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虽然中国锂离子电池产量越来越大,但在与韩日的较量中,依然不占优势,相反,还有不少可能存在的隐忧或问题需要警惕。
与韩日巨头相比,中国企业数量众多,但规模普遍不大,比如在2014年的全球6646.5万kWh的总供应量中,韩国的三星SDI和LG化学、日本的松下这三家企业的供应量分别是1128.3万kWh、940.5万kWh、928.8万kWh,合计市场份额为45.1%,几乎占到了一半。中国年供应量超过 100万kWh的企业只有10家,占中国企业总供应量的70.6%,其中前三强天津力神、ATL和比亚迪的供应量虽然都超过了300万kWh,但三者之和仅为1047.3万kWh,不及三星SDI一家。
在锂离子电池产品品质上也存在明显差距,目前,韩日巨头的产品合格率已经达到1ppm级别,即生产的一百万只电芯中,不合格率只有一只甚至没有,而中国企业的电芯产品合格率能达到90%就很不错,且这90%中还一般分为质量好的A品和质量次一点的B品两档。
五、锂离子电池发展趋势
虽然锂离子电池在能量密度、高低温特性、倍率性能等许多性能指标上,已经远远高于铅酸电池、镍氢电池等传统二次电池,但是其能量密度和循环寿命等性能的提高速度却还是难以满足快速增长的消费类电子产品、电动汽车、电网储能等新兴产业发展的需求。
未来锂离子电池的发展趋势是高性能的锂电池,锂空气电池、锂硫电池、水锂电池等。对锂电池来说,最关键的是电极材料,未来正极材料主要有磷酸矾锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂等;未来负极材料主要有锡基负极材料、硅负极材料、Si/C复合负极材料。
由于目前负极材料比容量接近正极材料比容量一倍,因此研制更高比容量的正极材料是锂离子电池提高能量密度的瓶颈因素。
工业界提高锂离子电池性能的研发方法,主要是在成熟体系的基础上,根据不同的应用需求,针对性地通过材料体相掺杂、表面包覆、电极结构设计、电解液配方、工艺控制等方法,逐步提高其某些方面的性能表现,同时尽量减小副作用,确保产品的安全性、可靠性,工业界一般就是这样逐步进行改善的。
石墨烯被公认是下一代锂电池技术的救星,石墨烯可以做导电剂,促进锂电池快充放,理论上能提高倍率性能。不过石墨烯固然是好,但是目前在如何量产和应用上面遇到了问题,制造成本和规模的难题恐怕不是一朝一夕可以解决的。
锂硫电池具有理论容量高、成本低、环境友好等优点,备受国内外研究者的关注。而研发高容量锂硫电池正极材料,对推动新能源电动汽车、便携式电子设备等领域的发展至关重要。
硫化锂(Li2S)材料理论容量高达1166mAh/g,是其它过渡金属氧化物和磷酸盐的数倍;其首次脱锂充电过程中所发生的体积收缩能给后续的嵌锂放电反应提供空间,保护了电极结构不受破坏;其可与非锂金属负极材料(诸如硅、锡等)组装电池,有效避免锂晶形成等问题所带来的安全隐患,是极具发展潜力的锂硫电池正极材料。然而,该材料电子/离子导电率低,反应中间产物多硫化物在电解液中的溶解引发穿梭效应等问题,限制了其在锂硫电池中的实际应用。
技术发展到今天,我们对更好的电池的需求也越来越大。因为虽然设备的计算能力和设备的使用领域都在不断扩大,但是电池的供电能力却几乎没发生值得关注的变化。新闻媒体都在乐此不疲地报告各种新型的电池技术突破,但是这些新技术中的大部分都很难实现商业化;就像人们不断重复地那样:在实验室中是一回事,找到批量化生产且具有成本的效益的生产方法又是另一回事。
硫化物锂电池的可预见性还是很强的,石墨烯技术恐怕五年之内很难高效利用,现在就是与时间赛跑,看谁能走在前面。
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