锂电池行业发展面临的挑战与对策.docx

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1、锂电池行业发展面临的挑战与对策1.l中国锂电池研发存在的主要问题我国大容量动力锂电池的单体电池，已经具备了推广应用的条件。产业化建设取得显著成果。从电池单体考量，规模化生产和规模化应用的条件已经基本成熟。但是，动力锂电池是与铅酸蓄电池完全不同的新型蓄电池。现有主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术和设备（充电技术和充电设备、放电技术和放电设备、维护管理技术和维护管理设备），不能适应新型动力锂电池的特点。当前发生的动力锂电池燃烧、爆炸、使用寿命缩短等安全问题，主要原因就是由于采用了实质上仍停留在铅酸蓄电池技术状态的成组应用技术和设备应用于新型动力锂电池所致。新型动力锂电池的产业发展，不仅应研究和持续发

2、展电池本身的关键技术、关键材料和电池产品，而且必须研究与其相适应的应用技术和设备。由于在前一阶段，国家支持的重点是电池的关键技术、关键材料和产品研究，成组应用技术和设备研究还没有引起足够的关注，致使新型动力锂电池成组应用技术和设备研究严重滞后于电池技术的发展。发展到产业化建设和推广应用阶段后，成组应用技术和设备研究的严重滞后问题已经充分突现出来。当前动力锂电池产业发展急需解决的问题是:1、技术范畴：加快新型动力锂电池成组应用技术和设备研究。主要是新兴动力锂电池模块和总成集成关键技术、关键零部件和产品研究。目前已经具有基本成熟的技术储备，只要纳入国家规划体系，产业化有望在在一两年内取得实质进展。

3、2、产业化建设：急需解决的是标准化体系和市场化的产品和技术保障体系建设。除节能与新能源汽车科研项目中完成了几个电动汽车用动力电池标准外（还不完善），动力锂电池和系统集成标准仍处于空白状态。建立成熟的市场化的产品和技术保障体系是推广应用包括节能与新能源汽车在内的与新型动力锂电池系统的基本条件。由于标准处于空白状态，不具备建立相关市场化保障体系。当前处于各供应商自成体系的局面，产品处于完全混乱局面。为争夺市场，迫使所有企业都成为闭关自锁的独立体系。低水平重复开发和拼尽全力去建设不可能实现的自主产品和技术保障体系。上述问题已经成为制约产品发展的主要问题：能否迅速改变上述局面，是能否顺利进入产业化建设

4、和推广应用的历史新阶段，推动新型动力锂电池产业持续、健康、快速发展的关键。单纯依靠企业行为和科研项目是无法解决的。解决上述问题的有效途径就是在政府指导和有效支持下，依靠行业的智慧和力量。1.2 锂离子电池行业发展的制约因素锂离子电池也存在许多缺陷：循环寿命短，充电电路复杂，对电池内部保护电路的要求很高等，尤其对全密封铝壳封装的锂离子电池来说，在其安全保护的设计上存在一个极其致命的缺陷。1、资源紧缺地壳中锂元素的比例约为0.0065%,其丰度在各种元素中居第27位。海水中锂的总储量达2600亿吨，但浓度太小,提炼困难。世界盐湖锂资源主要分布在智利、阿根廷、中国及美国。花岗伟晶岩锂矿床主要分布在澳

5、大利亚、加拿大、芬兰、中国、津巴布韦、南非和刚果。印度和法国也发现伟晶岩锂矿床，但是不具有商业开发价值，目前世界上只有少数国家拥有可经济开发利用的锂资源。中南大学化学电源与材料研究所所长唐有根表示，即便是锂的成本和安全性的问题全部解决了，今后用锂电池替代汽油的话，也满足不了全部需求，因为这相当于用一种紧缺的资源去替代另一种紧缺的资源。2、冶炼污染锂离子电池中含有的六氟磷酸锂、聚丙二乙烯（醇）等化学物质会对环境造成有机污染。其含有的钻等重金属元素，也会对环境会造成危害，尤其是钻，含量相对较高，属于稀有贵重金属，具有很高的回收价值。虽然锂电池本身的污染并不严重，但锂金属在提取冶炼过程中，对环境的污

6、染不亚于汽油产生的污染。金属锂的工业生产方法主要有熔盐电解法和真空热还原法。熔盐电解法系采用氯化锂为原料，在熔融电解槽内电解时分解为金属锂和氯气，在阴极析出锂，在阳极析出氯气。电解进行时，氯化锂离解为锂离子，向阴极移动并放电，形成的金属锂通过熔盐逐渐上升到电解槽表面或到锂收集室。在阳极析出的氯气通过熔盐上升至出口排出或收集。该法的最大缺点是电解时产生氯气污染严重，且产品质量不易控制，生产成本高。3、安全问题香港大公报报道，09年1月，广州一起手机爆炸事件导致一男子死亡。专家认为，市场上多半使用的高容量锂电池由于化学成分的不同，在发生质量问题时，容易出现爆炸伤人事故。而相对安全的是银氢和银镉电池

7、。锂元素过于活跃,它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况,后来经过改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成分，从而使锂电提高安全标准和高效。在锂电池发展过程中，因为采用的正负极材料及其配方不同，出现过爆炸、燃烧等不安全现象。主要是负极采用金属锂，经循环后产生枝晶，致使短路，出现燃烧爆炸；而正极材料采用钻酸锂或银钻锂等，其化学活泼性较高，在石墨负极的配合下，一旦出现高温，容易发生爆炸燃烧。尽管实际发生的概率在十万分之一或百万分之一以上，但由于以手机及笔记本电脑等为主的电子消费品数量极大，使用范围极广，因此累计发生的安全事故绝对数量使人们感觉很多。由于这些电子消费品是人们日常生

