中国锂电池产业发展

1、中国锂电池产业策略跟踪国外先进技术，制定国内统一标准强化知识产权保护“锂电电池产业业与智能能电网等等新能源源和新能能源汽车车这两大大战略型型新兴产产业关系系密切，中中国政府府将加快快出台发发展规划划和政策策支持细细则，并并鼓励民民间创新新型高科科技企业业担当研研发生力力军。另另外，将将从财税税和信贷贷等方面面给予支支持，尤尤其是向向中小型型企业倾倾斜信贷贷政策。”中中国国家家信息中中心首席席经济师师范剑平平在7月月2930日日于深圳圳举行的的“20010锂锂离子电电池新材材料国际际论坛”上上，从宏宏观政策策方面阐阐述了中中国锂电电池产业业的发展展方向。 图1 中国国国家信息息中心首首席经济济师

2、范剑剑平范剑平平还指出出，政府府推进锂锂电池产产业的发发展，重重点将关关注三个个方面的的问题：一、跟跟踪跨国国公司最最新动向向，选择择正确的的、有希希望成为为未来主主流方向向的技术术，组织织力量进进行联合合攻关。二二、尽快快解决中中国实用用技术标标准问题题，形成成联合攻攻关和成成果共享享的统一一标准，为为产业化化应用创创造基本本条件。三三、建立立中国高高标准知知识产权权保护体体系。 专利问问题困扰扰中国企企业 上面第第三点关关于知识识产权保保护的问问题引起起了出席席本论坛坛专业人人士的强强烈共鸣鸣。台湾湾立凯电电能科技技的杨智智伟用“专专利：中中国消失失的一块块拼图”来来形容他他对中国国目前专

3、专利市场场现状的的担忧。他他表示，其其实，对对于知识识产权问问题，中中国电池池产业长长期以来来一直面面临国外外专利的的商业阻阻碍以及及技术垄垄断的干干扰。 例例如，早早在20000年年，中国国镍氢电电池企业业就曾受受到美国国Ovoonicc公司在在专利侵侵权方面面的指控控。包括括比亚迪迪、乐凯凯、沈阳阳三普、南南海新力力和深圳圳三俊等等8家中中国电池池公司向向Ovoonicc缴纳了了大笔专专利许可可费。 220033年7月月，索尼尼在北京京对比亚亚迪提出出锂电池池专利诉诉讼。目目前，比比亚迪每每年用于于相关事事件的法法律开支支大约在在1000万美元元。 20008年年7月，33M对索索尼、索索

4、尼电子子、联想想、联想想美国、日日立、松松下等111家公公司进行行了电池池专利技技术方面面的起诉诉。 因此此，中国国相关管管理部门门和企业业应该在在电池专专利方面面给予更更多重视视，尤其其是电池池外销的的企业，应应尽可能能多地掌掌握知识识产权方方面的法法律知识识，保护护自身的的权益，以以免受到到巨额专专利授权权费的伤伤害。 另另一方面面，截至至20110年77月299日，中中国关于于磷酸铁铁锂电池池的专利利有2001个，包包括材料料组成专专利244个，材材料工艺艺专利1177个个。从220033年到220100年，中中国企业业在这方方面的专专利申请请数量一一直在上上升。但但从20005年年起，

5、最最终核准准件数与与实际申申请件数数的比率率反而呈呈现出持持续下降降的趋势势。 针对对上述情情况，杨杨智伟指指出，企企业要注注意专利利申请的的盲目性性问题，因因为专利利数量多多少并不不能完全全代表一一个企业业的真正正实力。申申请专利利必须注注重产品品的实用用性、新新颖性和和创造性性。 在磷磷酸铁锂锂电池材材料领域域，美国国掌控了了关键专专利技术术。美国国德州大大学曾与与日本NNTT为为磷酸铁铁锂电池池材料专专利问题题进行过过诉讼，结结果NTTT被迫迫将所拥拥有的磷磷酸铁锂锂电池材材料专利利授权给给德州大大学，并并向对方方支付了了30000万美美元的和和解金。之之后，台台湾很多多电池企企业都通通

