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    發展新能源汽車亟須完善鋰離子電池產業鏈

    鋰電中國瀏覽量:2684時間:2010-07-25 16:21:10

    ——訪中國科學院物理所研究員陳立泉院士|

    “我聽說,有的公司說要做1萬安時的電池,當時我就嚇了一大跳,幾百安時的電池就很嚇人了,何況1萬安時!

    中國工程院院士、中國科學院物理所研究員陳立泉日前在接受《科學時報》專訪時發出這樣的驚嘆。

    中國工程院院士、中國科學院物理所研究員陳立泉

    國家新能源汽車補貼辦法的出臺似乎撥開了我國新能源汽車的發展迷霧。但在新能源汽車背后,處于其上游的鋰離子電池產業卻仍是一片亂局——基礎研究落后、標準尚存缺口、企業盲目冒進、安全問題未得到有效重視、產業鏈不完善……

    面對這樣的局面,陳立泉指出:“如果鋰離子電池的問題不解決,談電動汽車發展完全是空談;如果鋰離子電池的成本和安全問題不解決,電動汽車發展也要受影響!彼辉購娬{,要推動鋰離子電池產業健康發展,關鍵要完善產業鏈。

    基礎研究相對落后 產業化成“領頭羊”

    “從鋰電池的研發來看,我國起步并不晚,最早在材料領域就有一個儲能材料專項,那個時候鋰二次電池就已經納入國家‘863’計劃!标惲⑷貞浾f,當時國家對鋰電池的發展就給予了很大的重視,國內約有12家相關單位參與課題。

    1976年,陳立泉只身前往德國馬普學會固體所進修,合作研究固體鋰電池電解質。 1978年回國后,繼續從事固體離子學及其在能源中的應用研究工作。兩年后,在他主持下,中科院物理所成立了該領域第一個固體離子學實驗室,當時瞄準的目 標就是鋰離子電池。而國外提出鋰離子電池的概念是在1979年!翱梢哉f我國鋰離子電池研究的起步和國外差不了多少年!标惲⑷f。

    當時,世界各國都處在起步階段,日本學者來中國作報告時就曾強調鋰離子電池的復雜性,認為這是一項難以掌握的技術。不過,中國學者還是堅持發展鋰離子電池技術。

    所謂鋰離子電池,就是指由電池的正極提供鋰源,電池中沒有金屬鋰,完全是鋰離子狀態。它跟鋰電池最大的區別就是,鋰電池的鋰源是金屬鋰,由電池的負極提供鋰源。

    目前,我國雖然在硅類負極材料和鋰鹽的研發中與國際幾乎同步,甚至有搶先投入市場的可能。但總體來說,我國在鋰離子電池的基礎研究方面相對薄弱,部分原材料還需要進口。

    當記者問及中國與國外鋰離子電池差距到底有多大時,陳立泉顯得有些遲疑:“這個差距不好說,也沒法用年頭來具體劃定。只能說歐美、日本在研發上處于第一集團,我們處于第二集團靠前的位置。不過,因為有鋰電池的基礎,所以追趕起國際一流水平比較容易!

    “但是產業化我們并不差!”據陳立泉強調,在鋰離子電池產業化方面,中日韓三國處于第一集團,而歐美卻處在了第二集團。

    為何會出現基礎研究滯后,而產業化領先的局面?

