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新能源汽车将催热锂电池产业

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  • 来源:
  • 发布时间:2015-07-24 00:00
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【概要描述】根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,至2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。

新能源汽车将催热锂电池产业

【概要描述】根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,至2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。

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    根据《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》,至2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。
 
  业内认为,新能源汽车在未来3-5年将进入快速增长期。作为新能源汽车重要组成部分、占其成本50%的锂电池产业也将从中受益。
 
  资料显示,我国锂离子电池原材料来源十分丰富:青海和西藏等地盐湖中储藏大量可开发、且成本较低的锂资源;锰、铁、钒、磷等资源的储量也十分丰富。与此同时,我国在小功率锂离子电池领域形成完整的上下游产业链,锂电池发展十分迅速。国家统计局的数据显示,2013年我国锂电池累计完成产量47.68亿自然只,累计同比增长16.9%;主营业务收入超过740亿元,同比增长17.8%。
 
  汽车评论员贾新光表示,与笔记本电脑、手机等小型锂电池领域不同,锂电池在新能源汽车上的用量是消费类电子产品应用的上百倍乃至上千倍,以2015年新能源汽车累计产销量将超过50万辆计算,届时将需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年。因此,新能源汽车需求市场一旦打开,将给锂电池产业带来爆发式增长。  
 
  随着锂电池产业规模的扩张,决定锂电池能量密度、寿命和安全性等重要指标的正极材料也得到业界越来越多地重视。
 
  锂电池选用的正极材料主要有锰酸锂、三元材料(镍钴锰酸锂)和磷酸铁锂3种。数据显示,2013年,中国正极材料市场规模达到73.6亿元,同比增长12%。目前,我国锂电池正极材料生产企业达189家。
 
  贾新光表示,磷酸铁锂作为正极材料能量密度就大于锰酸锂,而且在各种正极材料中,磷酸铁锂的内部阻力非常小,使得电池的使用寿命较长,充放电时发热量小,安全性高。然而,由于电动汽车的锂电池是数十甚至数百个电芯连接起来,对一致性要求非常高,这是磷酸铁锂电池很难做到的。
 
  锰酸锂动力电池具有较高的氧化还原放热稳定性,充放电循环300多次后,容量保持率仍达到90%以上,并在工业化成熟度、成本、一致性上,远优于磷酸铁锂,但其稳定性较差。贾新光认为,新能源汽车要想获得市场认可,安全性至关重要。新能源汽车生产企业宁愿放弃一定的技术性能,也要确保产品的安全性能。因此,锰酸锂要想赢得市场,还需要在安全性领域加大研发。
 
  三元材料是近年来发展迅速的新型锂电正极材料,具有容量高、成本低、安全性好等优异特性。河南环宇集团有限公司技术总监冯祥明表示,从化学性质上说,三元材料属于过度金属氧化物,含电量比较高。但是化学性质要比磷酸铁锂活泼,这就导致一定程度的安全问题。
 
  中科院物理所研究员黄学杰表示,2013年特斯拉电动汽车起火事件与动力电池正极材料有关,其采用的是镍钴铝三元材料的18650电池,该三元材料在180摄氏度以上会出现自加热,起火后很难控制。
 
  黄学杰认为,国内目前电动汽车用动力锂电池主要为磷酸铁锂材料,对于国内电动汽车发展而言是一个正确选择,因磷酸铁锂材料到了250摄氏度以上才会出现自加热现象。磷酸铁锂电池未来需解决的是能量密度问题。 
  
   中科院电工研究所车用能源系统及控制技术研究部副主任廖承林介绍,磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料是3种目前已经产业化的正极材料,它们各有优缺点,各有支持者。几年前,业内多数人认为,磷酸铁锂和锰酸锂是最有前途的动力锂电池正极材料,三元材料比较适用于消费电子产品。随着技术的进步,对锂电池正极材料的观点也在不断发生变化,如几年前认为磷酸铁锂最安全,国内有很多生产厂家,也有不少新能源汽车生产企业采用磷酸铁锂进行装车试制,但是近年来却有不同观点;以前有人认为锰酸锂不够安全,但近年来锰酸锂在日本等国发展很快;以前认为三元材料不适合用作动力电池,循环寿命相对也短,但是特斯拉电动汽车却采用三元正极材料,虽然曾出现过起火事件,但似乎并没有对其发展产生过大的负面影响。
 
  廖承林认为,就目前技术条件而言,磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料都具有一定的市场空间,到底谁能占据更大市场份额,要看电动汽车实际推广的应用效果,由市场来优胜劣汰。
 
  冯祥明表示,虽然不少电池生产企业认为三元材料将成为未来市场的主流。但是,就现阶段及短期内,磷酸铁锂电池仍会占据市场主导地位。至于未来发展走向如何,需要看市场发展,电池生产需要遵循“有形的手”与“无形的手”的选择。
 
  廖承林坦言,从电动汽车对动力电池的要求来看,未来锂离子电池的发展趋势是朝高能量密度、高安全性、长寿命、高可靠性及低成本等方向发展。目前,还有一些处于中试甚至仅仅处于前期研究阶段的电池正极材料也有可能在未来得到广泛应用,如富锂锰基材料制作的电池比能量可达250-400瓦时/千克;采用石墨烯-硫复合物作为正极材料的锂硫电池比能量可超过2000瓦时/千克。这些材料性能出众,虽然目前距离产业化还有相当长距离,但很有可能成为未来的发展方向。 
 
  廖承林表示,目前国内锂电池产业发展取得了长足进步,具有市场潜力大、生产成本低等优势,但是也存在着明显的不足。如锂电池生产企业过多,企业规模普遍较小,产品质量与国际先进水平相比还存在一定差距。更为严重的是,国内在锂电池材料的前期研究和知识产权方面目前还存在较大差距。
 
  对此,廖承林建议应从三个方面提升我国锂电池材料的产品品质:一要加强锂电池材料的基础研究,在未来动力锂电池大规模应用时占据知识产权的制高点;二要改变锂电池生产企业规模小、数量多的现状,在正极材料、负极材料、电解液、隔膜、电池单体和系统等方面培育出具有国际产品竞争力和盈利能力的大企业;三要促进锂电池生产企业与整车的深度合作,在应用层面进行创新,研制出适用于各种纯电动汽车的锂电池系统,促进纯电动汽车的推广和电池的发展。
 
  廖承林认为,锂电池的发展方向在于汽车动力电池,锂电池相关产业链各方应采取合资合作的方式共同发展锂动力电池产业。其中,最典型的模式为“汽车整车厂+锂离子电池厂商”和“汽车零部件厂商+锂离子电池厂商”两种模式,其优势除了能分散风险外,更重要的是整合产业链上下游优势,降低成本,形成协同效应。

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