半导体

动力锂离子电池:市场升温 产业化起步

作者:诸玲珍来源:中国电子报发布时间:2010-04-20 12:44我要评论



 
特邀嘉宾
“863”电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬
中国电池工业协会副理事长兼技术委员会主任王金良
深圳市吉阳自动化科技有限公司总经理阳如坤威海东生能源科技有限公司总经理王庆生

编者按:在即将开幕的世博会上,上海市政府拟投入1000辆新能源示范车,这为锂离子电池企业带来利好,然而锂离子电池的安全性、一致性、制造效率及价格又成为其进一步扩大战果的障碍。为此,本报记者约请业内专家对锂离子电池的市场前景及发展路线进行了阐述。



 
政策鼓励带动市场发展
●电池企业应抓住机会,借助政府的平台,加强技术创新,加快资源整合。
●降低电池成本,提高电池的性价比还需要一个较长的过程。

国家出台鼓励政策,为锂离子电池企业带来哪些利好?企业如何把握这个机遇?如何看待新能源车应用市场?
王庆生政策的出台推动了电动汽车配套产业发展,特别专门规定了电池的发展,具有方向性。对技术、成本、经济性都提出了规划,但也存在很多现实问题,作为电池企业或者是整车企业都应抓住此次机会,借助政府的平台,加强技术创新,加快资源整合,但技术必须稳定可靠,成本经济适用。混合电动和纯电动汽车可以双轨并行,城市公交大巴可以纯电动,城际交通和私家用车必须走混合动力路线。
王金良政府各项推动电动汽车产业发展政策的出台,对动力锂离子电池生产企业而言,显然是一个利好消息。电动汽车用动力锂离子电池目前尚处于产业化初期,市场应用对其发展是至关重要的,没有应用市场就没有动力锂离子电池的商品化,也就没有动力锂离子电池的成熟和技术进步。
阳如坤就全球锂离子电池布局来说,日本、韩国和中国厂商占据主导地位。但技术上,日本企业的生产设备自动化程度仍然居于领先地位,我国锂离子电池相关企业应借助国家的大力支持,不断增强自主创新能力,夯实核心技术和基础设施建设,紧抓全球锂离子电池产业高速发展机遇,尽快占领高新科技锂离子电池产业制高点。目前,发展以电池为动力的纯电动汽车已成为世界各国汽车工业的主要趋势,在我国发展新能源车已成为共识并显现出良好态势。新能源车研发方面,我们与发达国家相比较,几乎站在同一起跑线上。
目前影响动力锂离子电池应用的瓶颈是什么?
阳如坤目前影响动力锂离子电池应用的瓶颈包括安全性、一致性、价格及汽车动力电池的管理系统等。技术上应从材料、管理系统及自动化设备等各方面同时考虑,通过上下游企业通力合作,统筹规划,形成一个产业群,以利于整体技术的进步和系统成本的降低。
王金良影响动力锂离子电池应用的主要瓶颈一是电动汽车用锂离子电池产业化技术尚不成熟,特别是产品的稳定性、可靠性和寿命,电动汽车电池仍处于研发和配车路试阶段,目前尚无具备规模产业化条件的企业,至少说,电动汽车中使用的国产电池,没有任何一款经过较大规模的市场应用考验。单体电池性能可以做得很高,要把高压电池组做好不容易,涉及材料、电池、装备等工业化水平。很多厂家低估了动力锂离子电池产业化技术的难度,宣传时往往“扬长避短”。二是产品的成本高,也将是影响电动汽车推广的重要因素。降低电池成本,提高电池的性价比还需一个较长的过程。
王庆生目前影响锂离子电池应用的主要瓶颈是价格,再有就是性能、快充、大电流放电、低温性能等等。

记者点评

把握政策不断降低成本

动力电池是电动汽车的核心部件,锂离子电池由于其成本、性能及资源等优势,将成为电动汽车的主要搭载电源。电池企业要把握好这一难得的机遇,练好内功,提高产品的稳定性,特别是要保证安全性能。
此外,降低成本也是目前国内锂离子电池企业必须解决的问题。电池成本高,涉及材料生产、电池制造、控制系统等整个产业链的成本,生产量小,未形成产业规模,有些关键材料如隔膜、电极材料、电解质盐和添加剂等仍要依靠高价进口,这些都是电池成本居高不下的原因,因此,锂电池企业应该从以上几方面降低成本,提高市场竞争力。

