的濕度、潔凈度等都有嚴(yán)格的要求,因此企業(yè)從起步階段到完全達(dá)產(chǎn)是一個(gè)非常艱難的過程,需要政府能以銀行貸款或類似的方式支持企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化工程;第三,電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展直接影響到動(dòng)力電池的市場(chǎng)前景,希望政府能夠在新能源汽車的相關(guān)政策方面可以給予一定的支持,從而推動(dòng)這個(gè)新興領(lǐng)域的快速發(fā)展。
















