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电动汽车造价过高原因揭秘:锂电池四大难关

钱伯章 中国能源信息网?? 2012年05月22日 ?? 收藏0

隔膜技术含量高的原因在于它的造孔工艺难度大。目前国际上隔膜的主流产品是经横向和纵向精密拉伸的单层聚丙烯(PP)纳米微孔膜、单层聚乙烯(PE)纳米微孔膜、PP/PE/PP三层复合纳米微孔膜等类型。以双向精密拉伸法来生产PE、PP隔膜,是一个多步骤、复杂而精密的加工过程,包括吹塑、流延制膜、连续精密拉伸等多个重要环节。国产隔膜在厚度的均匀度和孔的均匀度上与国外存在很大差距。目前国际和国内市场基本被几家实力强大的国外厂商掌控,如美国的卡尔格德(Celgard)、恩特凯(Entek),日本的旭化成、东燃等。

国内许多企业都在尝试突破国外技术壁垒,开发锂电池隔膜,但难度较大。难度主要体现在以下3个方面:一是传统制备隔膜工艺的相关专利基本被美国和日本的少数企业所垄断,我国在生产技术方面缺乏自主知识产权;二是国内企业在生产隔膜的关键技术方面特别是产业化技术方面较为欠缺,很多企业在小试时往往能够拿出较好的样品,但大规模生产时产品的一致性较差;三是我国在新工艺、新方法的研究方面与国际同步,但新的工艺往往对设备和工艺过程控制要求较高,我国的精密加工设备基础比较薄弱,限制了产业化。

尽管难度大,但是国产隔膜已经开始起步。现在国内一些企业在国产化方面已取得了一些技术突破,如深圳市星源材质科技股份有限公司、佛山市金辉高科光电材料有限公司、河南新乡格瑞恩新能源材料股份有限公司等,这些公司都已生产出具有自主知识产权的锂电池隔膜,但目前大多是供应中、低端市场,还需要膜技术的进一步成熟。

随着新能源汽车的逐渐推广,到2012年,预计新能源汽车将令锂电池隔膜的需求量翻10倍。解决了隔膜的国产化问题,不仅对锂电池行业,对整个电动汽车行业发展都将具有革命性的意义。

负极

负极材料技术含量比较低,一般用石墨做负极,是国内锂离子电池四大关键组件中唯一实现产业化的材料。

国内企业在技术含量低的领域,做得颇有成就。深圳贝特瑞新能源材料有限责任公司、上海杉杉科技有限公司等已经跻身世界级公司。其中,深圳贝特瑞市场占有率已居全球第二。客户包括松下、三星、日立、比亚迪等130多家厂商。

但是,石墨负极材料虽成功商品化,可由于碳作为负极总是存在一些难以克服的弱点,未来肯定要被非碳材料取代。因为石墨在电解液中会形成钝化膜,该膜虽可传递锂离子,但会引起能量的损耗。而且当电池过充电时,石墨负极表面会析出金属锂从而引起电池短路。随着温度的升高,嵌锂状态下的石墨负极将首先与电解液发生放热反应,有可能会生成易燃气体,发生燃烧。所以石墨不是最理想的负极材料,寻找性能更为良好的非碳负极材料是锂离子电池研究的重要课题。

尽管当前人们广泛研究了各种非碳负极材料,特别是近年来纳米结构的非碳负极材料如锡的复合氧化物、钛氧化合物及钛酸盐类化合物等,受到许多锂电工作者的关注,但是这些材料还有许多问题没有解决,仍然无法大量应用,还需要生产路线和工艺的不断改进。

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