中國鋰電池產業(yè)發(fā)展

1、中國鋰電池產業(yè)策略跟蹤國外先進技術，制定國內統(tǒng)一標準強化知識產權保護“鋰電電池產業(yè)業(yè)與智能能電網(wǎng)等等新能源源和新能能源汽車車這兩大大戰(zhàn)略型型新興產產業(yè)關系系密切，中中國政府府將加快快出臺發(fā)發(fā)展規(guī)劃劃和政策策支持細細則，并并鼓勵民民間創(chuàng)新新型高科科技企業(yè)業(yè)擔當研研發(fā)生力力軍。另另外，將將從財稅稅和信貸貸等方面面給予支支持，尤尤其是向向中小型型企業(yè)傾傾斜信貸貸政策?！敝兄袊鴩壹倚畔⒅兄行氖紫?jīng)濟師師范劍平平在7月月2930日日于深圳圳舉行的的“20010鋰鋰離子電電池新材材料國際際論壇”上上，從宏宏觀政策策方面闡闡述了中中國鋰電電池產業(yè)業(yè)的發(fā)展展方向。 圖1 中國國國家信息息中心首首席經(jīng)濟濟師

2、范劍劍平范劍平平還指出出，政府府推進鋰鋰電池產產業(yè)的發(fā)發(fā)展，重重點將關關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術，組織織力量進進行聯(lián)合合攻關。二二、盡快快解決中中國實用用技術標標準問題題，形成成聯(lián)合攻攻關和成成果共享享的統(tǒng)一一標準，為為產業(yè)化化應用創(chuàng)創(chuàng)造基本本條件。三三、建立立中國高高標準知知識產權權保護體體系。 專利問問題困擾擾中國企企業(yè) 上面第第三點關關于知識識產權保保護的問問題引起起了出席席本論壇壇專業(yè)人人士的強強烈共鳴鳴。臺灣灣立凱電電能科技技的楊智智偉用“專專利：中中國消失失的一塊塊拼圖”來來形容他他對中國國目前專

3、專利市場場現(xiàn)狀的的擔憂。他他表示，其其實，對對于知識識產權問問題，中中國電池池產業(yè)長長期以來來一直面面臨國外外專利的的商業(yè)阻阻礙以及及技術壟壟斷的干干擾。 例例如，早早在20000年年，中國國鎳氫電電池企業(yè)業(yè)就曾受受到美國國Ovoonicc公司在在專利侵侵權方面面的指控控。包括括比亞迪迪、樂凱凱、沈陽陽三普、南南海新力力和深圳圳三俊等等8家中中國電池池公司向向Ovoonicc繳納了了大筆專專利許可可費。 220033年7月月，索尼尼在北京京對比亞亞迪提出出鋰電池池專利訴訴訟。目目前，比比亞迪每每年用于于相關事事件的法法律開支支大約在在1000萬美元元。 20008年年7月，33M對索索尼、索索

4、尼電子子、聯(lián)想想、聯(lián)想想美國、日日立、松松下等111家公公司進行行了電池池專利技技術方面面的起訴訴。 因此此，中國國相關管管理部門門和企業(yè)業(yè)應該在在電池專專利方面面給予更更多重視視，尤其其是電池池外銷的的企業(yè)，應應盡可能能多地掌掌握知識識產權方方面的法法律知識識，保護護自身的的權益，以以免受到到巨額專專利授權權費的傷傷害。 另另一方面面，截至至20110年77月299日，中中國關于于磷酸鐵鐵鋰電池池的專利利有2001個，包包括材料料組成專專利244個，材材料工藝藝專利1177個個。從220033年到220100年，中中國企業(yè)業(yè)在這方方面的專專利申請請數(shù)量一一直在上上升。但但從20005年年起，

