新能源汽車對(duì)電池要求很高，必須具有高比能量、高比功率、快速充電和深度放電的性能，而且要求成本盡量低、使用壽盡量長(zhǎng)。傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池本身技術(shù)比較成熟，但它們用在汽車上作為動(dòng)力電池則存在較大的問題。目前，越來(lái)越多的汽車廠家選擇采用鋰電池作為新能源汽車的動(dòng)力電池。
鋰電池具有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小、質(zhì)量輕、工作電壓高(是鎳鎘電池、氫鎳電池的3倍)、比能量大(可達(dá)165WH/㎏，是氫鎳電池的3倍)、循環(huán)壽長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。
1 動(dòng)力鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀
新能源汽車未來(lái)逐漸替代傳統(tǒng)汽油車已成為各國(guó)發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)的共識(shí)，作為核心部件的動(dòng)力電池則更被企業(yè)和投資者看好。動(dòng)力電池是新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵：混合動(dòng)力汽車是目前最佳的過(guò)渡產(chǎn)品，但純動(dòng)力電池汽車是未來(lái)發(fā)展方向，核心技術(shù)在電池技術(shù)上的突破。
中國(guó)的新能源汽車電池產(chǎn)業(yè)起步雖晚于歐美日，但發(fā)展非常快，在鋰電池的研發(fā)上也投入了大量財(cái)力、物力。國(guó)家863計(jì)劃設(shè)立了電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)，中科院物理研究所、北京有色金屬研究院、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所等單位參加了該項(xiàng)目，分別開發(fā)了EV和HEV用兩類動(dòng)力電池，其中一些單位已采用了安全的錳體系正極活性材料。“十一五”、863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)又對(duì)HEV、PHEV(外接充電式混合動(dòng)力汽車)、FCV(燃料電池車)用動(dòng)力鋰離子電池關(guān)鍵材料和電池的研發(fā)給予大力支持。
2 動(dòng)力鋰電池發(fā)展遇到的問題
目前阻礙動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展的瓶頸是：安全性能和汽車動(dòng)力電池的管理系統(tǒng)。
安全性能方面，由于鋰離子動(dòng)力電池具有能量密度大、工作溫度高、工作環(huán)境惡劣等方面的原因，加上以人為本的安全理念，因此，用戶對(duì)電池的安全性提出了非常高的要求。汽車動(dòng)力電池的管理系統(tǒng)方面，由于汽車動(dòng)力電池的工作電壓是12V或24V，而單個(gè)動(dòng)力鋰離子電池的工作電壓是3.7V，因此必須由多個(gè)電池串聯(lián)而提高電壓，但由于電池難以做到完全均一的充放電，因此導(dǎo)致串聯(lián)的多個(gè)電池組內(nèi)的單個(gè)電池會(huì)出現(xiàn)充放電不平衡的狀況，電池會(huì)出現(xiàn)充電不足和過(guò)放電現(xiàn)象，而這種狀況會(huì)導(dǎo)致電池性能的急劇惡化，最終導(dǎo)致整組電池?zé)o法正常工作，甚至報(bào)廢，從而大大影響電池的使用壽命和可靠性能。
動(dòng)力鋰離子電池要得到很好的應(yīng)用，技術(shù)上需要從材料、電池、管理系統(tǒng)、機(jī)械加工等多方面同時(shí)考慮。因此，需要鋰電子生廠商及下游企業(yè)通力合作，以電池為核心，對(duì)材料、管理系統(tǒng)等提出要求，形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)群，更有利于技術(shù)的進(jìn)步和系統(tǒng)成本的降低。
3 動(dòng)力鋰電池材料分析
鋰電池材料可分為電極(正極/負(fù)極)材料、隔膜和電解液。正極材料是鋰電池的核心，目前以鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳鋰和磷酸鐵鋰為主。負(fù)極材料則以石墨、固體碳粒為主;在正負(fù)極中間則是電池電解液和隔膜。
3.1 正極材料
此前，鋰電池成本之所以高于鎳氫電池，主要原因就在于其正極材料使用的是以貴金屬鈷為原料的鈷酸鋰，錳酸鋰和磷酸鐵鋰由于成本優(yōu)勢(shì)更為明顯;不過(guò)，與錳酸鋰相比，磷酸鐵鋰的容量密度更高，前者為100-115mAH/g，后者為130-140mAH/g;充放電壽命更長(zhǎng)，前者為500次以上，后者可達(dá)1500次以上;工作溫度區(qū)間更大，前者為0至50℃，后者則為-40至70℃。因此，在鋰離子電池中，磷酸鐵鋰電池最被看好。
在鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈目前的產(chǎn)能比較中，由于進(jìn)入壁壘較高，鋰電池正極材料的產(chǎn)能是最小的，這是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中最看好的一個(gè)環(huán)節(jié)。
3.2 負(fù)極材料
與正極材料相比，負(fù)極材料占鋰電池成本比重較低，而且國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，負(fù)極材料以石墨、固體碳粒為主。目前國(guó)內(nèi)從事鋰電池負(fù)極材料生產(chǎn)的前三甲企業(yè)是中國(guó)國(guó)安、杉杉股份、長(zhǎng)沙海容，目前負(fù)極材料基本能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但隨著新能源汽車的逐漸普及，未來(lái)這一塊的市場(chǎng)需求將出現(xiàn)巨大缺口。
3.3 電解液
國(guó)內(nèi)電池生產(chǎn)商電解液配套也已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。電解液主要原材料為六氟磷酸鋰，占電解液成本的50%左右，其生產(chǎn)成本為10萬(wàn)元/噸，售價(jià)為40萬(wàn)元/噸，毛利率高達(dá)75%，但是，目前市場(chǎng)基本上被關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、SUTERAKEMIFA、森田化學(xué)等幾家日本企業(yè)壟斷。因此，亟待解決鋰電池電解液最為關(guān)鍵的電解質(zhì)成分六氟磷酸鋰(LiPF6)的大規(guī)模生產(chǎn)問題。只有此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)取得突破，中國(guó)的汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈才能接近完善。
現(xiàn)在全球鋰電池電解液市場(chǎng)供求基本平衡，鋰電池對(duì)電解液要求比較高，但用量卻很少。比如一塊手機(jī)電池只用3克，比重很小，2000噸電解液可供生產(chǎn)6億塊手機(jī)電池。汽車動(dòng)力電池可就不一樣了，一輛車就要40公斤。電動(dòng)車一旦興起，將帶來(lái)電解液的爆發(fā)性增長(zhǎng)。
3.4 隔膜
隨著新能源汽車的逐漸推廣，未來(lái)對(duì)動(dòng)力鋰電池材料的需求將得到引爆。隔膜系鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，毛利率通常達(dá)到70%以上，占了鋰電池成本的20-30%。按照計(jì)算，一輛汽車就可以用到一千到兩千平方米的隔膜。目前隔膜市場(chǎng)供應(yīng)量嚴(yán)重不足，大部分依賴進(jìn)口，市場(chǎng)主要被日本旭化成工業(yè)、東燃化學(xué)，及美國(guó)Celgard把持。隔膜具有典型的“高技術(shù)、高資本”特點(diǎn)，而且項(xiàng)目周期很長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，國(guó)內(nèi)企業(yè)的投資熱情并不高。
4 動(dòng)力鋰電池發(fā)展前景
據(jù)《2008-2010年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)分析及投資咨詢報(bào)告》顯示，結(jié)合中國(guó)的能源資源狀況和國(guó)際汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到2012年，新能源汽車年產(chǎn)量將達(dá)到100萬(wàn)輛，而預(yù)計(jì)到2025年后，中國(guó)普通汽油車占乘用車的保有量將僅占50%左右，而先進(jìn)柴油車、燃?xì)馄嚒⑸锶剂掀嚨刃履茉雌噷⒀该桶l(fā)展。
未來(lái)新能源汽車替代傳統(tǒng)汽車趨勢(shì)將成為必然，動(dòng)力鋰電池作為新能源汽車的“心臟”，將催生龐大的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，對(duì)電池原材料供應(yīng)商和廠商來(lái)說(shuō)都是巨大的商業(yè)蛋糕。
預(yù)計(jì)到2012年，新能源車的年產(chǎn)量將達(dá)到100萬(wàn)輛，按每輛新能源汽車電池成本7萬(wàn)元，動(dòng)力鋰電池的正極磷酸鐵鋰材料52公斤，負(fù)極材料41公斤，電解液40公斤計(jì)算。100萬(wàn)輛混合動(dòng)力汽車將帶動(dòng)5.2萬(wàn)噸正極材料，4.1萬(wàn)噸負(fù)極材料，4萬(wàn)噸電解液的需求。對(duì)于國(guó)內(nèi)電池廠商而言，這將是一個(gè)總產(chǎn)值700億元的大蛋糕。而如果按客車計(jì)算，這一數(shù)值還將提高3倍——每輛混合動(dòng)力客車的電池需求是轎車的4倍。
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