应用看好电动汽车成为热点
●动力锂离子电池的市场热点问题要看技术路线和市场路线。
●国产锂离子电池企业要能够生产出电动汽车需要的动力电池组才能获利。

锂离子电池的投资方向,是专注于电池、材料、管理系统中的某一方面还是整个产业链上下游都涉及?
王庆生应该上下游都要涉及,光有好的电池生产技术是不够的,电池的功能性发展取决于电池材料的发展,材料决定电池的特性,但是好的电池生产出来却没有好的管理系统一样会造成使用上的问题,发挥不出好电池的性能优势。
王金良目前产业链上的各个环节均有机会,建议根据资金和技术情况选择,有些东西还是专业化比较好,有利于降低成本和技术进步。
阳如坤未来新能源汽车替代传统汽车将成为必然趋势,动力锂电池作为新能源汽车的“心脏”,将催生庞大的产业经济效应。动力电池产业链包括电池原料、材料合成及制造、电池及其包装制造、电池制造装备。
动力锂离子电池未来的市场热点是电动自行车、电动汽车还是电动工具?
王庆生电动汽车自然是主流,但是电动摩托车、自行车都会有一部分市场。电动工具用电池和动力车用电池不是一回事,不能相提并论,技术和市场都不一样。
王金良关于动力锂离子电池的市场热点问题,要看技术路线和市场路线。
近期,如果从使用量和比例的大小看,随着全球淘汰镉镍电池呼声的高涨,锂离子电池在电动工具中的使用将逐步普及,从而成为主导产品之一。电动自行车是电动车中的“平民车”,拥有量大(年产2000多万辆,拥有1亿多辆),如果政府部门采取适当引导和支持措施,电动自行车用锂离子电池将可能最先成为市场热点,特别是在出口和高端市场。从远期考虑,随着电池技术上的突破,电动汽车最终将成为动力锂离子电池的市场热点,特别是纯电动车,电池用量大。
锂离子电池的市场热点不仅取决于市场拉动因素,也取决于政府推动政策。
对于整车的类型,是先发展电动大巴还是由小轿车开始发展?
王庆生可以双轨并行,并不矛盾,但这取决于技术层面的稳定性和可靠性,两者并不矛盾,应用方向和定位不一样。
王子冬就推广作用的影响力,先发展电动公交大巴车和城市专用电动车辆比较好。一是因为公交大巴车和城市专用车辆使用频繁,污染大,改造需求迫切。二是因为这种车辆属于政府所有,工作方式固定,比较好集中管理。特别是现在充电设施还不够完善,电动小轿车或电动微型小汽车的发展,需要家庭充电设施和社会充电设施的建立,这需要一个过程。
王金良对于新能源汽车是先发展混合动力车还是先发展纯电动车,一直是业界争论的焦点,这一争论其实可以暂时搁置,最终让市场说了算。从长远发展来看,纯电动车对解决化石能源短缺的贡献率最大,是一个战略性的目标,政府支持有条件的企业和研究部门加大开发和应用试验的力度是必要的,这一基础不夯实,产业化的命运很难预料;混合动力车日本等国已有成功经验可以借鉴,从电池技术而言,取得产业化突破要容易得多,特别是微混、轻混等节能汽车,成本增加有限,容易被市场接受,有利于市场推广。因此,在技术路线方面个人认为不要走极端,可以百花齐放。电动汽车作为一个商品,要立足于市场和技术基础,遵循科学规律。政府补贴只能是暂时的,最终还是要看产品本身的竞争能力;基础条件不具备就“大跃进”产业化,最后的结果只能是“折腾”。从电池技术而言,我国已在小型电池的产业化方面积累了较丰富的经验,技术相对较成熟,大容量电池的产业化刚刚起步,生产装备等基础条件尚未成熟,其安全风险也大于小容量电池,事实也证明,大容量电池的安全性问题还没有得到根本解决。鉴于国内目前动力锂离子电池的技术水平,个人认为,不管用于哪一种车,锂离子电池从小容量向中大容量、电池组电压从低电压向高电压发展,更容易取得产业化突破。
发展电动车应从小车开始向大车过渡,这主要基于电池的工业化基础。目前的技术条件下,发展纯电动的锂离子电池大巴不太符合我国电池技术基础,电动大巴“梳辫子”成为“电车”等事实也已对此观点给出了证明。
锂离子电池企业如何与整车企业合作?希望整车企业提供哪些支持?
王庆生希望建立合作平台,因为电池生产出来后装车测试是很难办的,而且目前国内各整车厂技术指标都不一样,这为我们做电池管理的企业出了个难题。我们希望统一参数,整合标准。目前我公司就自己买车做测试,但也只能针对一款车。所以希望整车厂整合技术参数,并能和电池厂家合作提供测试平台。
国产锂离子电池企业如何在新能源汽车示范推广工作中分得一杯羹?
王庆生我觉得不应该这么说,目前无论从政策还是产业需要,国内外都在积极寻找需要的动力电池,但前提还是必须产品稳定可靠,所以我认为只要有过硬的技术和高质量的产品,那就不是分一杯羹的问题,是占领市场份额多大多快的问题。按照目前的发展,远远不能满足市场需要,当然我所说的是可以拿出真正动力电池的厂家。目前国内外都在加大订单量,所以我们一直看好动力电池的发展。
王子冬关键是国产锂离子电池企业要能够生产出电动汽车需要的动力电池组。不是做出电池,而是做出电动汽车需要的动力电池组,这样才能获利。

