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電池業未來誰主沉浮

時間:2009/2/14閱讀:1909
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磷酸鐵鋰在電池產業中的發展現況
1997年,Goodenough等報道了橄欖石的磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)可用于鋰離子電池正極材料,其中的鋰離子可以*從晶格中脫出形成同樣結構的FePO4,其相對于鋰的電極電勢為3.5伏,理論容量為170mAh/g,被認為是極有可能替代現有材料的新一代正極材料。
FePO4主要優點表現在:(1)由于采用磷酸根取代了氧,在濫用條件下不會有氧氣析出,能解決鈷酸鋰及其他現有正極材料不能解決的安全問題。(2)原料來源廣泛,存儲量豐富,價格低低廉。(3)無毒、無污染,是真正的綠色能源。(4)高溫性能好。磷酸亞鐵鋰(FePO4)具有安全性能好、較穩定的氧化狀態、循環壽命佳、原材料來源廣泛、價格便宜、高溫性好、可逆充電比容量較高、無毒、無污染等優點,是新一代鋰離子電池的理想正極材料。
目前磷酸鐵鋰zui上游的化合物,被三家專業材料公司所掌握,分別是A123Lil-xMFePO4PhostechLiMPO4以及AleeesLiFePO4zM同時也已經發展出十分成熟的量產技術,其中zui大的產能已可達月產250噸。A123Lil-xMFePO4主要的特征是奈米級的LFP,藉由物理性質的改變以及在正極材料當中添加了貴金屬,并輔佐特殊材質的古墨為負極,使得原本導電能力較差的LFP,可以成為商業化應用的產品;PhostechLiMPO4主要特征藉由前驅物在高過飽和度的狀態下,施以激烈的機械攪拌力,造成金屬氧化物與LFP發生激動起晶之作用,產生共結晶蝗LFP與金屬氧化物的晶核,使得原本難以控制的二價鐵與晶相成長,得到了穩定的控制,進而取得了高容量與低阻抗的LFP
而我國“磷酸亞鐵鋰”鋰離子電池材料戌近年來也已取得了重大突破,新材料克容量水平已經超過每克140毫安。在中試規模下制備的磷酸亞鐵鋰復合材料技術已達到*水平,使鋰離子電池產品性能大幅度提高。這種材料不僅能夠滿足電動汽車大功率放電的要求,而且在1000次循環條件下仍循環性能優良,能保持初始容量的90%以上。
這些上游材料的突破與快速發展,引起了鋰電池廠與汽車業者的注意,并且帶動了鋰電池與油電混合車的興盛之路;LFP電池和一般鋰電池同為綠色環保電池,但兩者zui大不同點是*沒有過熱或爆炸等安全性顧慮,再加上電池循環壽命約是鋰電池的4~5倍,高于鋰電池8~10倍高放電功率(可瞬間產生大電流),加上同樣能量密度下整體重量,約較鋰電池減少30~50%,包括美國*的油電混合坦克車與悍馬車(近戰隱匿)、通用汽車、福特汽車、豐田汽車等業者皆高度重視LFP電池發展。A123甚至因此獲得了高達數千萬美金的政府補助,目的就是要扶植美國的鋰電池業者,利用油電混合車的發展機遇,一舉擊敗遙遙的日本汽車業者。從各國發展來看,美國汽車產業界預估到2010年時全美的油電混合車將超過400萬臺。美國通用汽車為了打破日系車廠獨霸局面,決定大幅朝向設計生產[可大規模生產的電動車],因為現在許多美國消費者早已婚不堪高油價壓力,通用認為未來汽車必須能夠使用各種能源,其中電動車將成為關鍵。因此,GM07年北美車展公開展示插電式油電混合動力車的概念車,配合GM全新開發油電混合動力系統,只要接上一般家用電源便可為該車的磷酸鋰鐵電池充電。如果達到量產階段,每臺車每年可減少500加侖(1900公升)汽油消耗,也可以減少4400公斤二氧化碳產出。
面對如此銳不可擋的發展,一些工業銀行、創投基金與投資公司,早就把目光放在上游材料公司的布局上,除了上述三家公司之外,在美國除了A123之外,ActaCell Inc.剛剛從旗下Google.org,應用材料(AMAT)風險投資部門和其他一些風險投資公司得到了580萬美元資助。ActaCell的主要業務就是將德州大學學者的成果推向市場,這個學者就是長期以發展尖晶石結構心臟超導材料為主的Arumugam Manthiram教授,他早期在UT擔任研究助理,之后逐漸升為教授,這幾年他發現了在磷酸鐵鋰當中,加入了昂貴的導電高分子之后,可以在實驗室做出克電容量166Ah/g的磷酸鐵鋰,并且采用微波法加速磷酸鐵鋰陶瓷粉末快速成相。至于是否因為加入了導電高分子,就可以突破A123AleeesPhostech等三家重量級業者在磷酸鐵鋰的布局,只能等到事態更加明朗方能評論。
如此一來,在2010年以前,歐洲、美國與亞洲的磷酸鐵鋰(LFP)業者的版圖,看來已經大致底定;各家電池工藝的高低,也隨著磷酸鐵鋰(LFP)材料的高安全性與穩定性,顯得不再是那么重要(Isabelle注:電池工藝還是很重要的只能說電池廠比較不用擔心爆炸問題);*決定勝負的恐怕還是市場價格,根據一般的估計,在2010年以前,哪一組聯盟能夠把磷酸鐵鋰(LFP)動力電池的價格下降到每瓦時0.35美金,誰就能牽動油電混合車與鋰電池自行車的高速發展,誰就會是。

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