中國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展

1、中國鋰電電池產(chǎn)業(yè)業(yè)策略跟蹤蹤國外先先進(jìn)技術(shù)術(shù)，制定定國內(nèi)統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)強(qiáng)化知知識產(chǎn)權(quán)權(quán)保護(hù)“鋰鋰電池產(chǎn)產(chǎn)業(yè)與智智能電網(wǎng)網(wǎng)等新能能源和新新能源汽汽車這兩兩大戰(zhàn)略略型新興興產(chǎn)業(yè)關(guān)關(guān)系密切切，中國國政府將將加快出出臺發(fā)展展規(guī)劃和和政策支支持細(xì)則則，并鼓鼓勵民間間創(chuàng)新型型高科技技企業(yè)擔(dān)擔(dān)當(dāng)研發(fā)發(fā)生力軍軍。另外外，將從從財稅和和信貸等等方面給給予支持持，尤其其是向中中小型企企業(yè)傾斜斜信貸政政策?！敝袊鴩鴩倚畔⑾⒅行氖资紫?jīng)濟(jì)濟(jì)師范劍劍平在77月299300日于深深圳舉行行的“220100鋰離子子電池新新材料國國際論壇壇”上，從宏觀觀政策方方面闡述述了中國國鋰電池池產(chǎn)業(yè)的的發(fā)展方方向。 圖1 中國國國家信

2、息息中心首首席經(jīng)濟(jì)濟(jì)師范劍劍平范劍平平還指出出，政府府推進(jìn)鋰鋰電池產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)發(fā)展，重重點(diǎn)將關(guān)關(guān)注三個個方面的的問題：一、跟跟蹤跨國國公司最最新動向向，選擇擇正確的的、有希希望成為為未來主主流方向向的技術(shù)術(shù)，組織織力量進(jìn)進(jìn)行聯(lián)合合攻關(guān)。二、盡盡快解決決中國實(shí)實(shí)用技術(shù)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問問題，形形成聯(lián)合合攻關(guān)和和成果共共享的統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，為產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)應(yīng)用創(chuàng)造造基本條條件。三三、建立立中國高高標(biāo)準(zhǔn)知知識產(chǎn)權(quán)權(quán)保護(hù)體體系。 專利問問題困擾擾中國企企業(yè) 上面第第三點(diǎn)關(guān)關(guān)于知識識產(chǎn)權(quán)保保護(hù)的問問題引起起了出席席本論壇壇專業(yè)人人士的強(qiáng)強(qiáng)烈共鳴鳴。臺灣灣立凱電電能科技技的楊智智偉用“專利：中國消消失的一一塊拼圖圖”來形形

3、容他對對中國目目前專利利市場現(xiàn)現(xiàn)狀的擔(dān)擔(dān)憂。他他表示，其實(shí)，對于知知識產(chǎn)權(quán)權(quán)問題，中國電電池產(chǎn)業(yè)業(yè)長期以以來一直直面臨國國外專利利的商業(yè)業(yè)阻礙以以及技術(shù)術(shù)壟斷的的干擾。 例如，早在220000年，中中國鎳氫氫電池企企業(yè)就曾曾受到美美國Ovvoniic公司司在專利利侵權(quán)方方面的指指控。包包括比亞亞迪、樂樂凱、沈沈陽三普普、南海海新力和和深圳三三俊等88家中國國電池公公司向OOvonnic繳繳納了大大筆專利利許可費(fèi)費(fèi)。 20003年年7月，索尼在在北京對對比亞迪迪提出鋰鋰電池專專利訴訟訟。目前前，比亞亞迪每年年用于相相關(guān)事件件的法律律開支大大約在1100萬萬美元。 20008年77月，33M對索索

4、尼、索索尼電子子、聯(lián)想想、聯(lián)想想美國、日立、松下等等11家家公司進(jìn)進(jìn)行了電電池專利利技術(shù)方方面的起起訴。 因因此，中中國相關(guān)關(guān)管理部部門和企企業(yè)應(yīng)該該在電池池專利方方面給予予更多重重視，尤尤其是電電池外銷銷的企業(yè)業(yè)，應(yīng)盡盡可能多多地掌握握知識產(chǎn)產(chǎn)權(quán)方面面的法律律知識，保護(hù)自自身的權(quán)權(quán)益，以以免受到到巨額專專利授權(quán)權(quán)費(fèi)的傷傷害。 另另一方面面，截至至20110年77月299日，中中國關(guān)于于磷酸鐵鐵鋰電池池的專利利有2001個，包括材材料組成成專利224個，材料工工藝專利利1777個。從從20003年到到20110年，中國企企業(yè)在這這方面的的專利申申請數(shù)量量一直在在上升。但從220055年起，最終