8、活经常相伴，不可或缺的用品，一旦发生安全问题，影响很大，致使人们“谈锂电池色变:这种在电子数码产品中使用的锂电池的安全问题形成一种成见，开始影响电动助力车用锂电池。锂离子电池的安全设计过分依赖其内部电子安全保护芯片，而没有设置必要的物理安全保护措施。在充电以及使用的过程中，一旦出现其安全保护芯片失效的故障，后果是不堪设想的，轻则出现电池内部气体积聚引起电池体涨鼓现象，重则可能因为发生电池内部短路等等异常而导致电池爆炸的悲剧发生。4、成本问题相对于铅酸蓄电池，锂电池用于电动助力车的成本较高是一个突出的特点，也是影响锂电池大规模替代铅酸蓄电池用于电动助力车的关键。锂电池的正极材料、负极材料、集流体

9、、隔膜、电解质等主材价格比铅酸蓄电池高出很多，其组装辅材和外部电路系统成本则是铅酸蓄电池几乎没有的。虽然锂电池由于能量远高于铅酸蓄电池，因此单位功率的原辅材料成本并没有表现出来的成本差距那么大，但是二者的材料成本差距确实存在，而且差距以倍数计。由于制作工艺的原因，锂电池的人工成本比较高。在制造成本中，锂电池的人工成本占40%以上，而铅酸蓄电池的人工成本一般为10%20%o锂电池在生产中大部分过程是不可逆的，而铅酸蓄电池是可逆修复的，因此锂电池的总体合格率较低。铅酸蓄电池使用之后的回收价值在40%以上，而锂电池的回收价值几乎是零。1.3 我国应积极发展锂动力电池产业动力锂电池具有比能量高、比功率

10、大、使用寿命长，绿色环保无污染等显著优点。虽然购置成本高于铅酸电池，但全生命周期内单位使用成本远低于铅酸电池。即时在产业发展初期（当前），使用成本也只有铅酸电池的一半左右。随产业化进程和规模化生产，成本还有很大的下降空间。采用高性能绿色动力锂电池逐步替代铅酸电池，不仅是突破当前大量使用铅酸电池存在的严重环境污染问题，通过简单的电池组替换，即可为实现众多电气设备的绿色化，高性能技术升级。若能充分利用我国当前前在大功率动力锂电池产业发展处于处于国际领先地位的优势，及时启动具有重大战略价值的电气产品由新型动力锂电池逐步替代落后的铅酸电池（如高中端UPS、电动工具、光伏电源储能设备、风能发电储能设备、

11、电力设备储能设备、电动车辆等），不仅可实现低成本提节能环保、技术升级，促进产业发展，若由此推动逐步取消RoS指令中关于铅酸电池的豁免指令，将使有力提高我国众多产品的国际竞争力。推动动力锂电池系统产业发展，可以在节能减排、环保完成以下四个方面工作。1、我国使世界最大的动力电池产业，但是由于发达国家将高污染的铅酸电池产业人为地转移到发展中国家是我国迅速成果最大动力电池生产国的主要原因。推动发展动力锂电池，并逐步取代污染严重的铅酸电池，可推动建立我国新型绿色动力电池产业的发展。虽然在前一阶段我国在大容量新型绿色动力电池产业发展上处于国际领先地位，为实现我国绿色动力电池大国奠定了基础，但若不能快速解决

12、进入产业化发展新阶段后的新挑战，在美国、日本等发达国家强力支持下，很有可能失去已有的优势。2、动力锂电池系统是一个包括电池管理系统、新型充电系统、新型用电系统的高技术集成系统，动力锂电池系统集成可以促生出包括新型充电系统、新型用电系统、电池管理系统、电池维护管理系统的新幸产业。3、我国电动汽车已经被列为中长期发展战略重点项目。电动汽车的发展进程，直接取决于动力锂电池产业发展进程。推动动力锂电池产业发展，可以有效推动电动汽车和基础设施的发展。4、建立以电池租赁为主的电动汽车公共能源供给体系,是推动电动汽车发展的必要基础。电动汽车公共能源供给体系是一个巨大的社会化系统工程和巨大的潜在新兴产业。国家

13、电网在2008年4月已经将以电池租赁为重点的电动汽车公共能源供给体系的建设列为能源转换技术领域（储能移峰填谷）的重大项目，若能实现本建议，将为上述项目的推进奠定技术基础。推动动力锂电池产业发展，可带动和促进一个庞大的绿色产业集群的迅速崛起，是具有重大战略意义和拉动效应的新型绿色产业。当前动力锂电池产业已经正在从关键技术和产品研究阶段向产业化建设、规模化推广应用和市场体系建设的历史新阶段快速推进。仍将快速向产业化阶段推进的动力锂电池产业归属于节能于新能源汽车科研项目领域，已经突显出其产业发展的局限性和严重制约其发展进程的弊端。建议将推动发展动力锂电池产业发展，由节能与新能源汽车科研专项配套科技项目，转列一个为促进电动产业发展的重大产业化项目。节能与新能源汽车等科研项目在推动动力锂电池关键技术和产品研究阶段起到了关键性的作用。但进入产业建设和市场体系建设阶段后，科研体制的弊端已经充分显露出来。若将动力锂电池产业发展列为重大产业化项目，不仅可以有效推动其产业化进程和市场体系的建立，也为突破节能与新能源汽车科研项目中遇到的首要瓶颈的解决提供又一条途径。