    “中國在鋰離子電池上起步并不晚,我們的貢獻是把鋰離子電池做便宜。但我們在產業化上的優勢不完全是勞動力成本的問題,而是因為有自己的思路,在產業化過程中有很多創新!标惲⑷f。

    千萬元投入仍可能“不冒泡”

    市場期待已久的《私人購買新能源汽車試點財政補助資金管理暫行辦法》終于公布,隨著 國家對新能源汽車振興計劃的推出,國內企業在鋰離子電池方面投入也相繼加大,據不完全統計,2010年以來宣布進入鋰離子電池領域或追加在這一領域投資的 上市公司至少有4家,這還不算新上市的一些以鋰離子電池原材料為主業的上市公司。

    “國內‘趕潮流’的現象太嚴重了!只要一聽到國家重視什么,大家就都來做,而市場總共就這么大,最后就會導致行業內一片混亂!标惲⑷毖。

    不差錢的投資人比比皆是,曾經有一位投資人拿著幾千萬元找到陳立泉,表示想上馬鋰電項目。他卻直接告訴投資人,最好不要卷入這個行業,投資別的行業回報可能會很大,但幾千萬元要是丟到鋰電項目里很有可能“不冒泡”。

    “現在做鋰電的企業相當多,對于新上馬和想上馬的企業我都是勸阻,我建議它們不要急于去上鋰電的項目!标惲⑷赋,鋰離子電池行業可以做的還有很多,但企業必須選準方向。

    鋰離子電池的組裝就是一個很好的方向。

    很多人認為,普通的筆記本電池也就是電池簡單的串并聯,但事實上,組裝鋰離子電池要比我們想象的復雜得多。

    “它不像手電筒那樣把它連接起來就可以,這里面必須有管理芯片,這個芯片要記住電池 的溫度、電壓等等,一只電池電壓到了,這只電池需要停止充電,而其他電池還要繼續充電!标惲⑷忉屨f,筆記本中使用的鋰離子電池不可能像手電筒那樣把電 池一節一節地放到里面,筆記本電池都是組裝的,做電芯的廠家他們不會去組裝,這就需要專門的企業去組裝,想投資的企業可以考慮這個領域。

    “什么時候鋰離子電池成本可以和鉛酸電池相比擬?”陳立泉曾經這樣問過一個企業老總,對方的回答讓他有些吃驚:“那需要等到鋰離子電池的隔膜國產化了!

    陳立泉認為,中國的鋰離子電池基本上擁有一個比較完整的產業鏈,但這里面還缺少部分的環節。

    “在原材料上大概還有兩三個環節比較短缺。比如說隔膜和鋰鹽都需要進口!标惲⑷f,“這兩樣東西在電池成本里面大概占到1/3,也就說這兩樣都國產化以后,電池成本還能降低!

    “我希望想要上馬鋰電的企業能投入到產業鏈缺口領域,充分完善產業鏈,這也會給企業自身帶來一定效益!标惲⑷獜娬{,“當然,產業鏈的完善還需要國家的一些鋰電專項等來解決!

    “彎道超車”須注意安全

    2006年8月,戴爾公司總部宣布在全球范圍內召回約410萬枚“火患”電池,這也是消費電子行業歷史上最大規模的一次召回行動。從此,

    對于鋰離子電池安全問題的討論就從未間斷。

    那到底是什么原因引起了鋰離子電池的爆炸?

    在記者與陳立泉的交談中,找到了一些答案。陳立泉認為,最基本的原因就是,鋰離子電池的電解液是有機溶液,有機溶液跟汽油一樣是具有揮發性的,溫度越高,越容易揮發,一旦熱量加入到電解液里面就會引起爆炸。

    “我們已經想了很多辦法解決爆炸的問題,比如,在電解液里面添加一些阻燃劑,在電池結構設計上,包括電池殼的設計都作出了一些努力!标惲⑷硎。

    然而在陳立泉看來,目前,鋰離子電池安全不能作為一個非常重要的判斷鋰離子電池與其他電池優劣的因素。如果要查電池的爆炸,各種電池都有爆炸的記錄的,只不過就是概率大小的問題。

    雖然前幾年發生過筆記本爆炸事故,但是由于近幾年鋰離子電池的技術日趨成熟,事故發 生率已經越來越低。不過,陳立泉提醒,國內企業不能盲目地崇拜電池的容量,必須量力而行,因為事故率和電池容量是有關系的——裝電池的盒子體積是有限的, 但如果把電池的容量盲目做大,殼子里面裝了一定能量,瞬間把它釋放出來就會變成熱量,熱量加入電解液,勢必就會發生燃燒和爆炸。