5、核核準(zhǔn)件數(shù)數(shù)與實(shí)際際申請件件數(shù)的比比率反而而呈現(xiàn)出出持續(xù)下下降的趨趨勢。 針針對上述述情況，楊智偉偉指出，企業(yè)要要注意專專利申請請的盲目目性問題題，因?yàn)闉閷＠麛?shù)數(shù)量多少少并不能能完全代代表一個個企業(yè)的的真正實(shí)實(shí)力。申申請專利利必須注注重產(chǎn)品品的實(shí)用用性、新新穎性和和創(chuàng)造性性。 在磷磷酸鐵鋰鋰電池材材料領(lǐng)域域，美國國掌控了了關(guān)鍵專專利技術(shù)術(shù)。美國國德州大大學(xué)曾與與日本NNTT為為磷酸鐵鐵鋰電池池材料專專利問題題進(jìn)行過過訴訟，結(jié)果NNTT被被迫將所所擁有的的磷酸鐵鐵鋰電池池材料專專利授權(quán)權(quán)給德州州大學(xué)，并向?qū)Ψ街Ц陡读?0000萬萬美元的的和解金金。之后后，臺灣灣很多電電池企業(yè)業(yè)都通過過購買磷磷

6、酸鐵鋰鋰電池專專利授權(quán)權(quán)來避免免此類紛紛爭。 圖2 目前國國際上磷磷酸鐵鋰鋰專利狀狀況據(jù)蘇州州恒正科科技董事事長、杭杭州賽恩恩斯能源源科技總總裁董明明博士介介紹，其其實(shí)，日日本的松松下和豐豐田等企企業(yè)也都都擁有磷磷酸鐵鋰鋰電池材材料的類類似專利利，但是是由于NNTT事事件的影影響，這這些企業(yè)業(yè)在實(shí)際際中都沒沒有用那那些磷酸酸鐵鋰材材料，而而主要傾傾向于采采用錳酸酸鋰和三三元材料料。 圖圖3 蘇蘇州恒正正科技董董事長、杭州賽賽恩斯能能源科技技總裁董董明博士士雖雖然日本本和臺灣灣在磷酸酸鐵鋰電電池材料料專利方方面吃了了虧，但但是歐洲洲的情況況卻完全全不同。20009年112月，歐洲專專利裁決決機(jī)構(gòu)

7、撤撤銷了美美國德州州大學(xué)對對磷酸鐵鐵鋰電池池的歐洲洲專利權(quán)權(quán)，保護(hù)護(hù)了歐洲洲企業(yè)今今后開發(fā)發(fā)磷酸鐵鐵鋰電池池技術(shù)的的利益。 20009年99月，中中國科技技部“8863計計劃”已已經(jīng)明確確表示支支持磷酸酸鐵鋰正正極材料料關(guān)鍵技技術(shù)的開開發(fā)，中中國有關(guān)關(guān)研究機(jī)機(jī)構(gòu)和企企業(yè)正在在積極研研發(fā)。據(jù)據(jù)董明介介紹，恒恒正科技技的電化化學(xué)活性性材料制制造方法法的專利利（專利利號:CCN2000911018862559.99）已于于20110年先先后在美美國、日日本、韓韓國等全全球166個國家家或地區(qū)區(qū)申請獲獲批。 另另外，中中國專利利裁決機(jī)機(jī)構(gòu)能否否向歐洲洲那樣撤撤銷美國國在中國國的磷酸酸鐵鋰電電池專利利授

