動力鋰電池四大技術(shù)難關(guān)
正極材料
鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料及磷酸鐵鋰等。其中,磷酸鐵鋰由于具有另外幾種材料所不具備的循環(huán)壽命、安全和材料成本方面的潛在優(yōu)勢,而被業(yè)界看作理想的正極材料。目前存在的問題,一是主要原料電子級碳酸鋰(碳酸鋰含量在99.5%以上)大部分來自進口,二是磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)也來自國外。
據(jù)了解,電子極碳酸鋰可由鋰礦石或鹽湖中提取出碳酸鋰再提純而來。我國鋰資源居世界第二,但由于技術(shù)問題,國內(nèi)礦石提取碳酸鋰再提純?yōu)殡娮訕O碳酸鋰的產(chǎn)量很低。鹽湖提取電子級碳酸鋰目前還沒有產(chǎn)品問世。所以只能從國外大量進口電子級碳酸鋰。因為進口量大,導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)基本沒有定價權(quán),完全由國外廠商說了算。
在技術(shù)上,我國磷酸鐵鋰發(fā)展本來與國際基本同步,但國內(nèi)尚未誕生真正的領(lǐng)軍企業(yè),行業(yè)缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。目前,國際上在磷酸鐵鋰電池行業(yè)處于領(lǐng)先地位的企業(yè)主要有3家,分別是美國的高博(A123)公司和威能(Valence)公司以及加拿大的佛斯泰克(Phostech)公司。磷酸鐵鋰技術(shù)在國外被看作戰(zhàn)略性技術(shù),美國、加拿大等政府為此不惜以國家的力量參與技術(shù)壁壘的建立。
在磷酸鐵鋰材料領(lǐng)域,有兩大核心技術(shù)專利,其中一個是包敷碳技術(shù),另一個是碳熱還原技術(shù)。前者由加拿大佛斯泰克公司擁有獨家使用權(quán),并且已經(jīng)在我國申請專利。后者的專利權(quán)由美國高博公司所有,目前尚未在我國申請專利,但是該公司現(xiàn)已在蘇州成立了2家公司,分別負責磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)和電池制造。磷酸鐵鋰電池方面的核心專利被幾家外國公司掌握,外國公司專利轉(zhuǎn)讓至中國企業(yè)將會面臨高昂的專利許可費,對該產(chǎn)業(yè)構(gòu)成巨大的潛在威脅。
要想擺脫在產(chǎn)業(yè)鏈中低端、被動的地位,就要從三方面努力:一是通過技術(shù)研發(fā)從而加快國內(nèi)磷酸鐵鋰專利申請。二是圍繞國外企業(yè)的核心專利在外圍進行布局。三是加強電池結(jié)構(gòu)設(shè)計、電池組合控制方面的研究。
電解液
電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導(dǎo)電子的作用,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料,在一定條件下、按一定比例配制而成的。
鋰電池主要使用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好,有爆炸的危險,日本和美國已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好,無爆炸危險,適用性強,特別是用六氟磷酸鋰制成的電池,除上述優(yōu)點外,將來廢棄電池的處理工作相對簡單,對生態(tài)環(huán)境友好,因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。
目前電解液配套基本已實現(xiàn)國產(chǎn)化,但軟肋是占電解液成本約一半的電解質(zhì)六氟磷酸鋰,國內(nèi)基本沒有企業(yè)能夠生產(chǎn)。
目前六氟磷酸鋰市場被幾家日本企業(yè)如關(guān)東電化學工業(yè)、蘇特瑞克秘法
(SUTERAKEMIFA)、森田化學等壟斷。全球六氟磷酸鋰產(chǎn)能在4000噸/年左右。日本這3家廠商其產(chǎn)能在3430噸/年,占全球產(chǎn)能的85%左右。我國天津金牛電源材料有限責任公司目前的產(chǎn)能只有250噸/年,并且不對外出售。國內(nèi)電解液生產(chǎn)廠家所用的六氟磷酸鋰主要從日本和德國進口。
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