鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：868次 | 2019年04月27日
作為鋰離子電池的關(guān)鍵部件，分離層主要起什么作用呢？
美國(guó)增長(zhǎng)咨詢公司弗若斯特沙利文公司11月發(fā)表研究報(bào)告稱，未來(lái)一段時(shí)間，電動(dòng)汽車市場(chǎng)將穩(wěn)定增長(zhǎng)，混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車中鋰離子電池技術(shù)將取代鎳氫電池技術(shù)，在此帶動(dòng)下，相關(guān)化工材料市場(chǎng)將快速發(fā)展。
環(huán)境可持續(xù)性現(xiàn)已成為交通行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，電動(dòng)汽車在歐美和亞洲一些國(guó)家廣受政策支持，但其電池系統(tǒng)的安全性成為公眾是否接受電動(dòng)汽車的一個(gè)關(guān)鍵因素，主要是由于汽車行駛時(shí)產(chǎn)生的熱量容易引發(fā)電池中化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致爆炸，因此研發(fā)性能超群的隔熱材料和設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的熱管理系統(tǒng)是推廣電動(dòng)汽車的關(guān)鍵。因?yàn)殇囯x子電池能量密度高，預(yù)計(jì)未來(lái)將有望取代鎳氫電池應(yīng)用到混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車上。弗若斯特沙利文公司預(yù)計(jì)，2013～2015年，隨著鋰離子電池價(jià)格的降低和基礎(chǔ)行業(yè)的發(fā)展，電動(dòng)汽車鋰離子電池市場(chǎng)將迅猛發(fā)展。
電動(dòng)汽車鋰離子電池組件主要有陰/陽(yáng)極活性材料、層板、電解質(zhì)、分離層和黏合劑等，其中陰極活性材料為技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，預(yù)計(jì)2008～2016年電動(dòng)汽車鋰離子電池材料市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率將達(dá)125%。
作為鋰離子電池的關(guān)鍵部件，分離層主要起到分隔陰陽(yáng)極、維持離子傳導(dǎo)的作用，因此多孔質(zhì)薄且牢固的分離層能夠提高鋰離子電池的性能。目前分離層材質(zhì)主要有陶瓷和聚合物(包括聚丙烯、聚乙烯、聚偏氟乙烯等)兩種，分離層的生產(chǎn)工藝也有濕法生產(chǎn)和干法生產(chǎn)(不使用溶劑)兩種，濕法生產(chǎn)工藝在亞洲較為常見。預(yù)計(jì)2008～2016年，鋰離子分離層產(chǎn)量將以年均129%的速度增長(zhǎng)。
目前，鋰離子電池使用的典型電解質(zhì)是溶于碳酸乙烯混合溶劑中的鋰鹽LiPF6。LiPF6價(jià)格相對(duì)便宜且導(dǎo)電性好，但是它產(chǎn)生的HF會(huì)對(duì)電池層板產(chǎn)生腐蝕，為此，人們又開發(fā)了LiFAP、LiBOB等替代品。鋰離子電池電解質(zhì)和添加劑市場(chǎng)主要包括：電解質(zhì)溶液、添加劑及溶劑、鋰鹽、活性酸和碳酸鋰。預(yù)計(jì)2008～2016年，該市場(chǎng)產(chǎn)量將以年均136%的速度增長(zhǎng)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電動(dòng)汽車鋰離子電池陽(yáng)極活性材料主要是石墨。石墨分天然石墨和合成石墨兩種。天然石墨有晶狀、非晶狀和鱗片狀;合成石墨純度高，主要由焦炭和瀝青提煉而成，是制作鋰電池的理想材料，但價(jià)格昂貴。
石墨作為陽(yáng)極材料會(huì)形成鋰針狀晶體，這有助于保證電池結(jié)構(gòu)完整性。但是，由于石墨的儲(chǔ)能性較差，人們開始開發(fā)非碳陽(yáng)極材料。常見的非碳陽(yáng)極材料包括硅、錫和鈦酸鹽等。據(jù)預(yù)計(jì)，2008～2016年鋰離子電池陽(yáng)極材料產(chǎn)量將以年均134%的增速增長(zhǎng)。2009年鋰離子電池陽(yáng)極材料主要生產(chǎn)廠商大多為日本的石墨供應(yīng)商。近年來(lái)，歐美、中國(guó)廠商也在加大此方面的研發(fā)力度，預(yù)計(jì)未來(lái)將稱為市場(chǎng)新勢(shì)力。
鋰離子電池陰極活性材料是關(guān)鍵的部件。和陽(yáng)極材料不同，陰極材料目前應(yīng)用多種技術(shù)，包括鋰鈷氧化物(LCO)、鋰鎳鈷鋁(NCA)、鋰鎳錳鈷(NCM)、鋰錳尖晶石(LMO)和磷酸鋰鐵(LFP)等。其中，鋰鈷氧化物應(yīng)用相對(duì)較多，但其安全性較低，尚不能批量用于電動(dòng)汽車。據(jù)預(yù)計(jì)，2008～2016年電動(dòng)汽車鋰離子陰極材料產(chǎn)量將以年均134%的增速增長(zhǎng)，目前主要生產(chǎn)廠商有日本的Nichia和比利時(shí)的Umicore，歐美的其他廠商如巴斯夫、PhostechLithium在此方面的發(fā)展也很迅速。
鋰離子電池其他組件材料市場(chǎng)包括電極材料黏合劑、電極容器和鋰離子電池包裝層板。電極容器主要是金屬箔，主要由日本廠商提供;電極材料黏合劑要求高純度、耐腐蝕和附著力強(qiáng)，目前使用較多的是聚偏氟乙烯。
什么是21世紀(jì)最稀缺的礦產(chǎn)資源?