8、權(quán)，將在很很大程度度上決定定著中國國磷酸鐵鐵鋰電池池及材料料企業(yè)今今后的發(fā)發(fā)展。不不過，楊楊智偉表表示，即即便如此此，對于于今后產(chǎn)產(chǎn)品外銷銷北美的的企業(yè)，麻煩仍仍未消除除。但在在一段時時期內(nèi)，中、歐歐市場業(yè)業(yè)會提供供一定的的商機(jī)。 還有，中國企企業(yè)在錳錳酸鋰、三元材材料等方方面，今今后可能能也會與與日韓企企業(yè)發(fā)生生專利紛紛爭，要要提早做做好這方方面的準(zhǔn)準(zhǔn)備。 鋰電池池正極材材料 鋰電池池正極材材料通常常分為小小型鋰電電池正極極材料和和動力鋰鋰電池正正極材料料。小型型鋰電池池正極材材料主要要包括鈷鈷酸鋰、錳酸鋰鋰和三元元材料。動力鋰鋰電池正正極材料料主要包包括磷酸酸亞鐵鋰鋰、錳酸酸鋰和三三元材料

9、料。在動動力鋰電電池正極極材料中中，北美美的電池池企業(yè)主主要采用用磷酸亞亞鐵鋰材材料，日日本和韓韓國主要要采用錳錳酸鋰和和三元材材料，中中國則上上述幾種種材料都都用。 磷磷酸亞鐵鐵鋰材料料的制備備方法除除了碳包包覆和碳碳熱還原原技術(shù)外外，還有有共析晶晶和水熱熱合成技技術(shù)。由由于磷酸酸亞鐵鋰鋰是絕緣緣的，因因此都需需包覆導(dǎo)導(dǎo)電材料料,即導(dǎo)導(dǎo)電添加加劑。 對對于水熱熱合成技技術(shù)，存存在著碳碳和膠摻摻雜匹配配的平衡衡問題。對于共共析晶方方法，需需要采用用不與磷磷酸亞鐵鐵鋰發(fā)生生反應(yīng)的的金屬氧氧化物作作導(dǎo)電添添加劑。由于非非活性物物質(zhì)添加加量不能能超過11%，體體積很小小，只能能存在于于某些局局部，這

10、這會造成成電池內(nèi)內(nèi)部過沖沖過放或或淺充淺淺放問題題，從而而導(dǎo)致內(nèi)內(nèi)部電流流不均勻勻，使電電池整體體壽命不不一致。因此，金屬氧氧化物的的分散是是個亟待待解決的的問題。 恒正科科技的董董明坦言言，磷酸酸亞鐵鋰鋰材料與與三元材材料等其其他動力力鋰電池池正極材材料相比比，不足足的是容容量偏低低。但是是，對于于動力鋰鋰電池不不同材料料的選擇擇，容量量并不是是重要的的衡量指指標(biāo)，關(guān)關(guān)鍵應(yīng)該該看功率率和能量量。盲目目追求容容量大小小是個誤誤區(qū)，這這也是磷磷酸鐵鋰鋰電池至至今未能能在新能能源汽車車中獲得得廣泛應(yīng)應(yīng)用的一一個主要要原因，因此現(xiàn)現(xiàn)在有必必要認(rèn)識識并糾正正這一誤誤區(qū)。 圖44 恒正正科技磷磷酸亞鐵鐵

11、鋰電池池的主要要參數(shù)指指標(biāo)目前，有些大大功率型型超級電電容器的的功率密密度為117500W/kkg，能能量密度度為3WWh/kkg，而而磷酸鐵鐵鋰電池池的能量量密度可可達(dá)十幾幾幾十十Wh/kg，在某些些應(yīng)用中中，磷酸酸鐵鋰電電池已可可替代超超級電容容器的作作用?，F(xiàn)現(xiàn)在賽恩恩斯科技技開發(fā)出出的244V455Ah磷磷酸鐵鋰鋰電池組組可代替替軍用坦坦克中的的鉛酸電電池，既既然磷酸酸鐵鋰電電池的功功率和能能量指標(biāo)標(biāo)都能滿滿足600噸坦克克的要求求，對于于幾噸重重的電動動車就更更不成問問題。不不過，由由于能量量的單位位使用成成本降低低程度有有限，再再加上材材料結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定特性，磷酸鐵鐵鋰電池池未來的的

