鉅大LARGE | 點擊量：727次 | 2019年02月20日
中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)將往何處發(fā)展
隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，其安全問題現(xiàn)已經(jīng)成為了各方關(guān)注的焦點。
本文簡要匯總了我國鋰電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)最新發(fā)展趨勢及世界主要發(fā)達(dá)國家對于鋰電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)的政策傾斜，提出了我國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議;研究了鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及存在的問題，提出了應(yīng)對策略和建議。
1 我國鋰電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
鋰離子電池作為新能源產(chǎn)品具有顯著的優(yōu)勢，世界各國開始將鋰電池工業(yè)作為引領(lǐng)未來能源發(fā)展的支持產(chǎn)業(yè)之一。
目前，中國已成為僅次于日本的鋰離子電池生產(chǎn)大國。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國鋰離子電池的產(chǎn)量已經(jīng)占到全球的70%，達(dá)到了16億只，市場價值近50億美元，其中70%以上出口。我國鋰電池行業(yè)已經(jīng)從傳統(tǒng)的小型電子產(chǎn)品，逐步向電動自行車、電動汽車等領(lǐng)域拓展。
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%
電動汽車的核心技術(shù)是動力電池。從新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈上來看，因有色金屬資源具有極強(qiáng)的地域性，上游原材料企業(yè)將會非常集中;對核心技術(shù)的掌控，使中游電池廠商將成為行業(yè)發(fā)展最大的受益者;而整車廠商在這場行業(yè)盛宴中利潤微薄。目前，新能源汽車價格居高不下，原因之一是動力電池組成本太高，如一輛造價26萬元的豐田普銳斯，電池成本在8萬元左右，占了整車成本的三分之一。因此，國內(nèi)電動汽車廠商紛紛加大投入，用于新型鋰電池材料、制作工藝、技術(shù)的開發(fā)研究，期待盡快研制出成本較低的動力鋰電池組，以降低電動汽車整車成本，加快行業(yè)發(fā)展。
動力鋰離子電池的主要材料有：正/負(fù)極材料、電解液和隔膜。隨著國家對該行業(yè)的重視和投入力度的加大，越來越多新的公司加入到動力電池的研發(fā)和生產(chǎn)中來，未來市場格局將面臨改變。以電解液為例進(jìn)行分析：電解液是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料之一，號稱鋰電池的“血液”，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等性能的保證。電解液占鋰離子電池成本的12%左右，毛利率接近40%。鋰離子電池對電解液要求比較高，但目前用量卻很少。比如一塊手機(jī)電池只用3g，比重很小，2000t電解液可供生產(chǎn)6億塊手機(jī)電池。
目前全球鋰電池電解液市場供求基本平衡，主要是靠現(xiàn)有鋰電池市場。但是，汽車動力電池對電解液的需求量較大，一輛車需要40kg左右。預(yù)計到2012年，新能源車的年產(chǎn)量將達(dá)到100萬輛，按每輛新能源汽車電池電解液40kg計算，100萬輛混合動力汽車將帶動4萬噸電解液的需求。
目前國內(nèi)電池生產(chǎn)商電解液的配套已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，生產(chǎn)企業(yè)主要有國泰華榮化工、杉杉股份、珠海賽緯電子、天津金牛、汕頭金光、廣州天賜等10余家，年生產(chǎn)能力都在千噸級以上，可滿足我國目前的鋰電池生產(chǎn)需要，并有部分出口。總體來看，我國鋰離子電池的生產(chǎn)尚處于起步時期。由于國家對于鋰離子電池工業(yè)的政策支持，我國不少電池廠以及一些有實力的企業(yè)集團(tuán)均看到了中國鋰離子電池的潛在市場，正準(zhǔn)備或已不惜投巨資生產(chǎn)理離子電池，這些作法將會進(jìn)一步促進(jìn)我國鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2 主要發(fā)達(dá)國家鋰電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)投資政策
2.1美國美國鋰電暫任主席、美國布羅德普公司董事長瑞夫·布羅德博士，在第四屆華南鋰電高層論壇發(fā)表的演講中提到了最近美國政府提出的新經(jīng)濟(jì)刺激計劃。
根據(jù)布羅德博士介紹，當(dāng)前美國政府正前所未有地加大財政力度支持工業(yè)界發(fā)展。在美國政府的財政資助計劃中，有20億美金是用于電池工業(yè)的發(fā)展;其中約12億美金，主要用在做鋰電池和鋰電池芯的發(fā)展方面。瑞夫·布羅德博士稱，在這一整個工業(yè)界絕無僅有的資助行動當(dāng)中，鋰電池行業(yè)被放在重點當(dāng)中，是“重中之重”。
