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鈦酸鋰電池的發展前景

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年09月22日  

陳清泉院士1957年畢業于北京礦業學院(后更名為中國礦業大學)。1987年,陳清泉便開始研究電動汽車,在美國能源部及美國電力研究所的支持下,創辦了國際電動車研究中心,1992年,因為在電動車領域的杰出研究成果,被甄選為美國電機電子工程師院士,1997年,當選中國工程院院士,是香港第一位中國工程院院士,同年獲選英國皇家工程院院士和烏克蘭工程科學院院士。2001年,獲選劍橋大學丘吉爾學院院士,被《亞洲新聞》評為最佳技術創新者。

從上世紀80年代開始,陳清泉便堅信電動汽車是未來的方向,因為這是解決人類重大挑戰的必然選擇。他表示,近年來,中國工程院、美國國家工程院、英國皇家工程院輪流召開論壇,討論全球重大挑戰問題,其中,氣候變化與可持續能源首當其沖。而電動汽車將會是解決氣候變化和可持續能源問題的重要抓手。

這是一種從空中俯瞰河流走向的全局式思維,并為當下所缺。特斯拉的風靡和成功吸引了眾多中國企業投身新能源汽車領域,但為何要發展新能源汽車?發展新能源汽車的總體目標是什么?眾多身在其中的行業人士和政策制定者,都不甚明了。

陳清泉提出,中國電動汽車一定要加強頂層設計,為什么要做新能源汽車?目標是什么?新能源汽車的發展將帶來哪些經濟效益、環保效益、民生效益和科技效應?如何用政策來實現總體目標?什么才算是好的政策?這些都需要認真思考。

盡管還有需要改進的地方,但在陳清泉看來,改善環境的迫切需求、能源轉型的現實壓力、彎道超車的行業期盼、經濟轉型升級的總體要求,都決定了中國將會成為毋庸置疑的電動汽車王國。他指出,在不同階段,電動汽車承擔的主要目標各有不同。從現在到2020年,發展電動汽車的主要目標是減少霧霾,改善空氣質量;2020~2030年,電動汽車的主要目標是改變能源結構,從化石能源為主走向非化石能源為主;2030~2050年,電動汽車的主要任務是減少二氧化碳排放,燃料電池電動汽車能逐漸成熟且比例不斷增加。

作為始終專注于能源創新的媒體,能見Eknower此次采訪關注的核心是近來大熱的鈦酸鋰技術是否能成為未來的主流儲能技術路線,陳清泉此前曾帶領珠海銀隆新能源有限公司的技術研發團隊,于2009年6月成功研發世界上首款環型動力電池,對鈦酸鋰電池的前景,他表示:

珠海銀隆、微宏動力、中信國安盟固利等中國公司都在做鈦酸鋰電池。

鈦酸鋰電池的優勢是反應快、充放電快,為什么?因為他用的負極是鈦酸鋰,這樣正極和負極之間不會產生SEI膜,其他的電池在正常工作的時候沒有問題,但是在快速充電、放電的時候,他就長膜了,一長膜,它的電阻就增加了。鈦酸鋰不會,因為從它的晶體結構來看,它是菱形晶體結構,不管是高溫還是低溫,都不會產生膜,所以可以快速放電。他的劣勢也很明顯,能量密度低,成本高。

結合他的優勢和劣勢,鈦酸鋰電池一定要用對地方,他可以和智能電網有很好的結合,因為他充電快,反應快,可以和電網有一個很好的配合,尤其是大電網的調頻要求精度高,鈦酸鋰用來調頻非常適合。

但鈦酸鋰會成為未來的主流儲能技術么?說實話,我沒有答案。因為要得到這個答案,就要對每一種電池的優缺點非常了解,對市場需求非常了解,你才能夠做出判斷,我今天還沒有答案,因為我這方面的資料還沒有形成到這樣的一個程度,你一定要不斷的關注新的技術、新的材料的出現、新的材料產業化的進展,才能有答案,這是一個非常系統、非常復雜的問題。

近年來,儲能技術發展的很快,我做過統計,從新材料到商品要經過5-6年,所以5-6年的時間就會出現新的東西,我們要提高能量密度、功率密度、效率成本,靠什么,從材料入手,正極材料、負極材料、電解液、隔板等等。現在新材料層出不窮,但是從實驗室到產品需要經過5-6年的時間,所以美國每隔5-6年有新的電池出來,所以所有的企業要小心——首先你要有核心技術,其次你要引進人才,光靠忽悠,一天可以,時間一長肯定不行。