12、最終應(yīng)應(yīng)用將是是儲能領(lǐng)領(lǐng)域。 圖5 恒正科科技244V1000Ahh磷酸鐵鐵鋰電池池組倍率率充放電電曲線董明明還提出出了今后后研發(fā)中中需要解解決的幾幾個問題題，由于于磷酸亞亞鐵鋰的的低溫導(dǎo)導(dǎo)電性不不佳，因因此必須須與電解解液結(jié)合合進(jìn)行調(diào)調(diào)整；而而循環(huán)壽壽命的關(guān)關(guān)鍵又取取決于負(fù)負(fù)極材料料，例如如充電過過程中負(fù)負(fù)極的分分解。另另外，蘇蘇州星恒恒電源的的吳曉東東建議，可通過過對材料料的納米米化、碳碳包覆，以及極極片制備備的優(yōu)化化，進(jìn)一一步提高高磷酸鐵鐵鋰的倍倍率性能能，包括括低溫倍倍率放電電。他同同時認(rèn)為為，低溫溫特性差差是個有有待解決決的問題題。 對于于動力鋰鋰電池的的另一種種正極材材料錳酸酸鋰，

13、其其優(yōu)點(diǎn)是是：高溫溫放熱反反應(yīng)溫和和，電導(dǎo)導(dǎo)高，原原材料豐豐富、價價格低，對鋰電電位高。缺點(diǎn)是是高溫下下晶格易易破壞，比容量量低。這這種材料料特性帶帶到電池池中去，會使電電池特性性表現(xiàn)為為：安全全性好，倍率性性能好，低溫特特性好，高溫穩(wěn)穩(wěn)定性差差。 造成成電池高高溫性能能差的原原因有：電芯脹脹氣、粘粘接劑粘粘接性能能差或?qū)?dǎo)電劑失失效這33個因素素導(dǎo)致接接觸電阻阻變差；負(fù)極固固體電解解質(zhì)界面面(SEEI )或正極極表面發(fā)發(fā)生變化化，導(dǎo)致致正負(fù)極極界面阻阻抗均增增加；同同時，負(fù)負(fù)極界面面阻抗變變化大于于正極阻阻抗變化化。 吳曉曉東指出出，上述述問題可可通過66種方式式加以解解決：11.改善善電解

14、液液脹氣性性能；22.控制制水分；3.提提高粘接接劑粘接接性能；4.改改善導(dǎo)電電劑分散散性；55.正極極表面進(jìn)進(jìn)行包覆覆處理，抑制變變化；66.改善善SEII成膜性性或抑制制SEII膜生長長。改善善后，純純尖晶石石錳酸鋰鋰電池的的常溫440000次循環(huán)環(huán)衰減約約30%,高溫溫5510000次循循環(huán)衰減減不超過過30%。 憑借借上面這這些特性性，錳酸酸鋰材料料電池可可在電動動自行車車等輕型型交通工工具、電電動汽車車及儲能能領(lǐng)域獲獲得應(yīng)用用。據(jù)了了解，星星恒電源源將于220111年開始始電動車車電池千千套級的的小批量量生產(chǎn)，20115年小小批量生生產(chǎn)儲能能電池。 對于材材料的發(fā)發(fā)展，吳吳曉東預(yù)預(yù)言

15、：“未來33年內(nèi)，錳酸鋰鋰材料研研發(fā)不會會出現(xiàn)本本質(zhì)的變變化，只只可能是是小型的的改進(jìn)。 鋰電電池負(fù)極極材料 鋰電池池的負(fù)極極材料除除石墨、碳、氮氮化物、錫基氧氧化物等等外，鈦鈦酸鋰是是一種很很有開發(fā)發(fā)前景的的材料。深圳貝貝特瑞納納米科技技的鋰電電池負(fù)極極材料開開發(fā)重點(diǎn)點(diǎn)就在鈦鈦酸鋰。 鈦酸鋰鋰電池的的充電時時間不到到6分鐘鐘，倍率率大于550C；循環(huán)壽壽命周期期高于2200000次；工作溫溫度在-45700。單位位體積能能量密度度45WWh/LL，輸出出功率密密度為770000W/LL，與以以往采用用活性炭炭的雙電電層電容容器相比比，分別別可提高高到約44.5倍倍和3.8倍。 圖66 貝特特

