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電池業(yè)未來誰主沉浮

時間:2009/2/14閱讀:1911
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磷酸鐵鋰在電池產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(rèn)為是極有可能替代現(xiàn)有材料的新一代正極材料。
FePO4主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)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(xiàn)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(wěn)定的氧化狀態(tài)、循環(huán)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(yōu)點(diǎn),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(yè)材料公司所掌握,分別是A123Lil-xMFePO4、PhostechLiMPO4以及AleeesLiFePO4zM,同時也已經(jīng)發(fā)展出十分成熟的量產(chǎn)技術(shù),其中zui大的產(chǎn)能已可達(dá)月產(chǎn)250噸。A123Lil-xMFePO4主要的特征是奈米級的LFP,藉由物理性質(zhì)的改變以及在正極材料當(dāng)中添加了貴金屬,并輔佐特殊材質(zhì)的古墨為負(fù)極,使得原本導(dǎo)電能力較差的LFP,可以成為商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品;PhostechLiMPO4主要特征藉由前驅(qū)物在高過飽和度的狀態(tài)下,施以激烈的機(jī)械攪拌力,造成金屬氧化物與LFP發(fā)生激動起晶之作用,產(chǎn)生共結(jié)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(wěn)定的控制,進(jìn)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(jīng)超過每克140毫安。在中試規(guī)模下制備的磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料技術(shù)已達(dá)到*水平,使鋰離子電池產(chǎn)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(huán)條件下仍循環(huán)性能優(yōu)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(fā)展,引起了鋰電池廠與汽車業(yè)者的注意,并且?guī)恿虽囯姵嘏c油電混合車的興盛之路;LFP電池和一般鋰電池同為綠色環(huán)保電池,但兩者zui大不同點(diǎn)是*沒有過熱或爆炸等安全性顧慮,再加上電池循環(huán)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(chǎn)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(zhàn)隱匿)、通用汽車、福特汽車、豐田汽車等業(yè)者皆高度重視LFP電池發(fā)展。A123甚至因此獲得了高達(dá)數(shù)千萬美金的政府補(bǔ)助,目的就是要扶植美國的鋰電池業(yè)者,利用油電混合車的發(fā)展機(jī)遇,一舉擊敗遙遙的日本汽車業(yè)者。從各國發(fā)展來看,美國汽車產(chǎn)業(yè)界預(yù)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(dú)霸局面,決定大幅朝向設(shè)計(jì)生產(chǎn)[可大規(guī)模生產(chǎn)的電動車],因?yàn)楝F(xiàn)在許多美國消費(fèi)者早已婚不堪高油價壓力,通用認(rèn)為未來汽車必須能夠使用各種能源,其中電動車將成為關(guān)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(fā)油電混合動力系統(tǒng),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(dá)到量產(chǎn)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(chǎn)出。
面對如此銳不可擋的發(fā)展,一些工業(yè)銀行、創(chuàng)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(yīng)用材料(AMAT)風(fēng)險投資部門和其他一些風(fēng)險投資公司得到了580萬美元資助。ActaCell的主要業(yè)務(wù)就是將德州大學(xué)學(xué)者的成果推向市場,這個學(xué)者就是長期以發(fā)展尖晶石結(jié)構(gòu)心臟超導(dǎo)材料為主的Arumugam Manthiram教授,他早期在UT擔(dān)任研究助理,之后逐漸升為教授,這幾年他發(fā)現(xiàn)了在磷酸鐵鋰當(dāng)中,加入了昂貴的導(dǎo)電高分子之后,可以在實(shí)驗(yàn)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?yàn)榧尤肓藢?dǎo)電高分子,就可以突破A123、Aleees、Phostech等三家重量級業(yè)者在磷酸鐵鋰的布局,只能等到事態(tài)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(yè)者的版圖,看來已經(jīng)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(wěn)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(dān)心爆炸問題);*決定勝負(fù)的恐怕還是市場價格,根據(jù)一般的估計(jì),在2010年以前,哪一組聯(lián)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(fā)展,誰就會是。

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