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关于锂原电池,由于它的整体市场规模较小,仅有30余亿元市场,年增长在15%左右。同时,其化学体系如表3所示,变化较少。国内只有亿纬锂能、国营752厂、武汉力兴等公司少数单位研发生产。中国电科十八所率先开发出了比能量最高的锂氟化碳等新体系原电池,比能量达到700Wh/kg,填补了国内空白。
4未来发展预测
4.1市场发展
未来锂电池的市场主要还是三大方面,包括消费电子(拓展为信息及物联网)、储能和新能源汽车(拓展为动力)。如图4所示,市场最大牵引仍然以新能源汽车为主,而且纯电动、混合动力以及48V起停应用市场并重。同时在物联网节点、机器人等方面的新应用有可能实现爆发式增长。
4.2技术发展
针对锂电池的技术发展,国家工信部、科技部出台了各自的发展规划,同时《中国制造2025》也确定了锂电池发展的技术路线。图5显示了锂电池技术发展规划,该计划与日、韩、美有异曲同工之处。技术发展趋势是高安全、高比能、高比功率、长寿命、低成本。追求比能量的提高是锂电池技术发展的主旋律,锂离子电池发展史基本可以概括为:金属Li电池→锂离子电池→金属Li电池。当年由于安全问题从金属Li电池转向了锂离子电池体系,今天我们为追求更高的电池能量密度又开始转向了金属Li体系。未来应用必须关注安全性、快充特性和成本可接受性,同时,电池梯次利用及回收技术发展也迫在眉睫。
总而言之,技术创新将加快,创新同样是锂电池技术发展的最主要驱动力。以高镍正极和含硅负极的300Wh/kg锂离子电池体系将在2020年后实现产业化;固态电池技术将取得重大突破;锂硫电池、锂空气电池与阴离子活性锂电池体系将竞争500Wh/kg级电池体系的宝座。此外、相对廉价的钠、钾、镁、Zn体系电池或将取得突破。此外,从材料到单体再到全系统的安全技术、智能电池技术、复合电源技术将成为技术开发的另一热点。
4.3产业发展
中国锂电池的产业链将更为完善,包括原材料、材料、器件(单体)、模组及系统、应用等(图6),智能制造及智能工厂将成为主流。虽然锂电池未来市场空间非常大,但截至2018年4月,我国动力电池产能已达200GWh,而平均产能利用率不足30%,重复建设的低端产能过剩,行业泡沫较大。随着补贴退坡到期,预计产业将迎来大规模的重组,倒逼产业升级、提高参与国际竞争的能力。产业发展将是规模联盟化、细分专业化、智能无人化。同时,电池绿色回收产业必须布局,形成可持续发展态势。
5结束语
过去20年,中国锂电池产业获得爆发式增长,发展成为世界第一制造大国,但如何在今后全面市场化和贸易保护的复杂背景下打造具有全球竞争力的制造强国是行业面临的主要课题。首先是政府引导,真正做好顶层谋划、形成政产学研用合力。其次是加强自主创新,掌握核心技术。最后是完善产业链,把产业命脉掌握在自己手里。从应用端看动力仍将是主流,但储能及物联网应用也将快速发展;未来技术进步将加快,固态电池、燃料电池等技术逐步产业化,但多种体系长期并存。我们坚信通过能力提升,砥砺前行,一定能够取得建设自主创新锂电池强国的伟大胜利。
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