    “一個電池的事故率雖然只有百萬分之幾到千萬分之幾,如果我把它乘以1000倍,事故率就相當高了!标惲⑷獜娬{,如果一個城市有1萬輛車,按照這個比率,一天就會出現1輛車事故,這對人們的生活以及鋰離子電池行業的健康發展所帶來的影響可想而知。

    2001年南京冠生園用“舊餡”做月餅的事件使得具有80多年歷史的冠生園品牌就此 毀于一旦。陳立泉認為,“冠生園”事件也給鋰離子電池行業敲響了警鐘:如果企業隨意地擴大電池容量,同時,越來越多的“山寨”企業出現,電池的安全性得不 到很好保證,鋰離子電池行業發展的前景令人堪憂。

    “希望有資質的企業去做動力電池,如果動力電池太多‘山寨’,影響很大,可能會毀掉一個行業!标惲⑷岢銎谂,做世界上最大容量的電池,并不值得夸耀,中國應該做事故率最低和價格最便宜的,這才是最值得夸耀的,希望通過發展電動車,帶來整個汽車行業的轉型。

    “希望通過發展電動車來一個‘彎道超車’,但‘彎道超車’并不是電池的容量越大越好。如果電池上沒有做好,事故率太大,對整個產業都是致命打擊!标惲⑷獜娬{。

    謀劃后鋰電時代的出路

    前不久,陳立泉和其他幾位院士聯名致信國家領導人,建議國家投入20億元做鋰電專項。

    陳立泉告訴《科學時報》,這20億元資金投入的提出其實是受到美奧巴馬政府要投入20億美元發展鋰電行業的啟發,奧巴馬明確表示:石油是依賴于中東,而電池不能依賴于亞洲。

    在陳立泉看來,鋰電專項需要做兩件事:一是,完善當前的鋰電池產業鏈,包括動力電池的產業鏈;二是,考慮新一代電池組發展,謀劃后鋰離子電池時代,中國應該怎么應對。

    任何一個電池都不可能長命百歲,日本鋰離子電池就有發展路線圖:2012年能量密度300Wh/kg,2015年500Wh/kg,2030年700Wh/kg。而中國沒有路線圖。

    陳立泉認為,300Wh/kg可能是鋰離子電池的極限了,能量密度要再高就要考慮新的電池體系,中國應該有相應的規劃,如果現在還不考慮,將來肯定要落后。

    實際上,目前國家對純電動車的補貼其實已經考慮到電池價格,F在,電動車充一次電可以跑100多公里,如果需要讓車充一次電跑得更遠,就需要提高電池的能量密度。

    “我們當然希望車跑得越遠越好,但這可能需要新的電池體系和新的布局。如果到 2020年,我們想做到充一次電能跑300~500公里,就需要我們加大科技投入!标惲⑷ㄗh,科技部需要考慮2010~2020年這一階段的鋰電發展 方向,國家自然基金委員會則需要考慮更為長遠的規劃。

    “不同部門應有所布局和分工,新的電池體系需要提出來,國家還需要加強基礎研究投入!标惲⑷硎。

    他還指出,現在國內做鋰離子電池研發的實驗室已經非常多了,高校材料專業的實驗室幾乎沒有不卷入到鋰離子電池的研究中的,但問題是低水平重復比較多。陳立泉希望國家重視鋰電高端人才的培養。

    目前,小型鋰離子電池是有標準的,但大型電池還沒有。在提高電池能量密度、制定新的電池體系的同時,鋰離子電池標準的制定也顯得刻不容緩。

    陳立泉希望國家的標準能盡快制定出來,但絕不能太冒進,不要太急于做更大的電池,最好是限制在100安時以下,穩步推進整個產業的健康發展。

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