来源:工业头条网 作者:康晓博收藏
2015-10-20 10:33
要说当下哪个产业最红火,锂电池绝对可以算作其中之一。来自工信部的统计数据显示,今年9月份,我国新能源汽车生产3.28万辆,同比增长2倍;而1-9月,新能源汽车累计生产15.6万辆,同比增长近3倍。新能源汽车销量的飞涨直接拉动了动力锂电池的市场需求,锂电池市场呈现出“井喷”态势。据悉,今年以来,各大电池厂商接单已经接到手软;而锂离子电池产业上游的材料商产能则纷纷告急。有业内人士分析,动力电池在今年成了稀缺资源,应该至少有2 Gwh以上的缺口;由于主流品牌电池的产能有限,一些车企尤其是商用车企从8月份开始就不敢继续接订单了;随着政策逐步发展和电池企业产能逐步释放,预计到2016年10月份,供需才可以基本达到平衡状态。
不过,在如火如荼的产业发展背后,一些危机也在潜伏——随着电池企业纷纷扩大产能、新的竞争者不断涌入,有人开始担心这个产业会不会在不久的将来变得产能过剩;而日本、韩国等国际巨头也盯紧了中国市场、频频发力,这势必会对我国本土电池企业产生冲击。那么,究竟我国的锂电池产业发展目前处于何种水平?与国际巨头之前存在着怎样的差距?未来的发展方向又是什么?
2015年10月14日,第十届北京动力锂离子电池技术及产业发展国际论坛在北京开幕。本次会议由清华大学、中国科学院物理研究所主办,北京新材料发展中心、《新材料产业》杂志社承办,中科院物理所陈立泉院士、美国阿贡国家实验室Emilio Bunnel教授、北京理工大学吴峰教授、中国电科院来小康教授等多名锂电池行业知名专家;宁德时代新能源科技有限公司、中信国安盟固利动力科技有限公司、天津力神电池股份有限公司、北京当升材料科技股份有限公司等产业上下游知名企业;以及来自学术界、工业界、媒体和投融资机构的300余位代表参加本次会议,共同进行着技术交流、探讨着产业的发展前景与方向。
本届论坛以“高能量密度锂离子电池材料体系与全固态锂离子电池技术”为主题,并邀请了本领域海内外的著名专家,从电池材料、技术、装备、市场等各个层面设置了不同的主题发言。
锂电池发展的三个阶段
陈立泉院士在大会上做了题为“如何从跟跑到领跑”主旨报告,剖析了未来锂电池技术的发展方向和趋势。他认为,锂电池作为重要的储能技术不仅是电动汽车产业发展成败的关键,同时也是能源互联网的核心。未来锂电池的发展将分为3个阶段:
近期阶段:形成硅镍钴锰Si/NCM体系,能量密度为120~260Wh/kg,以纳米Si/C为负极;正极材料:充电电压大于4.2W的钴酸锂(LiCoO2)、三元材料、二元镍钴掺杂铝、高电压LiNi0.5Mn1.5O4;
中期阶段:形成金属锂电池体系,能量密度为200~300Wh/kg,现有的锂离子电池,锂来自正极,电池容量主要由正极决定;金属锂电池以金属锂为负极,含锂或不含锂的过渡金属氧化合物为正极;为了避免充放电过程中锂枝晶的生长引发的安全事故,必须采用固态锂电池。
远期阶段:形成锂空、锂硫体系,能量密度超过500Wh/kg,以金属锂为负极,固体锂离子导体为电解质的锂空气或锂硫电池是未来的发展方向。
陈立泉院士认为,目前锂硫电池有寿命差的缺点,这严重制约了其产业化发展;而将石墨烯等碳材料与单质硫进行复合,可以提高其导电性和电池寿命,石墨烯在锂硫电池运行过程中起到导电剂和多硫化物穿梭抑制剂,应加速Li/O2电池研究。
而在分析国际竞争态势时,陈立泉院士认为,韩国的技术水平虽然略低于日本,但却可以借助大财团的优势,产业集中度高;近年又在中国建厂,不但降低了生产成本,而且有助于抢夺中国市场;
日本技术实力雄厚,自动化程度高,但产品跟随市场的速度慢,成本始终居高不下;
而我国企业的技术水平低、产业集中度低,近年来在大力推广新能源汽车的政策支持下产业发展蓬勃,正努力追赶世界潮流,但核心技术仍落后于日韩;而要实现弯道超车,就要提前布局全固态锂电池。
锂二次电池与相关能源材料已成重大需求
来自北京理工大学的吴峰教授在论坛上指出,锂二次电池与相关能源材料已成为未来一系列高技术发展中的重大需求,2013年美国麦肯锡全球研究所提出的12项改变世界颠覆性技术报告中,就有4项与二次电池相关,锂二次电池已成为当前新型绿色二次电池的代表,其关键材料对电池发展具有重要的推动作用。
锂二次电池发展中所面临的主要问题均和材料相关,包括比能量能否达到或超过300Wh/kg,安全性能否得到保证,性价比能够进一步提高等等。到2020年,锂二次电池的发展路线为:锂离子电池、锂硫电池、固态化电池、全固态电池。
十三五期间,我国大规模储能领域将怎样布局?
