全球锂电池产业分析:“下一代”开发蓄势以待

全球锂电池产业分析:“下一代”开发蓄势以待,第1张

  全球经济的发展已经进入到了“创新驱动”的阶段,这在锂电产业链上体现得更为明显。这种创新,包括技术创新、生产方式创新、营销模式创新等各方面。创新的目的在于为消费者提供性价比更高的产品,或是让消费者更快地接受。谁实施了创新,走在了其他企业的前面,谁就能获得比别人更大的发展机会。

  中日韩三国竞争的格局

  全球锂电产业格局现阶段主要是中日韩三国之间的竞争,因其在未来电动汽车和智能电网领域的重要性,美欧也欲全力挤入。目前,各自均在“创新驱动”方面狠下功夫:日本企业希望保持技术领先一步的同时在市场创新方面努力;韩国企业将成本战略运用得游刃有余的同时跟踪日本的新技术开发;中国企业在努力开拓替代市场以转移韩国企业的成本竞争压力;欧洲企业寄希望于锂硫电池等下一代二次锂电池;美国寄希望于锂硫电池的同时,希望在下一代锂离子电池领域取得某个点的突破。下面是本期部分内容摘要:

  日本企业的优势在于技术领先,这是中韩企业短期内难以赶超的,需要继续利用好这一优势。经过这几年的状况,日本企业已经痛苦地得出结论:要想维持生存和发展,就只能通过持续不断的技术创新走在韩国企业的前面,在每一项具体技术发散之前就赚取到足够的利润,然后才有资本与韩国企业打价格战。

  下一代锂离子电池核心是材料

  就锂离子电池技术而言,目前正处于向下一代锂离子电池技术过渡的阶段,二者的区分主要就是看电池能量密度是否超过250Wh/kg。鉴于锂离子电池能量密度的提高,关键在于材料技术,因此,下一代锂离子电池技术开发的核心工作是材料,特别是正极材料、负极材料、电解质材料和隔膜材料这四大关键材料,其中正极材料是重中之重。在正极材料技术的开发上,日本已经形成了一个较为完整的体系,见图1,研发热点是那些能量密度在200mAh/g以上的正极材料技术。目前在产业领域,正极材料技术开发的热点是NCA材料和富锂锰基材料(OLO,亦即固溶体类正极材料)。特别是后者,因其能量密度在250mAh/g以上而更受关注。

图1

  从图1可以看到,理论能量密度比OLO更高的正极材料还有很多,如Li2MPO4F、LiMSiO4、有机化合物等,特别是有机化合物,理论容量最大可达到近1,000mAh/g。而且不使用重金属。因此具备重量轻,资源限制少的优势。不过,有机化合物正极材料的理论能量密度虽然很高,但是锂电位却比较低,大多只有2~3.5V。因此,要想实现与目前的锂离子电池相同的能量密度,至少要找到具备400~600mAh/g容量的有机化合物。目前也有很多日本企业在这方面努力,其中就包括松下、本田、村田制作所(Murata,电子零件专业制造商,已深入锂电领域)等知名企业。

  “锂离子电池→锂硫电池→锂空气电池”道路

  要坚持在技术方面领先一步,当然就不能局限在锂离子电池领域,而应该放眼整个二次锂电池。二次锂电池主要有两大类,一类是正极材料采用含锂的氧化物的电池,就是现在的锂离子电池;另一类是负极材料采用金属锂的电池,这一类电池主要包括锂硫电池和锂空气电池,以及目前尚未统一名称的一些新型二次锂电池。现阶段市场占据绝对统治地位的是锂离子电池。所以说,二次锂电池的发展方向总体上沿着“锂离子电池→锂硫电池→锂空气电池”的道路前进。

  不过,日本企业总体上还是将工作重心放在了下一代锂离子电池技术的开发上,通过前面的介绍也可以看到,日本企业认为,开发出能量密度达600mAh/g的有机化合物正极材料(目前能量密度较高的钴酸锂材料也不过150mAh/g左右)技术,还是不难办到的。如果能开发出离子电导率达10-2S/cm的固态电解质技术,也可以使锂离子电池的能量密度大幅度提高。

  在降低制造成本方面,日本也一直在努力。在锂电产业链中,之前只有日本的锂离子电池企业为了降低制造成本而不断将产能转移到中国大陆,在材料的采购上页经历了一个由采购日本材料企业的产品到采购中国材料企业产品的过程,这些都是为了与韩国企业竞争而被迫采取的策略。基于此,日本的一些有识之士不断呼吁日本企业要具有更大的冒险精神,鼓励日本的材料企业甚至设备企业到中国去生产,以支持本国锂离子电池企业的发展。目前已有不少日本材料企业前往中国沿海地区设厂,如三菱化学(MCC)、旭硝子清美化学(AGCSeimiChemical)、宇部兴产(UBE)、三井化学(MitsuiChem.)、JFE化学、日立化成(HitachiChem.)等等;不过,锂离子电池制造设备方面目前尚无相关消息,以日本人普遍保守的心态加上近期糟糕的中日关系,估计近几年也不会有相关消息传出。

  日本材料企业向中国转移产能,在一定程度上可以降低制造成本,但要看成本降低的幅度是否足够对韩国企业形成一定的竞争力才行。日立化成仅仅把负极材料生产的后工序放在烟台,它认为只有这样才不会造成技术外泄,但是,这么保守的做法并不能降低多少成本。因此,松下和索尼是否会买账,还是个问题。三菱化学的态度相对开放一些,它的发展前景也可能更好一些。不过,不管持有什么态度,这些日本材料企业目前基本上都是将产能迁往中国沿海地区,而现阶段中国沿海地区的制造成本日益高涨,就连中国企业都受不了成本的压力而在考虑将工厂内迁。

  2012年中国锂离子电池电芯企业前10强(以产销量计)单位:万kWh

  对于现有这一代锂离子电池及其材料,日本企业之前确定主攻高端市场,但为扩充产能而投入的庞大资金,因市场惨淡而在短期内很难回收。市场惨淡的主要原因就在于电池性能难以满足需求。现在,很多日本企业正在考虑转移目标市场,向那些侧重价格的中低端市场进军。日本锂离子电池和材料企业都正在努力降低制造成本,就是为了这个目标而去的。不过,在降低目标市场的要求的同时,日本企业还是侧重这些市场中的高端产品需求,以避免与韩中企业直面竞争,因为日本锂离子电池产品在价格方面无论怎么做都无法与韩中企业竞争。目前在电动三轮车和低速电动汽车市场,日本就是这么在做的。

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