5、最最終核準準件數(shù)與與實際申申請件數(shù)數(shù)的比率率反而呈呈現(xiàn)出持持續(xù)下降降的趨勢勢。 針對對上述情情況，楊楊智偉指指出，企企業(yè)要注注意專利利申請的的盲目性性問題，因因為專利利數(shù)量多多少并不不能完全全代表一一個企業(yè)業(yè)的真正正實力。申申請專利利必須注注重產品品的實用用性、新新穎性和和創(chuàng)造性性。 在磷磷酸鐵鋰鋰電池材材料領域域，美國國掌控了了關鍵專專利技術術。美國國德州大大學曾與與日本NNTT為為磷酸鐵鐵鋰電池池材料專專利問題題進行過過訴訟，結結果NTTT被迫迫將所擁擁有的磷磷酸鐵鋰鋰電池材材料專利利授權給給德州大大學，并并向對方方支付了了30000萬美美元的和和解金。之之后，臺臺灣很多多電池企企業(yè)都通通

6、過購買買磷酸鐵鐵鋰電池池專利授授權來避避免此類類紛爭。 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，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、杭杭州賽恩恩斯能源源科技總總裁董明明博士雖然然日本和和臺灣在在磷酸鐵鐵鋰電池池材料專專利方面面吃了虧虧，但是是歐洲的的情況卻卻完全不不同。220099年122月，歐歐洲專

7、利利裁決機機構撤銷銷了美國國德州大大學對磷磷酸鐵鋰鋰電池的的歐洲專專利權，保保護了歐歐洲企業(yè)業(yè)今后開開發(fā)磷酸酸鐵鋰電電池技術術的利益益。 20009年年9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鍵技技術的開開發(fā)，中中國有關關研究機機構和企企業(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機構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

8、電電池專利利授權，將將在很大大程度上上決定著著中國磷磷酸鐵鋰鋰電池及及材料企企業(yè)今后后的發(fā)展展。不過過，楊智智偉表示示，即便便如此，對對于今后后產品外外銷北美美的企業(yè)業(yè)，麻煩煩仍未消消除。但但在一段段時期內內，中、歐歐市場業(yè)業(yè)會提供供一定的的商機。 還還有，中中國企業(yè)業(yè)在錳酸酸鋰、三三元材料料等方面面，今后后可能也也會與日日韓企業(yè)業(yè)發(fā)生專專利紛爭爭，要提提早做好好這方面面的準備備。 鋰鋰電池正正極材料料 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、錳錳酸鋰和和三元材材料。動動力鋰電電池正極極材料主主要包括括磷酸亞

9、亞鐵鋰、錳錳酸鋰和和三元材材料。在在動力鋰鋰電池正正極材料料中，北北美的電電池企業(yè)業(yè)主要采采用磷酸酸亞鐵鋰鋰材料，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外外，還有有共析晶晶和水熱熱合成技技術。由由于磷酸酸亞鐵鋰鋰是絕緣緣的，因因此都需需包覆導導電材料料,即導導電添加加劑。 對對于水熱熱合成技技術，存存在著碳碳和膠摻摻雜匹配配的平衡衡問題。對對于共析析晶方法法，需要要采用不不與磷酸酸亞鐵鋰鋰發(fā)生反反應的金金屬氧化化物作導導電添加加劑。由由于非活活性物質質添加量量不能超超過1%，體積積很小，

10、只只能存在在于某些些局部，這這會造成成電池內內部過沖沖過放或或淺充淺淺放問題題，從而而導致內內部電流流不均勻勻，使電電池整體體壽命不不一致。因因此，金金屬氧化化物的分分散是個個亟待解解決的問問題。 恒恒正科技技的董明明坦言，磷磷酸亞鐵鐵鋰材料料與三元元材料等等其他動動力鋰電電池正極極材料相相比，不不足的是是容量偏偏低。但但是，對對于動力力鋰電池池不同材材料的選選擇，容容量并不不是重要要的衡量量指標，關關鍵應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應用的一一個主要要原因，因因此現(xiàn)在在有必要要認識并并糾正這這一誤區(qū)區(qū)

