在新能源汽車火爆的今天，作為動力汽車鋰電池四大正極材料之一的磷酸鐵鋰，成了炙手可熱的概念。
今年年初以來，有關(guān)磷酸鐵鋰電池技術(shù)專利爭奪戰(zhàn)升級的報道不斷見諸報端。來自歐美的幾大跨國公司稱其擁有磷酸鐵鋰電池核心技術(shù)專利，大打?qū)＠畱?zhàn)。不僅如此，近期更有媒體報道，來自加拿大的Phostech公司與中國的電池生產(chǎn)企業(yè)談判，并提出“入門費(fèi)”1000萬美元、每生產(chǎn)1噸磷酸鐵鋰交2500美元的苛刻要求。
專利之戰(zhàn)似乎又給這項技術(shù)增加了更為神秘的光環(huán)。然而，似乎社會對磷酸鐵鋰過早地寄予了厚望，有關(guān)專家指出，磷酸鐵鋰動力電池不是電動汽車動力的有效解決方案。
“不要把磷酸鐵鋰在電動汽車動力電池中的作用夸大了。”國家科技部973計劃電動汽車儲能項目首席科學(xué)家、上海交通大學(xué)馬紫峰教授說，“學(xué)術(shù)界的觀點(diǎn)認(rèn)為，磷酸鐵鋰不可能是未來新能源汽車主要的動力電池。目前鋰離子電池正極材料主要有四種，磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰以及三元材料。從單電池電壓來看，磷酸鐵鋰比鈷酸鋰等材料低很多，磷酸鐵鋰電池的能量密度偏低，電池系統(tǒng)體積很大，大規(guī)模運(yùn)用未必合適，還需要做更多技術(shù)論證。我們很多企業(yè)一窩蜂爭上磷酸鐵鋰項目，容易被外國企業(yè)鉆空子。”
切忌盲目上馬
近幾年，新能源汽車市場正在蓬勃地發(fā)展起來。數(shù)據(jù)顯示，到2012年，中國將形成50萬輛新能源汽車產(chǎn)能，以單車使用2萬元電池（綜合考慮混合動力和純電動汽車）的平均水平測算，國內(nèi)汽車動力電池市場規(guī)模可達(dá)到100億元，相當(dāng)于目前鋰電池市場規(guī)模增長1倍。到2020年，新能源汽車帶動的全球車用動力電池市場需求將超過2000億元。不可否認(rèn)的是，中國車用動力電池產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展的黃金時機(jī)。
相對的，在炙手可熱的新能源汽車市場背后，相應(yīng)的電池技術(shù)也被日益提上日程。目前，我國新能源汽車研發(fā)布局呈現(xiàn)出純電動車、燃料電池車和混合動力車并駕齊驅(qū)的局面。純電動汽車目前市場上主要使用的電池有鎳氫電池、鉛酸電池以及鋰電池。應(yīng)該說各種技術(shù)都還不純熟，存在一些缺陷，很多實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)也還在對此不斷改進(jìn)。
目前從整體上來看，鋰電池還存在一個安全性的問題。不管是錳酸鋰還是磷酸亞鐵鋰，從循環(huán)壽命、可靠性、安全性、充放電性能來講還存在各種缺陷。“國內(nèi)最近一兩年上電(600627,股吧)池項目的企業(yè)非常多，可真正突破的沒有。鋰電池里的五部分：正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、外包裝，每一項都是很重要的，都是有核心技術(shù)的。研究其中一樣已經(jīng)了不得了。”常熟市合眾環(huán)保能源技術(shù)研究所所長沙永康說。
由此，對磷酸鐵鋰的狂熱部分地反映了現(xiàn)在大多數(shù)中國企業(yè)的心態(tài)。在一項技術(shù)尚未成熟的前提下，不把更多的精力和金錢花在技術(shù)研究上，而是選擇迅速上馬，這實(shí)在是浪費(fèi)資源。
此外，目前國內(nèi)鋰電池的品質(zhì)與國外還有很大的差距，主要是生產(chǎn)方式不同決定的。浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與材料學(xué)院教授王連邦說：“中國企業(yè)機(jī)械化、自動化跟國外差別很大，很多都是手工的。一個電池還看不出來，上百個電池串聯(lián)在一塊，差別就非常明顯。品質(zhì)上的差距主要是電池的一致性。從原材料到產(chǎn)品，里面有非常多的工序。一批不同品質(zhì)的產(chǎn)品都不一樣。100個電池，有2個可能不是很好的。這是生產(chǎn)方式的問題，不是一兩年能彌補(bǔ)的。”
沙永康也認(rèn)為，不能保證一致性是很大的問題。“這種方式做手機(jī)電池是可以的，因?yàn)槭謾C(jī)電池容量小。一個電動汽車開150公里，儲電量要15千瓦時、20千瓦時的電池組，手機(jī)電池可能就1瓦時，相當(dāng)于1.5萬倍。我們大部分企業(yè)采用的是機(jī)械加手工的方式，一致性程度不高。現(xiàn)在的成品率還非常低。”
未來技術(shù)路徑
如果鋰電池不能擔(dān)當(dāng)起未來新能源汽車的發(fā)展重任，那么誰能唱主角呢？
