четыре основные трудности литиевой батареи ждут своего прорыва

Китай официально рассматривает автомобили на новых источниках энергии как одну из семи стратегически развивающихся отраслей, включая гибридные электромобили и электромобили. Однако из-за высокой стоимости производства государство сильно субсидирует электромобили. Основная причина высокой стоимости электромобилей - высокая стоимость литиевых батарей, которые стоят более трети стоимости автомобиля. Причина высокой стоимости литиевых батарей тесно связана с используемыми химическими материалами.

Материал анода

Анодные материалы литиевых батарей в основном включают литиево-кобальтовую кислоту, литиево-марганцевую кислоту, трехкомпонентные материалы из никель-марганца, кобальта и фосфат лития-железа. Среди них фосфат лития-железа считается идеальным анодным материалом в промышленности из-за его потенциальных преимуществ в отношении срока службы, безопасности и стоимости материала, которых нет у других материалов. Существующие проблемы заключаются в следующем: во-первых, большая часть основного сырья электронного карбоната лития (содержание карбоната лития более 99,5%) импортируется; Во-вторых, технология производства фосфата лития-железа также зарубежная.

Известно, что электронный карбонат лития может быть извлечен из литиевой руды или соленого озера, а затем очищен от карбоната лития. Китай обладает вторыми по величине запасами лития в мире. Однако из-за технических проблем производительность извлечения карбоната лития из руды и его очистки до карбоната лития для электронного электрода очень мала. Электронный карбонат лития из соленого озера не добывается. Таким образом, мы можем импортировать только большое количество электронного карбоната лития из-за границы. Из-за большого объема импорта отечественные предприятия практически не имеют власти ценообразования, а последнее слово остается за иностранными производителями.

С технологической точки зрения разработка фосфата лития-железа в Китае в основном синхронизировалась с развитием других стран. Однако в Китае нет настоящего ведущего предприятия, а в отрасли отсутствуют оригинальные инновационные технологии. Из ведущих компаний в области производства литий-железо-фосфатных батарей три - это США, A123 и Valence, а также канадская Phostech. Литий-железо-фосфатная технология считается стратегической технологией в зарубежных странах, США, Канаде и других государствах с этой целью в силу национальных возможностей участвовать в создании технических барьеров.

В области литий-железо-фосфатных материалов есть два основных патента на технологию: один - технология углеродного покрытия, другой - технология термического восстановления углерода. Первый принадлежит канадской приемной компании и подал заявку на патент в нашей стране. Патентное право последнего принадлежит американской компании Gaobo, которая не подавала заявку на патент в Китае, но компания учредила две компании в Сучжоу, которые, соответственно, отвечают за производство литий-железо-фосфатных материалов и производство аккумуляторов. Основные патенты на литий-железо-фосфатные батареи принадлежат нескольким иностранным компаниям, и передача патентов иностранных компаний китайским компаниям будет сопряжена с высокими сборами за лицензирование патентов, что создает огромную потенциальную угрозу для отрасли.

Чтобы избавиться от пассивного положения в среднем и нижнем конце производственной цепочки, необходимо приложить усилия в трех аспектах. Во-первых, необходимо ускорить процесс подачи заявки на внутренний патент на фосфат лития-железа за счет технологических исследований и разработок. Во-вторых, основные патенты иностранных предприятий вокруг макета на периферии. В-третьих, усилить изучение конструкции батареи и управления комбинацией батареи.

Электролит

Электролит играет роль проводника электронов между положительным и отрицательным электродами литиевой батареи, что является гарантией того, что литий-ионная батарея получит преимущества высокого напряжения и высокой удельной энергии. Электролит обычно состоит из органического растворителя высокой чистоты, соли литиевого электролита, необходимых добавок и других исходных материалов при определенных условиях и в определенной пропорции.

В литиевых батареях в основном используются перхлорат лития, гексафторфосфат лития и другие электролиты. Но батареи из перхлората лития запрещены в Японии и США, потому что они плохо работают при низких температурах и могут взорваться. Батареи, изготовленные из фторида лития, обладают хорошими характеристиками, не имеют риска взрыва и надежны в применении, особенно батареи из гексафторфосфата лития. Помимо перечисленных выше преимуществ, утилизация использованных аккумуляторов в будущем будет относительно простой и экологически чистой, поэтому рыночная перспектива этого вида электролита очень широка.