6、过购买买磷酸铁铁锂电池池专利授授权来避避免此类类纷争。 图2 目前国国际上磷磷酸铁锂锂专利状状况据苏州州恒正科科技董事事长、杭杭州赛恩恩斯能源源科技总总裁董明明博士介介绍，其其实，日日本的松松下和丰丰田等企企业也都都拥有磷磷酸铁锂锂电池材材料的类类似专利利，但是是由于NNTT事事件的影影响，这这些企业业在实际际中都没没有用那那些磷酸酸铁锂材材料，而而主要倾倾向于采采用锰酸酸锂和三三元材料料。 图图3 苏苏州恒正正科技董董事长、杭杭州赛恩恩斯能源源科技总总裁董明明博士虽然然日本和和台湾在在磷酸铁铁锂电池池材料专专利方面面吃了亏亏，但是是欧洲的的情况却却完全不不同。220099年122月，欧欧洲专

7、利利裁决机机构撤销销了美国国德州大大学对磷磷酸铁锂锂电池的的欧洲专专利权，保保护了欧欧洲企业业今后开开发磷酸酸铁锂电电池技术术的利益益。 20009年年9月，中中国科技技部“8863计计划”已已经明确确表示支支持磷酸酸铁锂正正极材料料关键技技术的开开发，中中国有关关研究机机构和企企业正在在积极研研发。据据董明介介绍，恒恒正科技技的电化化学活性性材料制制造方法法的专利利（专利利号:CCN2000911018862559.99）已于于20110年先先后在美美国、日日本、韩韩国等全全球166个国家家或地区区申请获获批。 另另外，中中国专利利裁决机机构能否否向欧洲洲那样撤撤销美国国在中国国的磷酸酸铁锂

8、电电池专利利授权，将将在很大大程度上上决定着着中国磷磷酸铁锂锂电池及及材料企企业今后后的发展展。不过过，杨智智伟表示示，即便便如此，对对于今后后产品外外销北美美的企业业，麻烦烦仍未消消除。但但在一段段时期内内，中、欧欧市场业业会提供供一定的的商机。 还还有，中中国企业业在锰酸酸锂、三三元材料料等方面面，今后后可能也也会与日日韩企业业发生专专利纷争争，要提提早做好好这方面面的准备备。 锂锂电池正正极材料料 锂电池池正极材材料通常常分为小小型锂电电池正极极材料和和动力锂锂电池正正极材料料。小型型锂电池池正极材材料主要要包括钴钴酸锂、锰锰酸锂和和三元材材料。动动力锂电电池正极极材料主主要包括括磷酸亚

9、亚铁锂、锰锰酸锂和和三元材材料。在在动力锂锂电池正正极材料料中，北北美的电电池企业业主要采采用磷酸酸亚铁锂锂材料，日日本和韩韩国主要要采用锰锰酸锂和和三元材材料，中中国则上上述几种种材料都都用。 磷磷酸亚铁铁锂材料料的制备备方法除除了碳包包覆和碳碳热还原原技术外外，还有有共析晶晶和水热热合成技技术。由由于磷酸酸亚铁锂锂是绝缘缘的，因因此都需需包覆导导电材料料,即导导电添加加剂。 对对于水热热合成技技术，存存在着碳碳和胶掺掺杂匹配配的平衡衡问题。对对于共析析晶方法法，需要要采用不不与磷酸酸亚铁锂锂发生反反应的金金属氧化化物作导导电添加加剂。由由于非活活性物质质添加量量不能超超过1%，体积积很小，

10、只只能存在在于某些些局部，这这会造成成电池内内部过冲冲过放或或浅充浅浅放问题题，从而而导致内内部电流流不均匀匀，使电电池整体体寿命不不一致。因因此，金金属氧化化物的分分散是个个亟待解解决的问问题。 恒恒正科技技的董明明坦言，磷磷酸亚铁铁锂材料料与三元元材料等等其他动动力锂电电池正极极材料相相比，不不足的是是容量偏偏低。但但是，对对于动力力锂电池池不同材材料的选选择，容容量并不不是重要要的衡量量指标，关关键应该该看功率率和能量量。盲目目追求容容量大小小是个误误区，这这也是磷磷酸铁锂锂电池至至今未能能在新能能源汽车车中获得得广泛应应用的一一个主要要原因，因因此现在在有必要要认识并并纠正这这一误区区