2009年8月份，奧巴馬總統(tǒng)簽署了一項為48個電池有關(guān)的項目提供資金援助的計劃，這次援助計劃的目的是為電動/混合動力汽車開發(fā)更有效的電池和電力驅(qū)動系統(tǒng)，援助的總金額達(dá)24億美元，推出后將極大刺激中西部地區(qū)的發(fā)展。奧巴馬總統(tǒng)宣稱美國政府需要的是“面向未來的汽車，以及用來驅(qū)動這種汽車的技術(shù)”。
雖然這一攬子援助計劃主要面向的是汽車電池及電力驅(qū)動系統(tǒng)，但面向消費領(lǐng)域的電池技術(shù)也能從中受益。因為幾乎所有的消費電子類產(chǎn)品如電動工具等都非常需要電力強(qiáng)勁、能持續(xù)工作數(shù)日的電池來供電，而現(xiàn)有的產(chǎn)品則只能提供幾個小時的電力供應(yīng)。
2.2德國2009年年初，德國政府拿出5億歐元用于資助電動汽車的研發(fā)。
其中資助鋰離子電池的研發(fā)費用為5900萬歐元。在2007年制定的“高科技戰(zhàn)略”中，德國政府已將電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)———鋰離子電池作為攻堅項目。
為了完成這一項目，產(chǎn)業(yè)界五大巨頭巴斯夫、博世、EVONIK、LiTec、大眾和科學(xué)界與應(yīng)用界的60家單位結(jié)合，組建了鋰離子電池“創(chuàng)新聯(lián)盟”：企業(yè)界出資3.6億歐元，聯(lián)邦科研部資助6000萬歐元。據(jù)悉，以上還僅僅是聯(lián)邦一級的研發(fā)投入。為了搶占市場先機(jī)，各州政府也有一批資金的投入。例如北威州的投入就達(dá)6000萬歐元。北威州之所以舍得投入，除了想成為“電動汽車的模范區(qū)域”之外，更重要的是想讓“北威州的轎車工業(yè)盡快生產(chǎn)世界領(lǐng)先的電動汽車”。
2.3日本日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省近日披露，日本力爭在2010年將新型鋰離子電池用于下一代電動汽車。
日本日立制作所宣稱，將投資200億日元至300億日元，到2015年將目前面向混合動力車生產(chǎn)的鋰電池產(chǎn)能提高約70倍。據(jù)稱，日立將通過加大投資和擴(kuò)大其位于茨城縣東海事業(yè)所的產(chǎn)能，盡快實現(xiàn)大容量新型鋰離子電池的量產(chǎn)，產(chǎn)品將主要向美國通用汽車公司提供。
2009年5月15日，豐田、日產(chǎn)汽車公司及松下電器公司等相關(guān)企業(yè)簽署協(xié)議，合力開發(fā)統(tǒng)一規(guī)格的新一代汽車鋰電池，并計劃在2年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。東芝公司決定，斥資500億日元開發(fā)電動汽車用的鋰離子電池，這種高效動力電池將于兩年內(nèi)進(jìn)入半商品化生產(chǎn)，計劃在2011年之前將高性能鋰離子電池增至適于不同特性的3個種類，即除了目前的普通型之外，還將分別開發(fā)支持混合動力車和電動汽車等高輸出功率型以及高能源密度型的鋰離子電池。普及電動汽車的一個關(guān)鍵問題是需要建立足夠的電力補(bǔ)充設(shè)施。為此，東京電力公司宣布，將帶頭參與有關(guān)的基礎(chǔ)建設(shè)，明年在首都圈先建200多個充電站，3年后增加將到1000個以上。日本各大汽車公司也積極響應(yīng)、參與有關(guān)研究和工程，熱切期盼“脫石油”時代能盡早來到日本。目前，東京電力公司已經(jīng)成功開發(fā)出了大型快速充電器，每10min完成充電，所能行駛的路程是60km，充電時間大大縮短，進(jìn)一步加快了日本普及使用電動車的步伐。據(jù)日本汽車研究所預(yù)計，按照現(xiàn)在混合動力車的普及程度推算，到2020年，日本國內(nèi)的混合動力車將達(dá)到約360萬輛。如果高性能鋰離子電池得到普及，混合動力車有可能進(jìn)一步達(dá)到720萬輛的水平。
2.4對我國鋰電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議
1)加強(qiáng)科研投入力度。國家應(yīng)該將高能量密度、高效率新型鋰離子電池的研發(fā)提升到國家級戰(zhàn)略高度，制定和實施有關(guān)新型鋰離子電池材料、生產(chǎn)工藝、制造技術(shù)的“973”等高層次課題專項，吸引廣大鋰離子電池科學(xué)家及相關(guān)企事業(yè)單位廣泛參與。
2)明確產(chǎn)業(yè)方向，理順管理職能。國家應(yīng)該將鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)作為國家“十二五”期間重點支柱的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，加大投入力度，同時，成立專門管理鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)的行業(yè)協(xié)會組織，統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)我國鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3)提高鋰離子電池工業(yè)知識產(chǎn)權(quán)。目前鋰離子電池材料、制作工藝等關(guān)鍵技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)均屬國外所有，要想在鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)高地，必須研發(fā)創(chuàng)造屬于我國知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)。