记者点评

兼顾产业链各个环节

锂离子电池是最有希望的动力电池,其技术水平提高的空间很大,随着一些新材料和新技术的应用,性能将有较大幅度提高,成本也有望较大幅度下降。目前阻碍动力锂离子电池发展的瓶颈是:安全性、一致性、制造效率及价格。因此,国家在布局锂离子电池整个产业链上,从上游的材料、设备,到下游的电池乃至应用系统,每个环节都应该照顾到,不能顾此失彼。
首先,应尽快使关键材料国产化;其次,国家应支持基础和技术力量雄厚的几家实验室与企业结合,尽快优化和完善锂离子电池原材料和电芯制备工艺;最后,应该加强电池组和模块的设计、组装以及所需元器件的设计、加工能力。
对于应用,锂离子电池在电动汽车、电动工具以及电动自行车方面都有很不错的发展前景,特别是在电动车方面,因为和当前的节能减排息息相关,所以是最容易得到资金和政策支持的。
至于发展路线,应该从电动自行车、中轻型的油电混合车、小型纯电动车开始,逐步向重型混合车和大型纯电动车发展。

技术提高材料容量及时改进
●锰酸锂和磷酸铁锂各有优缺点。
●采用大容量单体电池串联更合理,也更具有市场竞争优势。

锂离子电池正极材料应采用锰酸锂还是磷酸铁锂?哪种更具有发展前景?
王金良动力锂离子电池的正极材料有多种,锰酸锂和磷酸铁锂是使用较多的两种,各有优缺点。锰酸锂成本低,适用于大功率动力电池,缺点是高温下循环性差,贮存时容量衰减快。磷酸铁锂具有资源丰富、稳定性好、循环寿命长等优点,但电导率低。作为车用动力电池,业界一致看好磷酸铁锂的发展前景。
王庆生这两种正极材料都存在弊端,我比较看好其他的材料。就这两种而言,各有利弊,如果通过技术解决锰酸锂的寿命和能量比问题,它的体积比能量还是优于磷酸铁锂的,磷酸铁锂虽然寿命长但其他性能都处在劣势。从材料技术发展层面来看,不久将有容量更高、性能更好的材料推出。
未来大行其道的是单体大容量电池还是小容量并联电池呢?
王庆生所谓的大容量电池,和小容量电池是相对而言的,我们公司目前推出的电动电池都是模块化的12V-50Ah,单体20V-50Ah按照需求调整。不建议太大,如100V-500Ah,这样有很多问题,太小也会给管理带来很大压力,并且成本也相对较高。
王子冬到底采用哪种技术路线,关键看电池组的结果。是否在体积、重量、产品质量、性能、价格、安装的方便性等方面具有竞争力。应该采用优势明显的技术路线。
王金良个人认为,采用大容量单体电池串联更合理些,也更具有市场竞争优势。
阳如坤在电动汽车上使用单体大容量电池与小容量并联电池是有很大区别的,如采用单体大容量电池的装配成本低,但存在制造直通率低、电池成本高、不利于散热管理等不足;小容量并联的电池组单体直通率高、成本低、安全性能好,但它们之间有太多连接,需要很好解决集成装配费用问题。所以要发挥蓄电池的最佳性能优势,必须根据具体应用权衡分析。
电池包装是采用硬包装还是采用软包装?
王庆生外壳采用防护措施可以加硬壳。但作为电池本身采用软包装也没问题,电池模块化如我们的12v-50Ah电池本身是软包装的,但组合后模块采用塑料硬壳。
王子冬这要看电池组的生产和使用的需要。目前国外比较成熟的产品和使用比较多的产品,均采用硬包装。软包装的电池组极耳的连接目前没有比较好的方法。
王金良从国际国内情况来看,金属壳和软包装均有采用,应该说各有利弊。一个比较有意思的现象是,NEC给日产电动汽车做的电池,是几个软包装电池叠加后外面再加金属壳。

记者点评

材料容量包装形式应满足要求

电池动力系统一直是制约电动汽车大规模进入市场的发展瓶颈。电池系统中的电池正负极材料、容量大小以及采用何种包装形式,都对锂离子电池企业提出了要求。
从发展来看,磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料更具有竞争优势。但材料使用也不能走极端,锰酸锂经过表面修饰等改性,高温、循环寿命等性能一直在提高,成本优势明显;磷酸铁锂面临的知识产权问题不解决,成本降不下来,将影响该材料的推广应用。电池组采用大容量单体电池还是小容量电池并联,这不仅涉及技术问题,也涉及成本问题。不同情况下使用哪种形式必须根据具体应用权衡分析。至于包装形式,目前采用硬包装方式比较多,因为硬包装电池在自动化生产过程中,比较好定位和装卡,而软包装电池要想实现自动化比较难。至于发展路线,应该从电动自行车、中轻型的油电混合车、小型纯电动车开始,逐步向重型混合车和大型纯电动车发展。

责任编辑:电子信息产业网
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