11、。 图44 恒正正科技磷磷酸亚铁铁锂电池池的主要要参数指指标目前，有有些大功功率型超超级电容容器的功功率密度度为17750WW/kgg，能量量密度为为3Whh/kgg，而磷磷酸铁锂锂电池的的能量密密度可达达十几几十WWh/kkg，在在某些应应用中，磷磷酸铁锂锂电池已已可替代代超级电电容器的的作用。现现在赛恩恩斯科技技开发出出的244V455Ah磷磷酸铁锂锂电池组组可代替替军用坦坦克中的的铅酸电电池，既既然磷酸酸铁锂电电池的功功率和能能量指标标都能满满足600吨坦克克的要求求，对于于几吨重重的电动动车就更更不成问问题。不不过，由由于能量量的单位位使用成成本降低低程度有有限，再再加上材材料结构构的

12、稳定定特性，磷磷酸铁锂锂电池未未来的最最终应用用将是储储能领域域。 图图5 恒恒正科技技24VV1000Ah磷磷酸铁锂锂电池组组倍率充充放电曲曲线董明还还提出了了今后研研发中需需要解决决的几个个问题，由由于磷酸酸亚铁锂锂的低温温导电性性不佳，因因此必须须与电解解液结合合进行调调整；而而循环寿寿命的关关键又取取决于负负极材料料，例如如充电过过程中负负极的分分解。另另外，苏苏州星恒恒电源的的吴晓东东建议，可可通过对对材料的的纳米化化、碳包包覆，以以及极片片制备的的优化，进进一步提提高磷酸酸铁锂的的倍率性性能，包包括低温温倍率放放电。他他同时认认为，低低温特性性差是个个有待解解决的问问题。 对对于动

13、力力锂电池池的另一一种正极极材料锰锰酸锂，其其优点是是：高温温放热反反应温和和，电导导高，原原材料丰丰富、价价格低，对对锂电位位高。缺缺点是高高温下晶晶格易破破坏，比比容量低低。这种种材料特特性带到到电池中中去，会会使电池池特性表表现为：安全性性好，倍倍率性能能好，低低温特性性好，高高温稳定定性差。 造造成电池池高温性性能差的的原因有有：电芯芯胀气、粘粘接剂粘粘接性能能差或导导电剂失失效这33个因素素导致接接触电阻阻变差；负极固固体电解解质界面面(SEEI )或正极极表面发发生变化化，导致致正负极极界面阻阻抗均增增加；同同时，负负极界面面阻抗变变化大于于正极阻阻抗变化化。 吴晓晓东指出出，上述

14、述问题可可通过66种方式式加以解解决：11.改善善电解液液胀气性性能；22.控制制水分；3.提提高粘接接剂粘接接性能；4.改改善导电电剂分散散性；55.正极极表面进进行包覆覆处理，抑抑制变化化；6.改善SSEI成成膜性或或抑制SSEI膜膜生长。改改善后，纯纯尖晶石石锰酸锂锂电池的的常温440000次循环环衰减约约30%,高温温5510000次循循环衰减减不超过过30%。 凭借借上面这这些特性性，锰酸酸锂材料料电池可可在电动动自行车车等轻型型交通工工具、电电动汽车车及储能能领域获获得应用用。据了了解，星星恒电源源将于220111年开始始电动车车电池千千套级的的小批量量生产，220155年小批批量

15、生产产储能电电池。 对对于材料料的发展展，吴晓晓东预言言：“未未来3年年内，锰锰酸锂材材料研发发不会出出现本质质的变化化，只可可能是小小型的改改进。 锂电池池负极材材料 锂电池池的负极极材料除除石墨、碳碳、氮化化物、锡锡基氧化化物等外外，钛酸酸锂是一一种很有有开发前前景的材材料。深深圳贝特特瑞纳米米科技的的锂电池池负极材材料开发发重点就就在钛酸酸锂。 钛钛酸锂电电池的充充电时间间不到66分钟，倍倍率大于于50CC；循环环寿命周周期高于于200000次次；工作作温度在在-455700。单位位体积能能量密度度45WWh/LL，输出出功率密密度为770000W/LL，与以以往采用用活性炭炭的双电电层

