電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
我國是鋰離子電池緊要的加工和消費大國,鋰離子電池產值約占全球市場的30%。2014年上半年,我國鋰離子電池產量接近22億只,進出口順差達到6.7億美元,分別同比增長近10%和40%。特別是隨著新能源汽車政策支持力度的不斷加大,電動車產量大增帶動了動力鋰離子電池產量激增,成為鋰電行業的主要增長動力。
隨著我國鋰電產業的不斷壯大發展,鋰電行業也出現了較為雜亂的市場現象。近年來,由于進入門檻相對較低,一些地方政府在大項目戰略驅動下對鋰電項目大開綠燈,民間資本大量涌入,產能過剩困境初顯。
據工信部調查顯示,當前的鋰電行業,企業規模較小、競爭力弱,產業聚集度低。2012年,在194家鋰電加工企業中,總資產超過5億元的占26.8%,固定資產超過1億元的占36.6%。而作為鋰離子電池全球最大加工國的韓國,卻惟有3家加工企業,第二大加工國日本也僅有7家。由于鋰電行業市場競爭猛烈,惡性競爭時有發生,導致產品價格繼續下降,企業利潤率普遍偏低。2012年,163家上報利潤數據的企業中,虧損企業達37家,占比22.7%。
鋰離子電池市場亂象初現整合勢在必行
同時,鋰離子電池標準建設滯后,安全事故多發。我國在電子、通信、輕工等范疇共有16項鋰離子電池標準,其中僅3項為安全標準,占比19%,而國外鋰離子電池安全標準占標準總量的60%以上。各行業標準安全要求也存在不協調、不全面的問題。另外,不同加工企業的工藝技術裝備、加工環境、測試條件差距很大,尤其是手工作坊式的小企業缺乏安全、環保管理,致使廠區安全隱患重重、劣質電池產品充斥市場,廠區爆炸事故和電池起火事故時有發生。
在鋰礦資源管控方面,則是力度不夠資源配置不合理。一方面,我國對鋰礦資源缺乏統一規劃,股權和采礦權分散,利益主體多元化,不利于資源合理開采利用。另一方面,合理的鋰礦資源配給制度尚未建立,存在一些地方政府憑借資源管控權借機尋租的行為。
為此,在今年全國兩會上,民建中央提議:相關部門需提高行業準入門檻,推動產業合理布局和聚集整合。一是增強行業準入管理。研究制定鋰電行業準入條件,重點是技術水平、加工規模、資源利用、安全要求等方面,戒備地區性盲目投資和產能盲目擴張。二是堅持扶優扶強策略。引導財政、金融、土地等資源向重點企業傾斜,推動行業內兼并重組、強強聯合,打造一批龍頭企業。三是加快產業集約化發展。引導企業向國家新型工業化產業示范基地等產業園區集聚,完善上下游產業鏈,實現集約發展。
開拓鋰電新市場,實現動力鋰電和儲能鋰電聯動發展。一是不斷增強技術創新,提高鋰離子電池品質,延長使用壽命,提升動力電池系統集成開發能力。二是大力發展儲能鋰離子電池市場,處理我國電力供求晝夜不平衡的問題以及光電、風電不穩定、不能筆直入網的問題。三是推動發展電動車儲能式光伏充電站。
提高對鋰離子電池安全性的認識,建立安全管理長效機制。一是盡快制定鋰離子電池加工的技術監督標準,增強監管及測試力度。二是建立鋰電企業安全、環保管理體系,增強規范化管理,加大對操作人員培訓力度。三是鼓勵發展自主知識產權的高品質電池隔膜,保證電池安全并提高性能。四是研究建立鋰離子電池產品規范回收及再利用制度,加快發展鋰離子電池回收企業。
規劃整合鋰礦資源,促使有序開采和合理調配。一是實施鋰礦資源統一規劃,從全局出發協調好礦權、股權關系,增強資源整合力度。二是規范開采行為,增強選礦能力和資源綜合利用。完善鋰礦資源開采審批制度和開采主體資格認定制度,做到資源開發與企業采選能力相匹配。降低碳酸鋰提取成本,力爭對鋰云母的綜合利用率達90%以上,加大對銣、銫兩種金屬元素的回收利用。三是增強資源合理調配,戒備地方政府尋租行為。打破地域界限,把優質鋰礦資源配置向規模大、技術強的重點企業傾斜,并戒備地方政府憑借對鋰礦資源的管控權收取租金、抬高原料價格的行為。
【新聞鏈接】新電解質大幅提高鋰離子電池效能和使用壽命
美國能源部太平洋西北國家試驗室的科學家開發出一種新型電解質,不但能處理鋰電池短路起火問題,還能大幅提高電池效能和使用壽命。研究人員稱,該發現可能導致更增強大而實用的下一代可充電電池,如鋰硫、鋰空氣和鋰金屬電池等。
目前大多數的可充電電池都是鋰電池,其陽極由鋰或其他材料制成,陰極通常由石墨制成。當電池被連通后,電子在兩極之間的流動就會萌生電流。為了控制電子,帶有正電荷的鋰離子會經由電解質從一極到另一極。但是石墨儲能能力較低,這限制了鋰電池的容量。于是在20世紀70年代時,人們開發出了基于鋰陰極的充電電池。之所以選擇鋰,是因為它具有比石墨多10倍以上的儲能容量。但問題是,這會導致微觀上出現樹突狀鋰枝晶生長,從而使電池出現短路故障。多年來許多人都試圖處理這一問題。
有科學家采用了具有保護涂層的陽極材料,而其他一些人則制造出了電解質添加劑。一些處理方案的確消除了樹突,但同時也導致電池功率和電量的大幅縮減。還有其他一些處理辦法只能減緩這一現象的發生,卻無法讓樹突停止生長。
報道稱,由美國能源部太平洋西北國家試驗室研制出的這種新型電解質不但能完美處理樹突問題,還能幫助鋰電池發揮99%的效能,將其單位面積的能量密度提高10倍以上。這有望大幅減少電池的加工成本和其尺寸,也將顯著提高這些電池的安全性。
研究人員正在評估各種添加劑,以進一步提高電解質的性能,使鋰電池達到99.9%以上的效率。
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