4)加快鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)。提高我國鋰離子電池工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平，使鋰離子電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)適應(yīng)快速發(fā)展的鋰離子電池工業(yè)，積極應(yīng)該國際社會技術(shù)性貿(mào)易壁壘。
3 鋰電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)簡介及問題分析
3.1鋰電池安全性檢測主要標(biāo)準(zhǔn)
鋰離子電池由于存在燃燒、爆炸等安全性隱患，國際社會針對鋰離子電池安全性制定了一系列的規(guī)章、制度以及國際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。我國鋰離子電池產(chǎn)品檢驗主要依據(jù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：聯(lián)合國《關(guān)于危險貨物運(yùn)輸建議書》第38.3條款鋰電池運(yùn)輸安全性能測試(UN38.3);GB-T8897.1-2003《原電池第1部分總則》;GB8897.2-2005《原電池第2部分外形尺寸和技術(shù)要求》;GB8897.4-2008《原電池第4部分鋰電池的安全要求》;GB/T18287-2000《蜂窩電話用鋰離子電池總規(guī)范》;GB/T19521.11-2005《鋰電池組危險貨物危險特性檢驗安全規(guī)范》;GB/Z18333.1-2001《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》;YD1268.1-2003《移動通信手持機(jī)鋰電池的安全要求和試驗方法》;QC/T743-2006《電動汽車用鋰離子蓄電池》;QB/T2502-2000《鋰離子蓄電池總規(guī)范》;SN/T1414.3-2004《進(jìn)出口蓄電池安全檢驗方法第3部分鋰離子蓄電池》;SJ/T11169-1998《鋰電池標(biāo)準(zhǔn)》。
現(xiàn)行的國際主要鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)主要有：IEC62133：2002《含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的蓄電池和蓄電池組-便攜式密封蓄電池和蓄電池組的安全性要求》;IEC62281：2004《運(yùn)輸中鋰原電池和電池組及鋰蓄電池和電池組的安全》;UL1642：2006《鋰電池》;IEEE1625：2004《便攜式計算機(jī)用蓄電池標(biāo)準(zhǔn)》;IEEE1725：2006《蜂窩電話用蓄電池標(biāo)準(zhǔn)》。
3.2鋰電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)分析
目前，國內(nèi)外鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)基本都是符合性檢測型標(biāo)準(zhǔn)，即標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定短路、過充電、強(qiáng)制放電、振動、沖擊、擠壓、針刺、重物撞擊、跌落、溫度試驗、低氣壓等電氣、機(jī)械和環(huán)境方面的試驗項目，用以模擬電池在正常使用以及可預(yù)見的誤用時的應(yīng)用情況，確保產(chǎn)品在這些情況下的安全性。這種標(biāo)準(zhǔn)形式具有判據(jù)清晰、操作性好的優(yōu)點，只需針對成品電池進(jìn)行試驗室檢測即可判定是否符合標(biāo)準(zhǔn)，缺點則是無法全面有效地保障產(chǎn)品的質(zhì)量與安全性，因為安全性作為產(chǎn)品性能的一個組成方面是在產(chǎn)品設(shè)計與制造過程中形成并確立的，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的考核對象與此存在偏差，此外安全試驗是破壞性檢驗，只能采用抽樣檢測的方式進(jìn)行，這種方法本身也存在一定的風(fēng)險概率。
對比國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)可見，我國鋰電池安全標(biāo)準(zhǔn)欠缺整體規(guī)劃。一方面國家與行業(yè)兩級標(biāo)準(zhǔn)間，以及各類行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)間缺乏協(xié)調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)對象存在一定的交叉、重復(fù)，另一方面標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一的指導(dǎo)思想，既有單純的安全標(biāo)準(zhǔn)，又有包括電性能、環(huán)境適用性能及安全性能等全部要求的總規(guī)范性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。相比較而言，國外標(biāo)準(zhǔn)在工作思路及相互間關(guān)系上則較為統(tǒng)一、協(xié)調(diào)，如IEC針對產(chǎn)品安全性單獨制定標(biāo)準(zhǔn)，其他標(biāo)準(zhǔn)如產(chǎn)品總規(guī)范規(guī)定電性能等其他要求，安全要求直接引用安全標(biāo)準(zhǔn);IEEE則針對不同用途分別制定包括安全要求在內(nèi)的產(chǎn)品總規(guī)范。