16、电容容器相比比，分别别可提高高到约44.5倍倍和3.8倍。 图6 贝特瑞瑞钛酸锂锂产品SSEM图图7 贝贝特瑞的的钛酸锂锂产品理理化指标标图8 贝特瑞瑞的钛酸酸锂电池池充放电电曲线钛酸酸锂规模模化生产产后具有有成本优优势，且且清洁环环保；尖尖晶石钛钛酸锂的的结构稳稳定，零零应变，有有较大的的离子扩扩散系数数，较宽宽的高低低温性能能，循环环性能高高。因此此，钛酸酸锂材料料的电池池在电动动车和储储能系统统方面将将会有广广泛应用用。不过过，还需需进一步步解决能能量密度度、功率率密度、配配套电解解液及气气胀等问问题。 据据贝特瑞瑞总经理理梁奇介介绍，钛钛酸锂电电池所用用的主要要原材料料是从世世界一流流

17、企业进进口的，并并采用了了高压冲冲击纳米米制备与与分散技技术，液液相均匀匀、一致致性混合合控制技技术，气气相雾化化、均匀匀碳层包包覆技术术，先进进的烧成成技术与与气氛控控制技术术，以及及固相融融合、一一致性控控制技术术。 他表表示，贝贝特瑞今今后钛酸酸锂产品品开发的的重点将将放在薄薄层碳包包覆设计计、纳米米级均匀匀混合设设计、纳纳米级导导电剂设设计、分分散掺杂杂设计、结结晶度控控制技术术设计、先先进生产产路线设设计等方方面。 另另外，研研究发现现，负极极与电解解液之间间的反应应是锂电电池容量量衰减的的主要原原因。对对此，上上海复旦旦大学化化学系新新能源与与材料实实验室教教授吴宇宇平提出出，凝胶

18、胶聚合物物电解质质（GPPE）是是解决锂锂电池安安全问题题的关键键。可以以通过制制备条件件，控制制凝胶聚聚合物电电解质的的性质，如如多孔性性、形态态、机械械强度、工工艺特性性、离子子电导率率，从而而保证锂锂电池的的安全。 图9 上海复复旦大学学化学系系新能源源与材料料实验室室教授吴吴宇平图图10 三明治治结构的的GPEE新型聚聚阴离子子型正极极材料 目前，国国际上相相关机构构和企业业正在进进行替代代磷酸铁铁锂的化化合物材材料的研研究。据据厦门大大学固体体表面物物理化学学国家重重点实验验室、电电化学技技术教育育部工程程研究中中心教授授杨勇介介绍，研研发新型型高能密密度的聚聚阴离子子型正极极材料，

19、尤尤其是铁铁、锰体体系的聚聚阴离子子型正极极材料可可能是今今后510年年电池材材料研发发的重要要方向。 聚聚阴离子子型正极极材料包包括：阴阴离子基基团(PPO433-、SSiO444-、BBO333-、SSO422-)所所构成的的网络结结构与过过渡金属属离子配配位，进进而形成成的嵌锂锂材料，常常见的材材料体系系包括磷磷酸铁锂锂、硅酸酸铁锂等等；通常常的层状状或尖晶晶石型材材料可认认为是OO2-离离子所堆堆砌，并并且与过过渡金属属离子配配位（MMn+），进进而形成成的嵌锂锂材料。 聚聚阴离子子型正极极材料的的特点为为，可实实现阴离离子调控控、设计计；热稳稳定性高高，安全全性能好好；原材材料价格格低，清清洁环保保。 杨勇勇还指出出了磷酸酸锰锂及及相关材材料目前前面临的的主要问问题：材材料充放放电倍率率及循环环稳定性性，而这这其中涉涉及到如如何抑制制3价锰锰离子的的结构畸畸变，及及导致的的歧