11、。 圖44 恒正正科技磷磷酸亞鐵鐵鋰電池池的主要要參數(shù)指指標目前，有有些大功功率型超超級電容容器的功功率密度度為17750WW/kgg，能量量密度為為3Whh/kgg，而磷磷酸鐵鋰鋰電池的的能量密密度可達達十幾幾十WWh/kkg，在在某些應應用中，磷磷酸鐵鋰鋰電池已已可替代代超級電電容器的的作用。現(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標都能滿滿足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，再再加上材材料結構構的

12、穩(wěn)定定特性，磷磷酸鐵鋰鋰電池未未來的最最終應用用將是儲儲能領域域。 圖圖5 恒恒正科技技24VV1000Ah磷磷酸鐵鋰鋰電池組組倍率充充放電曲曲線董明還還提出了了今后研研發(fā)中需需要解決決的幾個個問題，由由于磷酸酸亞鐵鋰鋰的低溫溫導電性性不佳，因因此必須須與電解解液結合合進行調調整；而而循環(huán)壽壽命的關關鍵又取取決于負負極材料料，例如如充電過過程中負負極的分分解。另另外，蘇蘇州星恒恒電源的的吳曉東東建議，可可通過對對材料的的納米化化、碳包包覆，以以及極片片制備的的優(yōu)化，進進一步提提高磷酸酸鐵鋰的的倍率性性能，包包括低溫溫倍率放放電。他他同時認認為，低低溫特性性差是個個有待解解決的問問題。 對對于動

13、力力鋰電池池的另一一種正極極材料錳錳酸鋰，其其優(yōu)點是是：高溫溫放熱反反應溫和和，電導導高，原原材料豐豐富、價價格低，對對鋰電位位高。缺缺點是高高溫下晶晶格易破破壞，比比容量低低。這種種材料特特性帶到到電池中中去，會會使電池池特性表表現(xiàn)為：安全性性好，倍倍率性能能好，低低溫特性性好，高高溫穩(wěn)定定性差。 造造成電池池高溫性性能差的的原因有有：電芯芯脹氣、粘粘接劑粘粘接性能能差或導導電劑失失效這33個因素素導致接接觸電阻阻變差；負極固固體電解解質界面面(SEEI )或正極極表面發(fā)發(fā)生變化化，導致致正負極極界面阻阻抗均增增加；同同時，負負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

14、述問題可可通過66種方式式加以解解決：11.改善善電解液液脹氣性性能；22.控制制水分；3.提提高粘接接劑粘接接性能；4.改改善導電電劑分散散性；55.正極極表面進進行包覆覆處理，抑抑制變化化；6.改善SSEI成成膜性或或抑制SSEI膜膜生長。改改善后，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域獲獲得應用用。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，220155年小批批量

15、生產產儲能電電池。 對對于材料料的發(fā)展展，吳曉曉東預言言：“未未來3年年內，錳錳酸鋰材材料研發(fā)發(fā)不會出出現(xiàn)本質質的變化化，只可可能是小小型的改改進。 鋰電池池負極材材料 鋰電池池的負極極材料除除石墨、碳碳、氮化化物、錫錫基氧化化物等外外，鈦酸酸鋰是一一種很有有開發(fā)前前景的材材料。深深圳貝特特瑞納米米科技的的鋰電池池負極材材料開發(fā)發(fā)重點就就在鈦酸酸鋰。 鈦鈦酸鋰電電池的充充電時間間不到66分鐘，倍倍率大于于50CC；循環(huán)環(huán)壽命周周期高于于200000次次；工作作溫度在在-455700。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