16、瑞鈦酸酸鋰產(chǎn)品品SEMM圖7 貝特瑞瑞的鈦酸酸鋰產(chǎn)品品理化指指標(biāo)圖88 貝特特瑞的鈦鈦酸鋰電電池充放放電曲線線鈦鈦酸鋰規(guī)規(guī)?；a(chǎn)后具具有成本本優(yōu)勢，且清潔潔環(huán)保；尖晶石石鈦酸鋰鋰的結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)定，零應(yīng)變變，有較較大的離離子擴(kuò)散散系數(shù)，較寬的的高低溫溫性能，循環(huán)性性能高。因此，鈦酸鋰鋰材料的的電池在在電動車車和儲能能系統(tǒng)方方面將會會有廣泛泛應(yīng)用。不過，還需進(jìn)進(jìn)一步解解決能量量密度、功率密密度、配配套電解解液及氣氣脹等問問題。 據(jù)據(jù)貝特瑞瑞總經(jīng)理理梁奇介介紹，鈦鈦酸鋰電電池所用用的主要要原材料料是從世世界一流流企業(yè)進(jìn)進(jìn)口的，并采用用了高壓壓沖擊納納米制備備與分散散技術(shù)，液相均均勻、一一致性混混合控

17、制制技術(shù)，氣相霧霧化、均均勻碳層層包覆技技術(shù)，先先進(jìn)的燒燒成技術(shù)術(shù)與氣氛氛控制技技術(shù)，以以及固相相融合、一致性性控制技技術(shù)。 他他表示，貝特瑞瑞今后鈦鈦酸鋰產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)的重點(diǎn)點(diǎn)將放在在薄層碳碳包覆設(shè)設(shè)計、納納米級均均勻混合合設(shè)計、納米級級導(dǎo)電劑劑設(shè)計、分散摻摻雜設(shè)計計、結(jié)晶晶度控制制技術(shù)設(shè)設(shè)計、先先進(jìn)生產(chǎn)產(chǎn)路線設(shè)設(shè)計等方方面。 另另外，研研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，負(fù)極極與電解解液之間間的反應(yīng)應(yīng)是鋰電電池容量量衰減的的主要原原因。對對此，上上海復(fù)旦旦大學(xué)化化學(xué)系新新能源與與材料實(shí)實(shí)驗(yàn)室教教授吳宇宇平提出出，凝膠膠聚合物物電解質(zhì)質(zhì)（GPPE）是是解決鋰鋰電池安安全問題題的關(guān)鍵鍵?？梢砸酝ㄟ^制制備條件件，控制制凝

18、膠聚聚合物電電解質(zhì)的的性質(zhì)，如多孔孔性、形形態(tài)、機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度、工藝藝特性、離子電電導(dǎo)率，從而保保證鋰電電池的安安全。 圖9 上海復(fù)復(fù)旦大學(xué)學(xué)化學(xué)系系新能源源與材料料實(shí)驗(yàn)室室教授吳吳宇平圖圖10 三明治治結(jié)構(gòu)的的GPEE新型聚聚陰離子子型正極極材料 目前，國際上上相關(guān)機(jī)機(jī)構(gòu)和企企業(yè)正在在進(jìn)行替替代磷酸酸鐵鋰的的化合物物材料的的研究。據(jù)廈門門大學(xué)固固體表面面物理化化學(xué)國家家重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室、電化學(xué)學(xué)技術(shù)教教育部工工程研究究中心教教授楊勇勇介紹，研發(fā)新新型高能能密度的的聚陰離離子型正正極材料料，尤其其是鐵、錳體系系的聚陰陰離子型型正極材材料可能能是今后后5110年電電池材料料研發(fā)的的重要方方向。 聚聚陰

19、離子子型正極極材料包包括：陰陰離子基基團(tuán)(PPO433-、SSiO444-、BO333-、SO442-)所構(gòu)成成的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)與與過渡金金屬離子子配位，進(jìn)而形形成的嵌嵌鋰材料料，常見見的材料料體系包包括磷酸酸鐵鋰、硅酸鐵鐵鋰等；通常的的層狀或或尖晶石石型材料料可認(rèn)為為是O22-離子子所堆砌砌，并且且與過渡渡金屬離離子配位位（Mnn+），進(jìn)而形形成的嵌嵌鋰材料料。 聚陰陰離子型型正極材材料的特特點(diǎn)為，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)陰離子子調(diào)控、設(shè)計；熱穩(wěn)定定性高，安全性性能好；原材料料價格低低，清潔潔環(huán)保。 楊勇還還指出了了磷酸錳錳鋰及相相關(guān)材料料目前面面臨的主主要問題題：材料料充放電電倍率及及循環(huán)穩(wěn)穩(wěn)定性，而這其其中涉及及到如何何抑制33價錳離離子的結(jié)結(jié)構(gòu)畸變變，及導(dǎo)導(dǎo)致的歧