陳清泉院士提到的這三家做鈦酸鋰電池的公司,很多讀者并不了解,我們簡單梳理了三家公司的基本信息。

珠海銀隆

鈦酸鋰電池技術路線堅定不移的領導者

珠海銀隆創始人為魏銀倉,去年以來因格力電器收購一事引來廣泛關注。魏銀倉2005年開始介入電池領域,他找來中國工程院院士、世界電動車協會主席陳清泉領銜技術研發團隊,并于2009年6月成功研發世界上首款環型動力電池,2010年9月20日魏銀倉與美國奧鈦納米技術有限公司簽訂收購協議,2011年7月22日戰略控股美國奧鈦納米技術有限公司,2012年整體收購了美國奧鈦公司的研發團隊及專利技術,此后又收購了有整車生產資質的廣通汽車、及安徽安凱旗下的星凱龍客車。

銀隆的圓柱環形鈦酸鋰電池的優勢主要是循環和倍率性能好,用數據來說的話,就是6分鐘即可充滿電,如果充電倍率加大的話,充電速度還能更快,即便是這樣的充放電速度,銀隆的鈦酸鋰電池經過25000個循環后,電池仍然能夠保持80%以上的容量。但鈦酸鋰電池能量密度低,銀隆目前使用的鈦酸鋰電池的能量密度是70-80Wh/Kg,成本約5元/wh。截至2016年底,公司鈦酸鋰電池的產能為6億Ah,規劃2017年6月產能達到22億Ah。

珠海銀隆2016年度的營業收入近79億元,凈利潤為8.36億元。珠海銀隆的鈦酸鋰電池主要應用于純電動客車,2016年上半年公司89.37%的收入來自純電動客車銷售業務。

微宏動力

鈦酸鋰電池不再是公司重心

微宏動力系統(湖州)有限公司成立于2006年,是由位于美國德克薩斯州休斯敦的微宏公司(Microvast,Inc.)投資的全資子公司。微宏動力以快充鈦酸鋰動力電池為主,于2011年率先將快速充電技術投入到商業運營中。2009年發布第一代快充電池LpTO鈦酸鋰電池,具備日產8萬只10Ah的鈦酸鋰電池產品的產能。2013年10月微宏發布了旗下第二代快充電池技術LpCO,為多元復合鋰電池,2015年5月,微宏發布了第三代產品MVPack,和此前產品主打客車市場不同,第三代產品主要面向新能源乘用車市場,能量密度為170Wh/Kg。

鈦酸鋰電池并非微宏動力的主打產品,2017年1月,公司市場副總裁宋寒表示,現在的微宏動力,早已不是靠鈦酸鋰電池一款產品打天下,其中第二代快充電池LpCO鋰電池就已經占據了微宏動力80%的出貨量。

微宏動力技術研發以“快充、長壽命、高安全”為核心,圍繞這一目標在負極材料、隔膜材料、電解液技術等方面綜合攻關技術難題,面向新能源客車及乘用車市場銷售電池產品及解決方案。對外的財報數據顯示,微宏動力2016年前三季度營業收入為8.7億元,凈利潤近1.7億元。目前公司鋰電池系統年產750MWh,三期工程已經開工,投產后鋰電池新增產能11GWh。

盟固利

錳系鋰離子電池的領軍者

中信國安盟固利動力科技有限公司(簡稱MGL)成立于2002年5月,是中國中信集團旗下一家專業從事新能源汽車用鋰離子動力電池、儲能用鋰離子電池及鋰離子電池關鍵材料的研發和產業化的高新技術企業,是世界上率先實現大容量錳系鋰離子電池規模化生產與市場化應用的動力電池企業

MGL的錳系鋰離子電池單體電池比能量達到160Wh/kg,比功率達到1800W/kg,單體壽命達到3000次以上,同時電池系統壽命達到質保8年以上水平。

鈦酸鋰方面,2015年MGL推出20Ah鈦酸鋰電池,該款電池可實現8C持續充入90%的容量,并且溫升僅為6℃,同時12C可放出95%的容量,非常適用于快充領域。

總結

簡單匯總以上信息不難發現,目前堅定不移走鈦酸鋰電池技術路線的只有珠海銀隆一家。據中國化學與物理電源行業協會統計,2016年44家動力鋰離子電池企業共生產各類動力鋰離子電池466.68億瓦時,銷售433.54億瓦時,實現銷售收入786.31億元。其中,銷售鈦酸鋰電池8.93億瓦時,占比2%,還不及錳酸鋰電池多。

不過儲能的市場很大,鈦酸鋰電池有著適用于大電網調峰調頻的特性,我國電力市場化目前推進還算順利,未來電網儲能服務市場的崛起是必然趨勢,鈦酸鋰電池的市場規模值得期待。

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