全球锂离子电池产业格局变化

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全球经济的发展已经进入到了“创新驱动”的阶段,这在锂电产业链上体现得更为明显。这种创新,包括技术创新、生产方式创新、营销模式创新等各方面。创新的目的在于为消费者提供性价比更高的产品,或是让消费者更快地接受。谁实施了创新,走在了其他企业的前面,谁就能获得比别人更大的发展机会。

全球锂电产业格局现阶段主要是中日韩三国之间的竞争,因其在未来电动汽车和智能电网领域的重要性,美欧也欲全力挤入。目前,各自均在“创新驱动”方面狠下功夫:日本企业希望保持技术领先一步的同时在市场创新方面努力;韩国企业将成本战略运用得游刃有余的同时跟踪日本的新技术开发;中国企业在努力开拓替代市场以转移韩国企业的成本竞争压力;欧洲企业寄希望于锂硫电池等下一代二次锂电池;美国寄希望于锂硫电池的同时,希望在下一代锂离子电池领域取得某个点的突破。下面是本期部分内容摘要:

日本企业的优势在于技术领先,这是中韩企业短期内难以赶超的,需要继续利用好这一优势。经过这几年的状况,日本企业已经痛苦地得出结论:要想维持生存和发展,就只能通过持续不断的技术创新走在韩国企业的前面,在每一项具体技术发散之前就赚取到足够的利润,然后才有资本与韩国企业打价格战。

就锂离子电池技术而言,目前正处于向下一代锂离子电池技术过渡的阶段,二者的区分主要就是看电池能量密度是否超过250Wh/kg。鉴于锂离子电池能量密度的提高,关键在于材料技术,因此,下一代锂离子电池技术开发的核心工作是材料,特别是正极材料、负极材料、电解质材料和隔膜材料这四大关键材料,其中正极材料是重中之重。在正极材料技术的开发上,日本已经形成了一个较为完整的体系,见图1,研发热点是那些能量密度在200mAh/g以上的正极材料技术。目前在产业领域,正极材料技术开发的热点是NCA材料和富锂锰基材料(OLO,亦即固溶体类正极材料)。特别是后者,因其能量密度在250mAh/g以上而更受关注。

从图1可以看到,理论能量密度比OLO更高的正极材料还有很多,如Li2MPO4F、LiMSiO4、有机化合物等,特别是有机化合物,理论容量最大可达到近1,000mAh/g。而且不使用重金属。因此具备重量轻,资源限制少的优势。不过,有机化合物正极材料的理论能量密度虽然很高,但是锂电位却比较低,大多只有2~3.5V。因此,要想实现与目前的锂离子电池相同的能量密度,至少要找到具备400~600mAh/g容量的有机化合物。目前也有很多日本企业在这方面努力,其中就包括松下、本田、村田制作所(Murata,电子零件专业制造商,已深入锂电领域)等知名企业。

要坚持在技术方面领先一步,当然就不能局限在锂离子电池领域,而应该放眼整个二次锂电池。二次锂电池主要有两大类,一类是正极材料采用含锂的氧化物的电池,就是现在的锂离子电池;另一类是负极材料采用金属锂的电池,这一类电池主要包括锂硫电池和锂空气电池,以及目前尚未统一名称的一些新型二次锂电池。现阶段市场占据绝对统治地位的是锂离子电池。中国电池杂志-中国电池网战略合作机构——真锂研究认为,二次锂电池的发展方向总体上沿着“锂离子电池→锂硫电池→锂空气电池”的道路前进。

不过,日本企业总体上还是将工作重心放在了下一代锂离子电池技术的开发上,通过前面的介绍也可以看到,日本企业认为,开发出能量密度达600mAh/g的有机化合物正极材料(目前能量密度较高的钴酸锂材料也不过150 mAh/g左右)技术,还是不难办到的。如果能开发出离子电导率达10-2S/cm的固态电解质技术,也可以使锂离子电池的能量密度大幅度提高。