4關(guān)于鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)工作的建議
工業(yè)和信息化部已經(jīng)成立了電子產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)工作組，準(zhǔn)備開展鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)工作，并提出了制定便攜式鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)的工作目標(biāo)。結(jié)合我國鋰離子電池工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及安全標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，建議我國鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)制定工作注意以下幾個方面:
1)建立統(tǒng)一的鋰離子電池安全性檢測國家標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到鋰離子電池的生產(chǎn)、營銷、使用等遍及國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域，應(yīng)以最高級別的國家標(biāo)準(zhǔn)的形式制定統(tǒng)一的鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)。為保持安全標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，應(yīng)將現(xiàn)行國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容以包含或整合的方式加以替代;將來隨著鋰離子電池的發(fā)展，通過標(biāo)準(zhǔn)修訂的方式更新其安全要求，不再另行制定其他安全標(biāo)準(zhǔn)。
2)統(tǒng)一的安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該與鋰離子電池的產(chǎn)品情況相適應(yīng)。目前鋰離子電池大致劃分為能量型和功率型兩大類，兩類產(chǎn)品在材料、設(shè)計結(jié)構(gòu)等方面存在一定差異，在相同的安全前提下，其標(biāo)準(zhǔn)的試驗方法乃至要求都可能不同。便攜式電池屬于能量型，包括手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)用鋰離子電池等，而電動工具、電動自行車和電動汽車用鋰離子電池可歸為功率型，建議分別制定能量型和功率型鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)。制定鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)時要掌握“適度”原則，即標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)尋求并建立產(chǎn)品安全與性能的最佳結(jié)合點，因為安全性越好往往意味著電性能越差。
3)鋰離子電池安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋產(chǎn)品設(shè)計及制造工藝，并建立相應(yīng)的監(jiān)管認(rèn)證機(jī)制。絕大多數(shù)鋰離子電池的安全問題是由現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)難于模擬的內(nèi)部短路缺陷所引起的，因此應(yīng)將鋰離子電池的設(shè)計和制造過程全面納入質(zhì)量控制體系方能有效避免產(chǎn)品內(nèi)部短路的隱患。新制定的安全性檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)將其內(nèi)容拓展至產(chǎn)品上游的設(shè)計與生產(chǎn)環(huán)節(jié)。建議國家質(zhì)檢部門在依據(jù)新的安全性標(biāo)準(zhǔn)開展鋰離子電池強(qiáng)制安全認(rèn)證工作時，除最終產(chǎn)品安全性檢測外，還應(yīng)對包括產(chǎn)品設(shè)計與工藝評審、制造過程監(jiān)督等內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)證，并參照質(zhì)量體系認(rèn)證做法，建立定期復(fù)查與隨機(jī)抽檢的制度，如此將可確保標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容最大限度地得以貫徹與實施。