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
不是煤炭，也不是鐵礦石，而是鋰。這種自然界中最輕的金屬，卻可能是未來(lái)能源格局中分量最重的資源。樂觀者認(rèn)為，中國(guó)在今年啟動(dòng)雄心勃勃的電動(dòng)車計(jì)劃將極大地拉升對(duì)鋰電池主要原料鋰的需求——當(dāng)電動(dòng)車達(dá)到100萬(wàn)量時(shí)，中國(guó)對(duì)鋰的需求將超過現(xiàn)有全球鋰的供應(yīng)量。還有人聲稱，汽車業(yè)從石油轉(zhuǎn)向鋰，不過是從一種有限的資源換到了另一種有限的資源。這種邏輯下，鋰顯然會(huì)取代石油成為財(cái)富的符號(hào)。
考慮到全球鋰礦產(chǎn)能的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，以及鋰電池隨著技術(shù)提示而減少對(duì)鋰的使用，上述預(yù)言或許過于危言聳聽了。但在中國(guó)宏大的電動(dòng)車計(jì)劃里，供不應(yīng)求局面已開始顯現(xiàn)。大約有1000多家鋰電池及電池材料生產(chǎn)商在參與中國(guó)鋰產(chǎn)業(yè)的赤膊戰(zhàn)，這提前預(yù)演了對(duì)上游原料的爭(zhēng)奪場(chǎng)面。在最被看好的磷酸鐵鋰電池上游，磷酸鐵鋰的供應(yīng)正在成為問題，全球最大的磷酸鐵鋰供應(yīng)商天津斯特蘭公司，產(chǎn)能也不過2000噸。中國(guó)有100多家企業(yè)在開足馬力生產(chǎn)磷酸鐵鋰，但真正能生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的企業(yè)不超過10家，他們將是未來(lái)鋰電池產(chǎn)業(yè)的上游主導(dǎo)者。尋找并發(fā)現(xiàn)他們也將是投資者最大的興趣所在。
早在1986年，863計(jì)劃啟動(dòng)時(shí)，鋰電池就被視為中國(guó)的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一。但中國(guó)的研究多年停滯不前，鋰電池成為日本和美國(guó)人壟斷的領(lǐng)域。直至最近幾年民營(yíng)企業(yè)與專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)走到一起，中國(guó)鋰電池的技術(shù)才得到質(zhì)的飛躍。在鋰電池的關(guān)鍵部件如隔膜上，中國(guó)已經(jīng)有少數(shù)公司可以與世界最好的公司抗衡。
鋰產(chǎn)業(yè)只是整個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)的冰山一角。比電動(dòng)車市場(chǎng)更大的，是新能源并網(wǎng)環(huán)節(jié)和城市里電力的削峰填谷。這三者是互為犄角的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。儲(chǔ)能不僅能保證在最上游的發(fā)電環(huán)節(jié)接入的新能源電力是持續(xù)而且穩(wěn)定的;在能源的使用端，白天和黑夜的巨大需求差異也需要儲(chǔ)能削峰填谷;而新增加的電動(dòng)車，有專家表示，如果中國(guó)現(xiàn)有車輛全部轉(zhuǎn)換為電動(dòng)車，將等于重建一個(gè)國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)直是災(zāi)難性的投入。最理想的狀態(tài)下，電動(dòng)車應(yīng)不僅能作為能量的吸取方，也可將電力輸送回電網(wǎng)以調(diào)節(jié)峰谷，這可大大減少電網(wǎng)為了平衡負(fù)荷增加過多的建設(shè)。在終極能源版圖里，儲(chǔ)能將成為一種分布式、智能可控能源格局里基石。而現(xiàn)在，儲(chǔ)能只不過占裝機(jī)總量的不到2%。這顯然意味著在上述3個(gè)方面，儲(chǔ)能蘊(yùn)藏這巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。
鋰電池一度被認(rèn)為也適用于后二者，但在最近國(guó)家電網(wǎng)投資的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸一期示范工程中，總量18兆瓦的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)招標(biāo)暫停了。原因在于其成本過高，而且當(dāng)手機(jī)里的電池放大數(shù)百倍時(shí)，其電池一致性的問題仍未解決。在大型儲(chǔ)能領(lǐng)域，風(fēng)頭最勁則屬納硫電池，其能量密度接近鋰電池，而且不存在一致性問題。于此類似的，液流電池的代表釩電池也逐漸被公認(rèn)更適合大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用。在前者上，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)接近產(chǎn)業(yè)化。而后者，代表公司如普能通過收購(gòu)國(guó)外領(lǐng)先技術(shù)擁有者，成為全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的電池公司之一，并因此獲得了風(fēng)投三輪共計(jì)3000多萬(wàn)美元的投資。