雖然國內(nèi)還有很多企業(yè)大力推廣鉛酸電池，但是由于污染高這個特點(diǎn)，使得這個產(chǎn)品并不被看好，發(fā)展時也多有無奈的感覺。“鉛金屬的提煉、制造電池、回收電池的過程中都有污染，只有汽車在路上跑的時候沒有污染。因此不能說這是清潔能源。鉛酸電池不是一個值得大力推廣的技術(shù)。目前鉛酸電池在中國已經(jīng)有45%的產(chǎn)量，歐美國家會使用，但是不制造、不回收，污染在中國。”沙永康說。
相反，燃料電池是目前很多專家認(rèn)準(zhǔn)的方向，也有很多國際巨頭不斷在這個領(lǐng)域發(fā)力。燃料電池是一種將氫氣和空氣中的氧通過電化學(xué)過程結(jié)合成水并產(chǎn)生電能的發(fā)電裝置。燃料電池工作不需燃燒，無轉(zhuǎn)動部件，具有能量轉(zhuǎn)換效率高（實(shí)際使用效率為普通內(nèi)燃機(jī)的2~3倍）、無噪聲、運(yùn)行壽命長、可靠性高、維護(hù)性好等優(yōu)點(diǎn)；它的唯一產(chǎn)物是水，真正符合清潔、可再生要求。從1994年第一輛燃料電池汽車問世到現(xiàn)在短短十幾年的時間，技術(shù)的發(fā)展非常迅速。
實(shí)際行動顯示，目前世界各個國家對燃料電池的發(fā)展、燃料電池汽車技術(shù)的發(fā)展給予了非常高的關(guān)注。豐田已經(jīng)宣布，第一輛燃料電池汽車將在2015年面市。去年9月，豐田、本田、現(xiàn)代、福特、通用、戴姆勒、起亞等知名汽車公司共同發(fā)表聲明，呼吁各國政府在2015年前建立更多的氫燃料基礎(chǔ)設(shè)施。如果這一目標(biāo)能夠?qū)崿F(xiàn)，從2015年起，全球范圍內(nèi)將會有幾十萬輛氫動力汽車逐漸實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。雖然現(xiàn)在燃料汽車的成本還非常高，但這是真正符合清潔標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，成本的降低只是一個時間問題。
與此同時，氫氣的安全問題也成了大家擔(dān)心的重點(diǎn)，對此，馬紫峰回答說，全世界對氫氣安全問題的技術(shù)研究力度很大，氫氣作為石油化工、冶金和制藥等行業(yè)的重要原料，對其儲運(yùn)安排已經(jīng)有了很好的解決方案。我們973項目團(tuán)隊正在參與制定車載儲氫的國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，目前實(shí)驗(yàn)室做的氫氣鋼瓶已經(jīng)達(dá)到70兆帕，而商業(yè)用時大概只需35兆帕，安全系數(shù)大大提高了。另外，氫氣的來源是多元化的。目前在上海，峰谷電的差異很大，夏天供電比較緊張，而春秋的電力供應(yīng)富裕，利用峰谷電可以電解成氫氣。而對于上海寶鋼、上海石化等大企業(yè)來說，氫氣已經(jīng)是大規(guī)模的副產(chǎn)品了，所以說未來前景很廣闊。
就大方向來看，新能源汽車的推陳出新勢必促使電池技術(shù)的拓寬。馬紫峰認(rèn)為，未來將燃料電池和蓄電池，或者燃料電池和電容器加以組合，結(jié)合二者的優(yōu)勢，是很好的方向。“我們知道，對于設(shè)計好額定功率的燃料電池，受氫氧電化學(xué)反應(yīng)的制約其輸出功率是穩(wěn)定的，如裝載60千瓦燃料電池的汽車，在減速或停車時燃料電池始終在工作，這時多出來的就給蓄電裝置充電，當(dāng)汽車加速或爬坡時，燃料電池的功率不可能從60千瓦變成70千瓦，這個就用蓄電裝置來補(bǔ)充，這種組合有利于動力性能的改善。總之，要多選擇一些方向，向更前沿的地方看。比如我們現(xiàn)在和美國密歇根大學(xué)合作研究鋰-空氣電池等最新技術(shù)，這個相對比較遙遠(yuǎn)，要15年之后才會有大的發(fā)展。”
沙永康也認(rèn)為，新能源汽車的技術(shù)是非常多樣的，不應(yīng)該把全部目光都聚焦在電池本身。新能源的概念一定要寬，有了寬的概念才有新的思路。也許不久的將來就能找到一種新的液體燃料，能夠代替甲醇和乙醇。再比如將無線供電技術(shù)用在汽車上。雖然現(xiàn)在遠(yuǎn)距離應(yīng)用還有一定問題，但是麻省理工學(xué)院在2007年時便可以通過這種技術(shù)點(diǎn)亮2米之外的60瓦燈泡，這給了人們無限的遐想。未來，將無線供電技術(shù)與汽車結(jié)合未嘗不是一個可行的辦法，省卻了插電等繁瑣的步驟。
新能源汽車無疑是未來的發(fā)展方向，可能50年后便是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車淡出歷史舞臺之時。不過正如沙永康所說的：“新能源汽車發(fā)展要擴(kuò)寬思路，不能盯著一個不成熟的技術(shù)盲目上馬生產(chǎn)。不能不看市場搞項目，單純?yōu)榱丝蒲薪?jīng)費(fèi)、為了國家補(bǔ)貼而行動。”日本豐田、本田等廠商十幾年如一日潛心研究一項技術(shù)，一旦成熟，大力推向市場，其他企業(yè)只能在后面遠(yuǎn)遠(yuǎn)追趕。相較之下，中國企業(yè)想要在新能源汽車領(lǐng)域彎道超車，尚需靜下心來。
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