В настоящее время соответствующий электролит в основном локализован, но слабым местом является гексафторфосфат лития, на который приходится примерно половина стоимости электролита. В настоящее время рынок гексафторфосфата лития монополизирован несколькими японскими предприятиями, такими как электрохимическая промышленность канто, SUTERAKEMIFA и morita chemical. Мировая мощность гексафторфосфата лития составляет около 4000 тонн в год. Производственные мощности трех японских производителей составляют 3 430 тонн в год, или около 85 процентов от мировых мощностей. Наша страна Tianjin Jinniu источник энергии материал компании с ограниченной ответственностью текущая мощность составляет всего 250 тонн / год, и не для продажи. Гексафторфосфат лития, используемый отечественными производителями электролитов, в основном импортируется из Японии и Германии.

Основная причина такой ситуации в том, что технический порог гексафторфосфата лития достаточно высок. Гексафторфосфат лития требует высокой чистоты и низкого содержания влаги. Однако, поскольку сам продукт легко впитывает влагу и разлагается, его чрезвычайно сложно производить. Он предъявляет строгие требования к сырью и оборудованию и представляет собой типичную высокотехнологичную производственную среду с высоким риском и сложный производственный продукт «трех высоких технологий». Три основных вида сырья гексафторфосфата лития - это пентахлорид фосфора, безводная фтористоводородная кислота и фторид лития, среди которых два последних являются наиболее сложными в производстве, что требует от отечественных предприятий прорыва в производственном процессе.

Диафрагма

Диафрагма литиевой батареи играет роль в предотвращении положительного и отрицательного короткого замыкания, а также в процессе зарядки и разрядки литиевой батареи, обеспечивая канал для переноса ионов лития. Короче говоря, диафрагма - это пористая пластиковая пленка. Но это напрямую влияет на емкость аккумулятора, производительность цикла и безопасность. Среди компонентов литиевой батареи он является наиболее техническим, на него приходится 20% ~ 30% стоимости литиевой батареи. Но в настоящее время наша страна 80% диафрагмы литиевых батарей полагается на импорт.

Высокое техническое содержание диафрагмы связано со сложностью процесса порообразования. В настоящее время основными продуктами мембран в мире являются однослойные нанопористые мембраны из полипропилена (ПП), нанопористые мембраны из однослойного полиэтилена (ПЭ), трехслойные композитные нанопористые мембраны из ПП / ПЭ / ПП и другие типы после горизонтального и вертикального прецизионного растяжения. Производство диафрагмы из полиэтилена и полипропилена методом двунаправленного точного вытягивания представляет собой многоступенчатый, сложный и точный процесс обработки, включающий выдувное формование, литье пленки, непрерывное прецизионное вытягивание и другие важные звенья. У отечественной диафрагмы по толщине однородности и однородности отверстия и посторонней есть большой зазор. В настоящее время международный и внутренний рынки в основном контролируются несколькими мощными зарубежными производителями, такими как Celgard (США), Entek (Entek), Asahi (Япония) и Toru (Китай).

Многие отечественные предприятия пытаются прорваться через зарубежные технические барьеры, развивая диафрагму литиевых батарей, но это сложно. Сложность в основном отражается в следующих трех аспектах: во-первых, патенты, связанные с традиционным процессом изготовления диафрагмы, в основном монополизированы несколькими предприятиями в Соединенных Штатах и Японии, а в Китае отсутствуют независимые права интеллектуальной собственности на производственные технологии; Во-вторых, отечественным предприятиям не хватает ключевой технологии производства диафрагмы, особенно технологии индустриализации. Многие предприятия часто могут предоставить лучшие образцы в небольших тестах, но стабильность продуктов при массовом производстве оставляет желать лучшего. В-третьих, Китай находится в новом процессе, новых методах исследований и международной синхронизации, но новый процесс часто оборудование и требования к управлению процессом выше, фундамент прецизионного обрабатывающего оборудования в Китае относительно слаб, что ограничивает индустриализацию.

Несмотря на трудности, но отечественная диафрагма начала заводиться. Теперь некоторые отечественные предприятия сделали некоторый прорыв в локализации аспектов, например, Shenzhen Senior Technology Material Co., Ltd., Foshan Jinhui hi-tech photoelectric Material Co., Ltd., Henan Xinxiang, Ryan, New Energy Materials Co., Ltd. ., и т. д., эти компании были произведены с независимыми правами интеллектуальной собственности на диафрагмы литиевых батарей, но в настоящее время в основном поставляют на рынок среднего и низкого ценового диапазона, а также нуждаются в дальнейшем развитии мембранных технологий.

Ожидается, что с постепенным продвижением транспортных средств на новых источниках энергии к 2012 году спрос на диафрагмы литиевых батарей увеличится в 10 раз. Решение по локализации диафрагмы будет иметь революционное значение не только для индустрии литиевых аккумуляторов. но также и для развития всей индустрии электромобилей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.