事實(shí)上，在電池領(lǐng)域沒有完美產(chǎn)品。鉛酸電池，性能穩(wěn)定但壽命太短，且能量密度過小;鈉硫電池，必須保證300℃的工作溫度;釩電池，能量密度太低。最為考驗(yàn)創(chuàng)業(yè)者的是為這些電池找到趨利避害的應(yīng)用市場(chǎng)。如釩電池雖然能量密度低，體積大，但其液流電池的構(gòu)造可以使得其反復(fù)、長(zhǎng)期的快速充放電。所以，其天然適合對(duì)占地面積不敏感的大型新能源儲(chǔ)能，而不是城市里的削峰填谷，更不是電動(dòng)車的狹小空間;再比如，被視為落后產(chǎn)品的鉛酸電池，因其價(jià)格低廉，反而有可能在農(nóng)村這些沒有充電樁問題的市場(chǎng)，率先應(yīng)用到初級(jí)電動(dòng)車上。而隨著市場(chǎng)的培育，這些務(wù)實(shí)的公司則有了往更高級(jí)產(chǎn)品升級(jí)的門票。所以，投資者在這一領(lǐng)域可能要警惕技術(shù)至上的原則，那些對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用路徑有著敏銳判斷，對(duì)商業(yè)模式有所創(chuàng)新的公司，同樣也具有投資價(jià)值。
至此，我們討論的仍只是儲(chǔ)能解決方案里最為熱點(diǎn)的，但僅僅是很小的一部分。遵循儲(chǔ)能的原理：電力——其他能量——電力這一路徑，電力可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢(shì)能、動(dòng)能、電磁能等形態(tài)存儲(chǔ)。其中物理儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能;電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)、超級(jí)電容和高能密度電容儲(chǔ)能;電化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲(chǔ)能;相變儲(chǔ)能包括冰蓄冷儲(chǔ)能等。
事實(shí)上，隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速啟動(dòng)，一些傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)正在卷土重來(lái)。7月初，英利新能源董事長(zhǎng)苗連生在海南宣布，英利正在開發(fā)新一代飛輪儲(chǔ)能。飛輪儲(chǔ)能是將電力轉(zhuǎn)換為高速轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪動(dòng)能，并在需要時(shí)利用飛輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其在1990年代曾在日本和美國(guó)用于電力儲(chǔ)能試驗(yàn)，但至今仍未有大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用。飛輪重新得到重視，得益于利用高溫超導(dǎo)在磁懸浮方面的突破。這使磁懸浮軸承成為可能，使其可以消除軸承磨擦損耗;其二，碳纖維等高強(qiáng)度材料的出現(xiàn)，它可以使飛輪有更高的轉(zhuǎn)速，從而讓飛輪儲(chǔ)存更多的能量。
而相變儲(chǔ)能的應(yīng)用前景——建筑節(jié)能更具想象力。中國(guó)建筑耗能占總耗能比例超過30%，冰蓄冷儲(chǔ)等相變儲(chǔ)能雖然無(wú)法儲(chǔ)存電力，但能夠調(diào)節(jié)熱量。其與被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，可以大規(guī)模、廉價(jià)的解決建筑節(jié)能問題。對(duì)于中國(guó)而言，這是比電動(dòng)車更為劃算的節(jié)能減排路徑。在那些對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)有著克制、理性規(guī)劃的地方如上海，建筑節(jié)能正在獲得政府的政策支持。在容易推廣的公共、商業(yè)建筑領(lǐng)域，相變儲(chǔ)能顯然有大把的機(jī)會(huì)。