16、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6 貝特瑞瑞鈦酸鋰鋰產品SSEM圖圖7 貝貝特瑞的的鈦酸鋰鋰產品理理化指標標圖8 貝特瑞瑞的鈦酸酸鋰電池池充放電電曲線鈦酸酸鋰規(guī)模?；a產后具有有成本優(yōu)優(yōu)勢，且且清潔環(huán)環(huán)保；尖尖晶石鈦鈦酸鋰的的結構穩(wěn)穩(wěn)定，零零應變，有有較大的的離子擴擴散系數(shù)數(shù)，較寬寬的高低低溫性能能，循環(huán)環(huán)性能高高。因此此，鈦酸酸鋰材料料的電池池在電動動車和儲儲能系統(tǒng)統(tǒng)方面將將會有廣廣泛應用用。不過過，還需需進一步步解決能能量密度度、功率率密度、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

17、企業(yè)進進口的，并并采用了了高壓沖沖擊納米米制備與與分散技技術，液液相均勻勻、一致致性混合合控制技技術，氣氣相霧化化、均勻勻碳層包包覆技術術，先進進的燒成成技術與與氣氛控控制技術術，以及及固相融融合、一一致性控控制技術術。 他表表示，貝貝特瑞今今后鈦酸酸鋰產品品開發(fā)的的重點將將放在薄薄層碳包包覆設計計、納米米級均勻勻混合設設計、納納米級導導電劑設設計、分分散摻雜雜設計、結結晶度控控制技術術設計、先先進生產產路線設設計等方方面。 另另外，研研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，負極極與電解解液之間間的反應應是鋰電電池容量量衰減的的主要原原因。對對此，上上海復旦旦大學化化學系新新能源與與材料實實驗室教教授吳宇宇平提出出，凝膠

18、膠聚合物物電解質質（GPPE）是是解決鋰鋰電池安安全問題題的關鍵鍵?？梢砸酝ㄟ^制制備條件件，控制制凝膠聚聚合物電電解質的的性質，如如多孔性性、形態(tài)態(tài)、機械械強度、工工藝特性性、離子子電導率率，從而而保證鋰鋰電池的的安全。 圖9 上海復復旦大學學化學系系新能源源與材料料實驗室室教授吳吳宇平圖圖10 三明治治結構的的GPEE新型聚聚陰離子子型正極極材料 目前，國國際上相相關機構構和企業(yè)業(yè)正在進進行替代代磷酸鐵鐵鋰的化化合物材材料的研研究。據(jù)據(jù)廈門大大學固體體表面物物理化學學國家重重點實驗驗室、電電化學技技術教育育部工程程研究中中心教授授楊勇介介紹，研研發(fā)新型型高能密密度的聚聚陰離子子型正極極材料，

19、尤尤其是鐵鐵、錳體體系的聚聚陰離子子型正極極材料可可能是今今后510年年電池材材料研發(fā)發(fā)的重要要方向。 聚聚陰離子子型正極極材料包包括：陰陰離子基基團(PPO433-、SSiO444-、BBO333-、SSO422-)所所構成的的網(wǎng)絡結結構與過過渡金屬屬離子配配位，進進而形成成的嵌鋰鋰材料，常常見的材材料體系系包括磷磷酸鐵鋰鋰、硅酸酸鐵鋰等等；通常常的層狀狀或尖晶晶石型材材料可認認為是OO2-離離子所堆堆砌，并并且與過過渡金屬屬離子配配位（MMn+），進進而形成成的嵌鋰鋰材料。 聚聚陰離子子型正極極材料的的特點為為，可實實現(xiàn)陰離離子調控控、設計計；熱穩(wěn)穩(wěn)定性高高，安全全性能好好；原材材料價格格低，清清潔環(huán)保保。 楊勇勇還指出出了磷酸酸錳鋰及及相關材材料目前前面臨的的主要問問題：材材料充放放電倍率率及循環(huán)環(huán)穩(wěn)定性性，而這這其中涉涉及到如如何抑制制3價錳錳離子的的結構畸畸變，及及導致的的歧