正如陈立泉院士所说,对锂电池的需求并不仅仅是新能源汽车,光伏、风电等电能储存的首选也是锂电池。统计数字显示,到今年的6月份,我国风电装机容量达到1.05亿千瓦时,光伏发电装机容量达到了3578万千瓦时。在蓬勃发展的背后,“弃风弃电”等现象也越来越普遍。因此,近两年,能源互联网这一宏大构想开始被屡屡提及。通过建设分布式能源网络,能源互联网将风电、光电、储能集于一体,把风电、光伏电和电网低谷电储存起来,在家庭和电网之间实现互联互通,以更好地利用电能资源。因此,储能技术就成了布局能源互联网的重中之重。
来自电科院电工与新材料研究所的来小康教授在论坛上对国家的储能规划战略进行了解读。他指出,十三五期间,我国大规模储能领域的布局将主要集中在三个方向:大规模储能系统应用,先进储能技术研发和新型储能技术研发。在大规模储能系统应用方面,要实现和国际水平并跑;在先进储能技术和新型储能技术研发方面,要实现和国际水平跟跑。
“中国汽车动力电池发展路线图”勾画了什么?
国联汽车动力电池研究院院长卢世刚则在论坛上透露,由中国汽车工业协会主持,依托国联汽车动力电池研究院,联合行业企业、高校、研究机构专家编订的中国汽车动力电池发展路线图形成初稿。
路线图的发展目标分为三个阶段:
到2020年,动力电池技术升级阶段。能量型动力电池系统比能量达到250Wh/Kg,成本下降至1.0元/Wh;动力电池产业实现智能化制造,产品性能、质量、经济性大幅提升,400Km纯电动车使用经济性与传统汽油车基本相当。
至2025年,动力电池发展阶段。动力电池产业发展与国际先进水平接轨,形成2-3家具有较强国际竞争力的大型集团公司,市场占有率80%,国际市场占有率30%,纯电动车步入普及及应用的发展阶段。
至2030年,动力电池发展成熟阶段。能量型动力电池比能力达到500Wh/kg以上,成本下降至0.5元/Wh;产业发展处于国际领先水平,纯电动汽车具有与传统燃油车相当的行驶距离,经济性具有竞争力。
技术路线:
以下一代动力电池为动力电池发展和电池产业升级的主要战略取向,当前重点推进新型锂离子电池的工程化和产业化;加强新体系电池基础研究和关键技术开发,推广普及以三元材料为正极的锂离子电池在新能源汽车中应用;全面提高我国动力电池产业技术水平。
材料致胜
记者注意到,在论坛上,不止一位嘉宾都在强调这样一句话——“材料是关键!”多位专家均表示,提高效率和经济性,保障安全性和可靠性,尽量做到长寿命等是锂电池的发力点和努力方向;而这些均与电池材料有着密不可分的关系。
回头再来看上游材料市场。随着新能源汽车的爆发,对动力锂电池的需求也激增,近期锂电池行业上游碳酸锂、草酸亚铁及磷酸铁等原材料都开始出现严重短缺现象。有分析人士指出,上游原材料紧缺正在成为制约新能源产业发展的一大软肋。
统计数字显示,电池级碳酸锂自去年底以来价格持续上涨,从3万/吨涨到了近期的5.5万/吨,已经对锂电池的原材料成本构成了比较大的负担;除此之外,电池正极材料、电解液等也出现上涨态势。业内专家指出,在此态势下,锂盐的短缺问题或将成为制约电池生产的最大障碍。目前锂盐的主产地在澳大利亚和智利等国,我国的总产量只占到世界产业的14%左右,并不能满足当下火爆的市场需求;而对锂盐的控制力和议价力较弱也成为一大风险。
另外一个问题是,虽然材料商纷纷投资设厂、加速扩大产能,但更多的资本还是扎堆向产业链的中下游涌去,这使得整个产业链缺乏有效的上下游联动,最终导致在制造成本、性能提升等方面缺乏有效的配合。
无疑,上游材料行业目前急需资本、技术等多方面助力。
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